基于椭圆模型的手势识别与仿真

在手势识别系统的研究中,手势分割是实时手势识别系统的一个重要环节,视觉的手势识别系统中解决准确实时分割问题的方法,是利用肤色信息提取手势区域,但易受到光线和环境的影响.在对图像检测前,对 RGB 空间进行颜色均衡,减少光线对肤色检测的影响.并在建立肤色模型的时候,对肤色样本集进行均匀化,在此基础上统计分析建立椭圆模型.与传统的 RGB 肤色模型的手势分割相比,能够在复杂背景下进行手势分割.经仿真得到了较好的分割效果,具有较强的光照适应性,对提取几何矩特征,建立手势库,采用神经网络识别手势,实现实时的静态识别具有良好的效果.     

复杂背景下BP神经网络的手势识别方法

针对手势图像的肤色特点,结合肤色在RGB空间的阈值分割和YCbCr颜色空间上的聚簇特性,以及背景模型的应用,有效减少了背景中类肤色的干扰,完成了手部图像在复杂背景下的检测和分割;并采用图像的7个不变Hu矩描述子来表征不同二值化的手势轮廓;最后采用BP神经网络进行手势识别。实验结果表明该方法有较好的识别率和鲁棒性。     

自拍相机运动手势交互界面的设计与实现

随着智能移动终端的发展及摄像镜头的小型化,自拍变得越来越流行。如何设计新型自拍交互方法使得用户在自拍过程中能够自由、实时地控制相机是自拍相机交互界面的关键问题。提出利用基于视觉的运动手势交互界面的新方法,使自拍过程中用户只要挥一挥手臂就可以实现与自拍相机的交互功能。使用手势交互的方法,用户可以把相机放在任意的平台上,自由地摆出各种自拍姿态,增加了自拍的丰富性,提高了用户体验。主要提出挥手及画圈两种交互手势,通过组合应用可以实现丰富高效的自拍交互控制功能,如快门控制、白平衡,曝光度等。手势的识别利用相机摄像的实时图像进行处理,采用稀疏光流算法来识别运动手势。用户评估实验表明,所提出运动手势自拍交互界面具有较好的交互效率以及良好的用户满意度,两种手势的识别效率约为85%。     

结合肤色模型和卷积神经网络的手势识别方法

在手势识别研究过程中,人工选取特征难以适应手势的多变性。提出了一种结合肤色模型和卷积神经网络的手势识别方法,对采集的不同背景下的手势图像,首先用肤色高斯模型分割出手势区域,然后采用卷积神经网络建立手势的识别模型,该模型融合了手势特征提取和分类过程,模拟视觉传导和认知,有效避免了人工特征提取的主观性和局限性。识别模型以手势区域的灰度信息为输入,同时利用权值共享和池化等技术减少网络权值个数,降低了模型的复杂度。实验结果表明,卷积神经网络（CNN）方法能够有效进行特征学习,在不同数据集下对手势的平均识别率都达到95%以上,与传统方法进行对比实验,表明该方法具有较高的识别率和实时性。     

基于Leap Motion的三维手势交互系统研究

手势识别的快速发展及体感设备的不断更新为三维手势交互提供了灵感,基于Leap Motion 手势识别和最邻近算法,建立了一种三维手势交互系统。首先对手势设计理论和交互手 势设计原则进行研究,基于此设计手势功能和建立手势库,并将手势库分为 8 种手势;其次进 行手势特征提取,建立手指关键点模型,获取手势特征的角度特征;然后计算 KNN 算法和 SVM 算法的手势识别效率,KNN 改进算法取得较好的识别效率;最后,设计三维交互系统,手势分 类为 4 个模块,每个模块有 2 个手势任务;20 名测试者中提取 1 600 组手势数据,并进行总采 集样本关节点均值的数据分析;设计三维交互系统模块,在 Unity3D 中创建的三维交互系统中 导入 1 600 组手势数据,根据自定义的 8 种手势驱动虚拟手完成交互设计过程,完成用户体验 分析和手势识别效率统计。通过研究发现,基于 Leap Motion 手势识别具有较高的识别效率, 三维手势交互系统富有创新性。     

基于Hu-GLCM的手势识别方法研究

针对手势识别过程中单一手势特征对手势描述的不足,提出了一种基于改进Hu矩和灰度共生矩阵GLCM的手势识别方法 Hu-GLCM。首先利用肤色模型对采集的图像分割出手势区域;其次采用数学形态学和多边形拟合的方法提取手势的单连通轮廓,利用改进Hu-GLCM算法提取手势的几何形状特征和纹理特征并建立模板数据库;最后通过扩展的Canberra距离对手势图像进行识别和分类。实验结果表明,该改进算法对7种手势的平均识别率达到95%以上,且计算速度快,能够满足实时性的需求。     

