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免費下載畢業設計-基于特定手勢的人機交互系統的設計與實現—預處理與特征提取

  • 資源類別:論文
  • 資源分類:計算機
  • 適用專業:計算機科學與技術
  • 適用年級:大學
  • 上傳用戶:xdanmm
  • 文件格式:word+pdf+vc++
  • 文件大?。?/b>17.39MB
  • 上傳時間:2013-10-30 1:03:45
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資料簡介

畢業設計-基于特定手勢的人機交互系統的設計與實現—預處理與特征提取,共28頁,15328字,附開題報告等
主要內容
基于特定手勢的人機交互算法研究,是為開發一個關于手勢識別系統的軟件。對于手勢識別系統的分類,一般根據手勢的采集設備把手勢識別系統分為兩類:基于數據手套的手勢識別系統和基于視覺的手勢識別系統。我們主要研究的是后者。隨著計算機視覺技術的發展,出現了基于視覺的手勢識別技術,它通過攝像機采集手勢的視覺信息,從視頻圖像中提取手勢,并進行識別,用戶無需佩戴任何設備,可以直接與計算機進行交互。與基于數據手套的手勢識別技術相比,從視覺信息中要完整地恢復出原始的手勢信息難度相對較高,可識別的手勢數量和識別率、實時性方面還不能達到基于數據手套的手勢識別的效果。但是,基于視覺的手勢識別技術具有輸入設備成本低,對用戶限制少,人手處于自然狀態,使人能夠以自然的方式與計算機進行交互的優點,符合人機交互技術發展的方向,也是手勢識別技術發展的趨勢和目標。
我們的項目實現了一個利用視頻手勢提取進行人機交互的原型系統,大致可分為四個部分:視頻采集和分離、圖像預處理、手勢提取和識別、人機交互。其中的關鍵部分是手勢的提取和識別,手勢提取需要采用圖像處理的方法,而手勢勢識別采用的則是決策樹的方法,通過對手勢幾何特征的分析和決策來判定手勢類型。
這個項目我感覺比較實用,交互式系統的發展趨勢正逐漸從“以機器為中心”轉移到“以人為中心”、“人機和諧交互”的方向上。而“以人為中心”的人機交互就是通過模擬與人類類似的感知類型進行信息傳遞,這些研究包括人臉識別、面部表情識別、唇讀、頭部運動跟蹤、手勢識別等等。而基于視覺的手勢交互方式的應用十分廣泛。例如:輔助聾啞人的生活,通過手語界面減少聾啞人生活的障礙;另外,在我們玩的一些游戲設備中,交互設計領域也有所應用;還有一些人手手勢在虛擬世界漫游的界面系統等等,不禁感嘆,我們已經邁入了一個新的時代

中文提要
人機交互(Human-Computer Interaction)主要研究人、計算機以及彼此之間互相交流的有關技術。近年來,計算機與人類日常生活聯系越來越緊密,新的硬件和應用不斷涌現,然而人機交流方式仍然局限于鍵盤、鼠標及激光筆等,這些交互方式雖然很方便,但它們限制了人機交流的速度和自然性。因而,基于手勢的人機交互系統逐漸成為人機交互的研究熱點,在計算機游戲、機器人控制和家用電器控制等方面具有廣闊的應用前景。
手勢的使用是一種重要的人機交互方式。手勢一般會代表一定的信息,因此需要對手勢進行識別,得到其表達的含義,從而進行響應。
本項目需要實現一個利用視頻的特定手勢提取進行人機交互的系統,大致可分為四個部分:視頻采集和分離、圖像預處理、手勢提取和識別、人機交互。本文重點研究基于特定手勢的人機交互系統中的手勢圖像的預處理、手勢特征的提取兩方面。圖像預處理包括圖像增強、圖像分割和圖像形態學處理。首先對輸入的圖像進行平滑、銳化處理,然后采用基于灰度圖像的閾值分割方法,從圖像中分割出手勢信息,最后將得到的手勢部分圖像進行膨脹和腐蝕處理,達到最佳的手勢分割效果。手勢提取采用了YCbCr、HSV綜合使用的方法,最終達到較好的效果。
關鍵詞:人機交互;圖像預處理;膚色檢測;手勢輪廓提取

