【摘要】：近年來,機器人成為各國的研究熱點,被廣泛應(yīng)用于安防、娛樂、教育和工業(yè)等領(lǐng)域,其人機交互方式也在不斷更新。自2010年微軟推出Kinect體感組件,非接觸式人機交互技術(shù)逐漸興起并被廣泛地應(yīng)用于各種機器人控制領(lǐng)域。本文基于Kinect2.0開發(fā)設(shè)計了一款基于手勢控制的移動機器人,并重點研究了手勢交互控制技術(shù),其中包括:手勢定義、手勢獲取、手勢預(yù)處理以及手勢識別。該機器人具備通過識別手勢做出相應(yīng)動作,并可以在室內(nèi)全方位移動、自主躲避障礙和檢測自身運動狀態(tài)等功能,為室內(nèi)服務(wù)機器人的設(shè)計與實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。該機器人具有廣泛的應(yīng)用前景,未來可用于輔助老年人、殘疾人的日常生活,改善他們的生活質(zhì)量,也可以用于商業(yè)服務(wù)領(lǐng)域。整個機器人系統(tǒng)主要分為下位機和上位機兩部分。下位機采用STM32F103ZET6為主控制器,外部連接6個超聲傳感器和1個MPU9250傳感器,下位機的功能是接收上位機命令,并根據(jù)命令完成相應(yīng)動作。同時,下位機具有自主避障和自身運動狀態(tài)檢測功能。上位機由安裝了Windows8.1系統(tǒng)的i7雙核工控機和Kinect2.0組成,主要用于完成視頻信號的采集、手勢識別與處理,并形成命令發(fā)送給下位機,上位機還可以讀取下位機狀態(tài)。上位機和下位機通過RS232接口進(jìn)行信息交換。Kinect2.0可以獲取彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)和人體骨骼數(shù)據(jù),其獲取的深度圖像不受光照、紋理影響,魯棒性好;其獲取的人體骨骼數(shù)據(jù)包括人體25個骨骼節(jié)點,在人體大部分出現(xiàn)在視野前方的情況下,具有鎖定骨骼位置準(zhǔn)確、獲取骨骼節(jié)點速度快、跟蹤效果好等優(yōu)點。因此,本文重點研究了基于深度圖像進(jìn)行手勢識別的方法。在該方法中,首先通過骨骼數(shù)據(jù)快速鎖定手部圖像;然后提出一種基于雙閾值(一個為固定閾值,一個為動態(tài)閾值)的圖像差分方法用于將背景與手分離,從而提取手部二值化圖像;最后,采用指尖點計數(shù)的方法進(jìn)行基于手指數(shù)量的手勢識別。本文基于Visual Studio 2012的開發(fā)環(huán)境、開源計算機視覺庫OpenCV3.0和Kinect2.0類庫采用,C++語言開發(fā)了上位機軟件,在Keil4開發(fā)環(huán)境下開發(fā)了下位機軟件。經(jīng)過測試,整個系統(tǒng)能夠相對準(zhǔn)確地識別6種右手手勢,并根據(jù)手勢命令做出相應(yīng)動作。測試結(jié)果表明,手勢命令平均識別率為92.5%。該系統(tǒng)也可以識別左手手勢,通過左右手手勢的組合,可以擴展更多的手勢用于人機交互。
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【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41;TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2469025