基于Kinect的手势识别算法研究及应用

手势识别技术是人机交互技术的重要研究内容。为了提高基于Kinect的手势识别性能,提出基于深度人手定位和hog特征的静态手势识别算法及基于改进HMMs的动态手势识别算法。静态手势识别算法首先通过Kinect的深度信息完成人手定位,而后在定位区域内提取基于梯度方向直方图的形状特征并利用级联Adaboost训练的手势模型,实现对静态手势的准确识别,在公开手势数据库中测试的实验结果表明提出的静态手势识别算法具有较高的识别率。动态手势识别算法首先通过Kinect获取手心轨迹并提取轨迹切线角度作为特征,利用改进的隐马尔科夫模型实现动态手势的判别,实验结果表明提出的动态手势识别算法相比于传统HMMs算法有效地排除了无效手势。此外利用提出的动静态手势识别算法有效地控制了模拟的数字电视。     

基于傅立叶描述子和HMM的手势识别

针对家庭服务机器人平台中人机交互的问题,提出基于视觉的手势识别作为人与机器人交互的方式,研究利用傅立叶描述子对手势形状进行描述,并结合支持向量机和隐马尔可夫模型分别对静态手势和动态手势进行分类,实现了静态手势和动态手势的识别。该系统基于新型传感器Kinect,在图像分割阶段结合图像深度信息,可以有效的将手势区域提取出来,在一定范围内具有较强的鲁棒性,特征提取阶段基于傅立叶描述子,使手势识别具有旋转、缩放、平移不变性。针对七种常见静态手势和四种动态手势进行测试,平均识别率分别达到98.8%和96.7%,实验结果表明该系统具有较高的准确度。     

基于Leap Motion传感器的自适应动态手势识别

基于视觉的手势识别是实现新型人机交互的一项关键技术,针对手势普适性与识别率问题,在改进隐马尔可夫模型学习机制的基础上提出一种新的基于Leap Motion传感器的自适应动态手势识别方法。该方法首先采用几何特征法识别静态手姿以确定动态手势起始点与结束点,然后基于角度对动态手势轨迹进行特征提取与分类,并引入修正的重估方法计算隐马尔可夫模型参数,最后在对非定义手势识别的基础上自动学习更新隐马尔可夫模型,以提高动态手势识别率,并最终实现对26个小写字母的动态手势识别。实验结果表明,所提出的动态手势识别方法具有良好的自适应性与精确性。     

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Kinect手势识别的应用与研究

为解决当前智能家居系统操作繁琐的问题,同时为获得更简单的控制方式,并增加用户的体验感受,研究了基于Kinect骨骼信息的手势识别技术,并将其融入至智能家居的人机交互系统中。在该系统中,用户可以自定义手势动作或语音实现家居设备的智能控制。使用了一种基于加权动态时间规整的模板匹配手势识别算法。通过Kinect的深度摄像头获取手势深度图像和骨骼图像数据,并采用加权动态时间规整算法进行识别。实验表明使用该算法实现手势识别是可行且有效的,且其最佳识别位置是在Kinect的正前方2～2.5m处,识别准确率达到96%左右。     

基于Kinect的动态手势识别研究

针对人机交互领域中基于视觉的传统动态手势识别方法准确率不高、易受不同强度光照影响等问题,对动态手势识别方法进行了研究;首先利用Kinect传感器采集的深度图像对手势进行分割,并基于矩和链码进行手势质心与手势轨迹特征的计算,再利用动态时间规整算法进行手势轨迹特征识别,最后将识别结果传输给六足机器人进行人机交互实验,实现了动态手势对六足机器人的控制;实验结果证明:该方法识别准确率最高可达97%,且不易受光照影响,具有较强的鲁棒性,同时也满足了人机交互需求。     

基于深度图像信息的手语识别算法

为了实现手语视频中手语字母的准确识别,提出了一种基于DI_CamShift和手语视觉单词（SLVW）的手语识别算法。首先采用Kinect获取手语字母手势视频及其深度信息;然后通过计算获得深度图像中手语手势的主轴方向角和质心位置,计算搜索窗口对手势跟踪;进而使用基于深度积分图像的Ostu算法分割手势并提取其尺度不变特征转换(SIFT)特征;最后构建SLVW词包并用支持向量机(SVM)进行识别。单个手语字母最好识别率为99.67%,平均识别率96.47%     

采用深度图像信息和SLVW的手语识别

为了实现手语视频中手语字母的准确识别,提出了一种基于DI_CamShift和SLVW的算法。该方法将Kinect作为手语视频采集设备,在获取彩色视频的同时得到其深度信息;计算深度图像中手语手势的主轴方向角和质心位置,通过调整搜索窗口对手势进行准确跟踪;使用基于深度积分图像的Ostu算法分割手势,并提取其SIFT特征;构建了SLVW词包作为手语特征,并用SVM进行识别。通过实验验证该算法,其单个手语字母最好识别率为99.87%,平均识别率96.21%。     