ABSTRACT
Human—Computer Interaction (HCI) is the technology of researching the communication of human and computer. Computers have been so tightly integrated with our everyday life that their new applications and hardware had been constantly introduced. However, the man-machine interfaces mostly used at present are generally limited to keyboards, mice, light pen etc. Though convenient for people, these devices have their inherent limits in the speed and convenience with which we interact on computers. Recently, more and more interests are focus on the system of a particular gesture human-computer interaction, which had shown its potential application in computer games, robot control and household appliances control etc, for man-machine interface.
The use of hand gestures has become an important part of human computer interaction in recent years. Besides, the gestures represent some information, so what we need to do is founding them. In this thesis, it mainly involved the analyses of static gesture, and we must find the inherent clue, if we get it, then we can respond to it. In this project, the whole project can be separate into four parts: capturing and separating the video、image Preprocess、acquiring and recognizing the gesture、the human computer interaction.
What’s more, this thesis presents a system of a particular gesture human-computer interaction from points of pre-processing, feature extraction. Preprocessing hand gesture image is composed of three parts: image enhancement, image segmentation and morphological image processing. The thesis firstly performs image smoothing and sharpening; then gets the binary version of the images by the means of a gray level threshold algorithm. After that, to get a better binary image the system takes the operation of morphological filtering. In the part of feature extraction, we use the method of combination of YCbCr and HSV, and ultimately, we achieve better results.
Keyword:Human-computer Interaction; Image Processing; Color Detection; Gesture Contour Extraction

目錄
第一章 緒論 - 5 -
1.1 研究背景和意義 - 5 -
1.2 論文結構安排 - 7 -
第二章 圖像獲取和預處理 - 8 -
2.1 彩色模型 - 8 -
2.1.1 RGB色彩空間 - 8 -
2.1.2 YCbCr色彩空間 - 9 -
2.1.3 HSV色彩空間 - 9 -
2.1.4 三種顏色模型的比較 - 10 -
2.2 幾種常用的圖像預處理方法 - 10 -
2.2.1 圖像灰度化處理 - 10 -
2.2.2 圖像平滑 - 11 -
2.2.3 圖像二值化處理 - 13 -
2.2.4 圖像形態學處理 - 14 -
第三章 手勢特征提取 - 16 -
3.1手勢檢測概述 - 16 -
3.2 經典圖像分割方法 - 16 -
3.2.1 閾值分割法 - 16 -
3.2.2 基于邊緣檢測的分割方法 - 17 -
3.2.3 基于區域和邊界技術相結合的分割方法 - 17 -
3.2.4 基于神經網絡算法的圖像分割 - 17 -
3.3手勢檢測常用方法 - 18 -
3.4手部的檢測算法 - 19 -
3.4.1 基于橢圓模型的膚色分割算法 - 19 -
3.4.2 基于橢圓模型的膚色分割算法的實現 - 20 -
第四章 基于特定手勢的人機交互系統的設計 - 22 -
4.1 系統的概要設計 - 22 -
4.2系統的詳細設計 - 23 -
4.2.1 視頻采集模塊 - 24 -
4.2.2 視頻幀預處理 - 24 -
4.2.3 膚色判定 - 24 -
4.2.4 手部圖像分割 - 24 -
4.3 系統的界面設計 - 25 -
第五章 總結 - 27 -
致謝 - 28 -
參考文獻 - 29 -

論文結構安排
本文共分為五個章節,重點闡述了基于特定手勢的人機交互系統中的手勢圖像的預處理、手勢的特征提取兩方面,并簡單介紹了手勢識別系統的實現方法。
第一章為緒論,主要概括了本文的研究背景和意義。
第二章介紹了圖像獲取和預處理的方法,并對各種方法進行分析比較,同時根據本項目的需求進行選擇。
第三章介紹了手勢特征提取的幾種方法,并進行分析比較,同時根據本項目的需求進行選擇。
第四章簡單介紹了整個基于特定手勢的人機交互系統的設計和實現。
第五章為總結部分,概括了本文所做的研究。

資料文件預覽
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  • 畢業設計-基于特定手勢的人機交互系統的設計與實現—預處理與特征提取
    • 基于特定手勢的人機交互系統的設計與實現—預處理與特征提取
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