基于肤色检测与卷积神经网络的手势识别

针对光照变化、背景噪声等复杂环境对手势识别的影响,提出了一种基于YCb Cr空间肤色分割去除背景结合卷积神经网络进行手势识别方法。首先根据人体肤色在YCb Cr颜色空间中的聚类效果,采用基于椭圆模型的肤色检测方法进行手势分割;然后对分割后的手势图像提取骨架与边缘相融合的手势特征图;再通过深层次的Alex Net卷积神经网络结构,对经过融合的手势特征图进行识别。实验结果表明,针对复杂的背景环境,该算法具有较强的鲁棒性,在不同数据集下对手势的平均识别率提升了4%,可以达到99.93%。     

复杂背景下基于空间分布特征的手势识别算法

为实现复杂背景下的手势识别,根据手势图像的区域形状特征提出一种基于手势空间分布特征的手势识别算法.利用复杂背景下基于亮度高斯模型的手势分割算法分割出肤色区域,利用"搜索窗口"筛选当前肤色区域实现手势定位,并提取包括空间相对密度特征和指节相对间距特征的手势空间分布特征,最后综合手势的2个手势特征向量计算总的相似性来识别手势.通过引入随机采样机制提高识别速度,并引入搜索窗口机制实现肤色干扰时的手势识别.实验结果表明,在环境光照相对稳定的条件下,文中算法能够实现鲁棒的实时手势识别,且具有很好的旋转、平移、缩放不变性,对于差异较大的手势识别率高达98%.     

复杂背景下基于傅立叶描述子的手势识别

人的手势是人们日常生活中最广泛使用的一种交流方式。由于在人机交互界面和虚拟现实环境中的应用,手势识别的研究受到了越来越广泛的关注。但是目前基于单目视觉的手势识别技术中,手势分割要求背景简单或者要求识别者戴着笨重的数据手套。而该文结合了运动信息和基于KL变换的肤色模型,在复杂背景下进行手势分割,与传统的基于RGB肤色模型的手势分割相比,在复杂背景环境下得到了很好的分割效果。在对分割的手势区域进行预处理后,该文使用了一种归一化的傅立叶描述子进行手势的特征提取,相比传统的傅立叶描述子更加准确,最后采用了传统的三层BP网络作为模式识别器,手势训练集和测试集的识别率分别达到了95．9％和95％。     

基于Kinect的民族弓弦乐器虚拟演奏系统

利用Kinect相机结合增强现实技术和手势识别方法设计并实现了一个弓弦乐器虚拟演奏系统——以二胡为例.将Kinect获取的现实场景和虚拟乐器融合在一起绘制成增强现实场景.通过Kinect得到的深度数据和贝叶斯肤色模型将用户的左手分割出来,并再次绘制在增强图像上形成新的图像,从而解决虚拟演奏场景中的虚实遮挡问题.利用基于反向动力学和马尔可夫模型的三维虚拟手势拟合方法,对演奏过程中的左手手势进行识别,并结合右手的运动状态完成乐器的虚拟演奏.     

基于视觉的动态手势识别研究综述

手势自古以来在人类交流方面扮演着非常重要的角色,而基于视觉的动态手势识别技术是利用计算机视觉、物联网感知等新兴技术和3D视觉传感器等新型设备让机器能够理解人类的手势,从而让人类能和机器更好地交流,因此对于人机交互等领域的研究很有意义。介绍了动态手势识别中所用到的传感器技术,并比较了相关传感器的技术参数。通过追踪近年来国内外关于视觉的动态手势识别技术,陈述了动态手势识别的处理流程：手势检测与分割、手势追踪、手势分类。通过对比各流程所涉及的方法,可以发现深度学习具有较强的容错性、高度并行性、抗干扰性等一系列优点,在手势识别领域取得了远高于传统学习算法的成就。最后分析了动态手势识别目前遇到的挑战和未来可能的发展方向。     

A taxonomy and notation method for three-dimensional hand gestures

Recently, studies on gesture-based interfaces have made an effort to improve the intuitiveness of gesture commands by asking users to define a gesture for a command. However, there are few methods to organize and notate user-defined gestures in a systematic approach. To resolve this, we propose a three-dimensional (3D) Hand Gesture Taxonomy and Notation Method. We first derived elements of a hand gesture by analyzing related studies and subsequently developed the 3D Hand Gesture Taxonomy based on the elements. Moreover, we devised a Notation Method based on a combination of the elements and also matched a code to each element for easy notation. Finally, we have verified the usefulness of the Notation Method by training participants to notate hand gestures and by asking another set of participants to recreate the notated gestures. In short, this research proposes a novel and systematic approach to notate hand gesture commands.     

Gesture Recognition Summarization

Gesture recognition is an important research in the field of human-computer interaction. Hand Gestures are strong variable and flexible, so the gesture recognition has always been an important challenge for the researchers. In this paper, we first outlined the development of gestures recognition, and different classification of gestures based on different purposes. Then we respectively introduced common methods used in the process of gesture segmentation, feature extraction and recognition. Finally, the gesture recognition was summarized and the studying prospects were given.     

