人机交互中手势识别关键算法研究与实现

【摘要】随着人机交互技术的迅猛发展,人机交互技术中的手势识别已经成为计算机视觉领域的一个重要课题,手势交互是人机交互中的一种很重要的方式。因此,手势识别技术日益受到社会各界的广泛关注。设想一个情景,当你坐在电视机前,不用遥控,就能用手打开电视机并且切换电视频道；本文的主要目的就是基于这样一种应用,通过裸手手势识别,结合最简单的算法,有效、实时地实现终端机的屏幕切换功能。虽然手势识别技术应用广泛,但是与其他目标识别一样,也存在诸多困难与挑战,尤其是动态手势识别遇到的困难与挑战更多,动态手势的挑战主要来自不可预测的环境和手势本事特性,例如光照变化、与手势特征近似的背景区域干扰、目标遮挡等。为了降低手势识别的难度,本文假定运动手势为刚性物体。为了准确、实时的对视频运动手势进行实时分割,本文提出了一种结合肤色模型及手势运动特征相结合的方法实现视频运动手势分割算法。为了更好的对手势图像进行肤色分割,本文通过实验与理论结合的方式,选择HIS颜色空间的色度平面进行模型的训练与测试,为了提高算法鲁棒性,采取了基于像素点的参数模型——高斯混合模型进行肤色分割,同时,为了降低整个算法的复杂度,本文通过引用降采样方法,在保留整体分割效果的同时,降低了高斯混合模型的复杂度,有利于视频手势的实时分割,然后结合运动信息及区域生长法对特征点进行提取,从而有效地消除干扰,实现视频手势分割；具体算法：本文首先利用训练样本在HSI颜色空间建立GMM模型获取GMM参数,然后,利用训练好的模型及参数对视频输入图像进行测试,测试算法主要由五个部分组成：1)每次抓取视频图像的第1帧与第J帧；2)分别对第1帧与第J帧进行定点采样,获取采样点,然后对采样点进行肤色分割,得到肤色采样点；3)利用第1帧与第J帧的相对运动信息并结合区域生长法筛选特征点；4)获取特征点重心,提取运动矢量,然后判断手势运动方向。大量测试结果表明,本文算法非常简单,能有效、实时地实现屏幕切换功能。
【作者】张若愚；
【导师】潘晴；
【作者基本信息】广东工业大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】视频手势；手势分割；肤色分割；肤色采样点；特征点提取；

【参考文献】
[1]郭宇杰.我国上市公司关联交易法律规制研究[D].中国社会科学院研究生院,商法（专业学位）,2014,硕士.
[2]黄贻芳.浅谈邓小平关于社会主义本质论中的社会保障思想[J].陕西社会主义学院学报.2000(04)
[3]叶辉.购物中心外部空间与城市形态的整合策略研究[D].北京建筑大学,建筑学,2013,硕士.
[4]张利辉.通过Internet确认目标市场的逆向信息分析方法及应用研究[D].西南交通大学,2003.
[5]李晓娟.Pro-ADM、sTREM-1及临床参数对诊断及判断AECOPD预后的意义[D].华中科技大学,呼吸系病,2013,硕士.
[6]张娜.纳米功能材料的组装与性能研究[D].华东师范大学,2010.
[7]商丽华.《华龙网新闻》（2013年上半年）翻译项目报告[D].四川外国语大学,翻译（专业学位）,2014,硕士.
[8]周译玄,郑新亮,徐新龙,任兆玉.堆叠多层石墨烯的太赫兹电导研究[J].中国科技论文,2014,06:673-676.
[9]魏新丽.昌邑方言虚词变读现象研究[D].北京大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[10]宋丽丽.山东县域电影放映市场发展研究[D].山东艺术学院,艺术学,2012,硕士.
[11]李爽.当代中国动漫衍生产品开发现状及发展对策研究[D].陕西科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[12]李娜.科技伦理视角下我国企业社会责任问题研究[D].江西农业大学,科学技术哲学,2012,硕士.
[13]王聪,刘伟,马云龙,王波,王庭俊.模块式自动化生产设备的设计[J].机械工程与自动化,2014,06:210-211.
[14]刘丽莉.降胆固醇菌种的筛选及在发酵肉制品中的应用[D].湖南农业大学,食品科学,2004,硕士.
[15]范玉波.敏感问题RRT模型下（分层）三阶段抽样调查的统计方法及其应用[D].苏州大学,流行病与卫生统计学,2013,博士.
[16]邱均平,张荣.基于知识管理的供应链管理研究[J].情报杂志,2004,08:14-15+18.