一种肤色干扰下的变形手势跟踪方法

介绍了一种基于单目视觉的肤色干扰下的变形手势跟踪方法。根据跟踪过程中所用到的基本手势特征,提出了一种基于PGH（成对几何直方图）的静态手势识别方法。为了解决跟踪过程中的肤色干扰问题,实现了基于Kalman滤波器的手势预测跟踪。为了解决跟踪过程中的初始化问题,提出了一种基于层次结构的跟踪初始化解决方案。实验结果表明,该方法能够在肤色干扰的情况下有效地对变形手势进行跟踪,并能够满足基于视觉的实时人机交互的要求。     

基于压缩感知的实时手势检测和跟踪算法

基于计算机视觉的实时手势检测与跟踪算法是人机交互领域的一项关键技术,传统的手势检测与跟踪算法将检测和跟踪分成两个独立的模块进行,检测与跟踪结果受手势姿态变化、目标遮挡、运动模糊以及外界环境干扰等因素的影响。提出了一种基于压缩感知的实时手势检测和跟踪算法,将基于检测得到的手势信息与基于压缩感知跟踪算法得到的目标信息进行有效融合,从而实现有效的手势检测与跟踪,与传统算法相比,该算法能实现手势跟踪自动初始化和跟踪错误后自我恢复功能。实验结果表明,提出的算法能对手势运动进行快速、连续、准确的识别,满足人机交互的要求。     

概念设计中基于笔式手势的交互计算研究

基于笔式手势的自然交互是支持概念设计创新的有效方式.提出了一种笔式手势的层次概念模型,结合基于约束的自由勾画和上下文感知技术描述了手势设计方式,进一步讨论了手势内部的约束建立和求解算法;基于手势应用的范式,给出了概念设计中特征手势建模的应用实例,通过与传统建模和交互方式的对比,验证了特征手势建模的方便性.给出一个自然、高效的方法,以基于手势的方式来完成概念设计构思过程,采用笔式交互快速自然地记录下设计思路,所实现的系统方便了用户的创新设计,改善了人机交互模式.     

Human-Animal Affective Robot Touch Classification Using Deep Neural Network

Touch gesture recognition is an important aspect in human–robot interaction, as it makes such interaction effective and realistic. The novelty of this study is the development of a system that recognizes human–animal affective robot touch (HAART) using a deep learning algorithm. The proposed system was used for touch gesture recognition based on a dataset provided by the Recognition of the Touch Gestures Challenge 2015. The dataset was tested with numerous subjects performing different HAART gestures; each touch was performed on a robotic animal covered by a pressure sensor skin. A convolutional neural network algorithm is proposed to implement the touch recognition system from row inputs of the sensor devices. The leave-one-subject-out cross-validation method was used to validate and evaluate the proposed system. A comparative analysis between the results of the proposed system and the state-of-the-art performance is presented. Findings show that the proposed system could recognize the gestures in almost real time (after acquiring the minimum number of frames). According to the results of the leave-one-subject-out cross-validation method, the proposed algorithm could achieve a classification accuracy of 83.2%. It was also superior compared with existing systems in terms of classification ratio, touch recognition time, and data preprocessing on the same dataset. Therefore, the proposed system can be used in a wide range of real applications, such as image recognition, natural language recognition, and video clip classification.     

基于触摸屏的手势遥控系统

传统遥控方式对用户的限制和束缚降低了用户体验质量。为此,提出一种基于触摸屏的手势遥控系统。通过分析触摸手势元动作,对触摸手势进行分类和数学建模,设计该遥控系统的触摸手势识别算法。该算法充分考虑了用户的认知和行为习惯差异,实现智能电视的手势遥控系统,收集真实用户在使用该遥控系统时的操作习惯,进一步提高触摸手势及其对应的遥控操作的识别准确率。实验结果表明,该算法能较好地区分易引起误操作的触摸手势,使得平均识别准确率达到99%。     

支持概念设计的特征手势建模

给出了特征手势的概念并且建立了特征手势库，描述了基于特征手势的建模过程；进一步讨论了特征手势内部的约束建立和求解算法以及上下文感知技术，通过与传统建模和交互方式的对比，验证了特征手势建模的方便性．文中算法以用户为中心，给出了自然简便的设计工具，改善了人机交互方式．     

面向虚拟现实的层次化交互手势建模与理解方法

虚拟现实中的交互手势包括多种不同类型,层次化建模方法避免了采用单一模型导致效率不高的问题.识别是一个由粗到精的过程,通过滑动窗技术实时提取手势的统计特征,实现手势类别的粗略划分,然后采用不同方法对各类手势进行分析.交互环境及上下文信息用以辅助手势的类别划分,提高了识别效率.最后通过虚拟家居系统对该方法进行了验证.