[17]彭春雪.干旱胁迫下甜菜生理及蛋白质组差异分析[D].黑龙江大学,生态学,2013,硕士.
[18]张永昭,计建炳,艾宁.一步法合成十二烷基葡萄糖苷反应过程研究[J].高校化学工程学报,2014,05:1085-1090.
[19]吴君才.基于图像处理胶囊缺陷识别与分类研究[D].南昌航空大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[20]马南.高速公路互通景观设计研究[D].湖南大学,工业设计工程,2011,硕士.
[21]王永梅.交通银行长春分行客户经理制的绩效考核问题研究[D].吉林大学,2005.
[22]李萍.监狱警察职业动机的量表修订及其相关研究[D].南京师范大学,应用心理学,2012,硕士.
[23]邢帅.多源遥感影像配准与融合技术的研究[D].解放军信息工程大学,2004.
[24]何圣权.基于STM32的电动汽车交流充电桩的设计与实现[D].浙江工业大学,2013.
[25]周京英.论我国沉默权制度之构建[D].中国政法大学,法律,2003,硕士.
[26]陆俊.一般型极小曲面的三次典范映射[D].华东师范大学,基础数学,2004,硕士.
[27]王永丽.聚苯乙烯/石墨烯/Fe_3O_4复合材料的制备及电磁屏蔽性能[D].北京化工大学,2014.
[28]朱晓.运动负荷对乳腺增生模型大鼠雌孕激素受体基因表达的影响[D].湖北大学,运动人体科学,2011,硕士.
[29]胡萍.水族村落社会中的家庭权力构建[D].西南民族大学,民族学,2013,硕士.
[30]万先运,刘昀.真空处理设备FMB氧枪UV火焰监测装置的国产化改造[J].冶金自动化,2008,06:55-57+66.
[31]施伟龙.中巴铁矿石海上运输通道安全评价[D].大连海事大学,工业工程,2014,硕士.
[32]王敏锐.面向DNC的刀具管理系统技术研究[D].大连理工大学,机械制造及其自动化,2003,硕士.
[33]张俊禹.基于风险测度的万合客车技术改造项目投资收益研究[D].哈尔滨工业大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[34]樊晓平,李艳.交通信号自适应模糊控制器的设计及稳定性分析[J].控制与决策,2005,02:152-155+160.
[35]俞伟斌.基于DEM的数字流域时空特征及提取研究[D].浙江大学,地球探测与信息技术,2014,博士.
[36]陈辉.鲁斯对《时代》周刊创新与发展的影响探析[D].河北大学,新闻学,2003,硕士.
[37]郝英瑾.我国汽车金融服务体系构建的研究[D].吉林大学,企业管理,2004,硕士.
[38]孟宪双.煤一、二期翻车机改造中液压关键技术研究[D].燕山大学,机械工程,2012,硕士.
[39]汪小钦,王钦敏,刘高焕,励惠国.孤东油田植被演化遥感分析[J].地球信息科学,2005,04:5-9+2.
[40]刘辉.WB-DWI联合常规CT/MRI在恶性肿瘤全身转移中的应用价值[D].泰山医学院,影像医学与核医学,2012,硕士.
[41]赵文娇.几类时间—空间分数阶偏微分方程的数值方法分析[D].哈尔滨工业大学,计算数学,2014,硕士.
[42]郭风.奥博公司经理信息系统的分析与设计[D].西安理工大学,2002.
[43]郑俊生,张新胜,李平,袁渭康.微结构对纳米碳纤维氧阴极还原性能影响[J].同济大学学报(自然科学版),2011,08:1193-1197.
[44]胡继华.WebGIS在城市设施管理中的应用[D].中国科学院研究生院（广州地球化学研究所）,2002.
[45]赵华甫.洛阳市烟草的土地适宜性评价研究[D].河南农业大学,土壤学,2004,硕士.
[46]刘慧贤.刘勰《文心雕龙》与贺拉斯《诗艺》文学思想比较[D].山东大学,文艺学,2013,硕士.
[47]于峰.京剧现代戏《杜鹃山》艺术研究[D].天津音乐学院,音乐学,2014,硕士.
[48]谢敏.大学生思想政治教育的博弈分析[D].延安大学,思想政治教育,2014,硕士.
[49]卢文泽.高技术产业技术创新效率研究[D].中北大学,技术经济及管理,2014,硕士.
[50]李加宁.北京市赛事产品的开发与推广[D].首都体育学院,体育教育训练学,2013,硕士.