虚拟维修训练中的手势识别

为在虚拟维修训练中实现更加自然高效的人机交互,增强维修训练人员的沉浸感,提出一种基于Kinect深度图像和骨骼数据的手势识别方法。通过对维修样机和维修资源的维修特征进行研究,建立基于维修特征的维修动作集合,定义维修操作的常用手势库;在分析和构建手势识别系统流程的基础上,结合Kinect深度图像和骨骼数据实现手势图像的分割,基于形态学闭运算完成手势分割图的预处理,采用Zernike矩的方法实现对常用手势的识别。将该方法应用于机械设备的虚拟维修训练中,结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于Kinect深度图像信息的手势跟踪与识别

针对基于视觉的手势识别技术对环境背景要求较高的问题,提出了一种利用深度信息进行手势提取和识别的研究方案。采用Kinect深度摄像头,通过中值滤波以及深度信息与邻域特点来分割手部区域并用Canny算子提取出手势轮廓,再以深度图像的凸缺陷指尖来完成对指尖的检测,从而实现对数字手势1到5的手势识别。该方法可快速有效地对指尖进行检测,鲁棒性和稳定性都比其他方法更好。实验结果表明,该手势识别方案的平均识别率达到92%,证明了该方法的可行性。     

基于Kinect骨骼信息与深度图像的指尖点检测

针对普通摄像头手势识别系统易受复杂环境和光照条件等因素影响,存在对指尖点的漏判、误判问题,提出一种基于Kinect 骨骼信息与深度图像的掌心点提取和指尖点检测的手势识别方法。在DRVI平台上创建Kinect的接口控件,对Kinect传感器获取人体骨骼信息和深度图像进行分析,采用了坐标映射、图像分割、距离变换的关键技术和方法从深度图中分割出手势部分区域,对手势区域形态学处理,结合凸包和K-曲率算法检测不同手势中指尖点的个数和位置,计算不同手势凸包轮廓上的点集生成的HOG(Histogram of Oriented Gradient)特征描述子,最后利用特征描述子对预定的6种数字手势进行识别。经实验测试可以在复杂环境和不同光照情况下正确识别指尖点。     

基于深度数据的人体动作识别方法

本文提出了一个基于流形学习的动作识别框架,用来识别深度图像序列中的人体行为。本文从Kinect设备获得的深度信息中评估出人体的关节点信息,并用相对关节点位置差作为人体特征表达。在训练阶段,本文利用Lapacian eigenmaps(LE)流形学习对高维空间下的训练集进行降维,得到低维隐空间下的运动模型。在识别阶段,本文用最近邻差值方法将测试序列映射到低维流形空间中去,然后进行匹配计算。在匹配过程中,通过使用改进的Hausdorff距离对低维空间下测试序列和训练运动集的吻合度和相似度进行度量。本文用Kinect设备捕获的数据进行了实验,取得了良好的效果;同时本文也在MSR Action3D数据库上进行了测试,结果表明在训练样本较多情况下,本文识别效果优于以往方法。实验结果表明本文所提的方法适用于基于深度图像序列的人体动作识别。     

基于流形学习的人体动作识别

目的 提出了一个基于流形学习的动作识别框架,用来识别深度图像序列中的人体行为。方法 从Kinect设备获得的深度信息中评估出人体的关节点信息,并用相对关节点位置差作为人体特征表达。在训练阶段,利用LE（Lalpacian eigenmaps）流形学习对高维空间下的训练集进行降维,得到低维隐空间下的运动模型。在识别阶段,用最近邻差值方法将测试序列映射到低维流形空间中去,然后进行匹配计算。在匹配过程中,通过使用改进的Hausdorff距离对低维空间下测试序列和训练运动集的吻合度和相似度进行度量。结果 用Kinect设备捕获的数据进行了实验,取得了良好的效果;同时也在MSR Action3D数据库上进行了测试,结果表明在训练样本较多情况下,本文方法识别效果优于以往方法。结论 实验结果表明本文方法适用于基于深度图像序列的人体动作识别。     

基于Kinect骨架信息的交通警察手势识别

针对现有的手势识别算法识别率低、鲁棒性弱的问题,提出一种基于Kinect骨架信息的交通警察手势识别方法。从Kinect深度图像中预测人体骨架节点的坐标位置,将节点的运动轨迹作为训练和测试的特征,结合距离加权动态时间规整算法和K-最近邻分类器进行识别。实验表明,在参数最优的情况下,该方法对八种交通警察手势的平均识别率达到98.5%,可应用于智能交通等领域。     

Research on gesture recognition of smart data fusion features in the IoT

With the rapid development of Internet of things technology, the interaction between people and things has become increasingly frequent. Using simple gestures instead of complex operations to interact with the machine, the fusion of smart data feature information and so on has gradually become a research hotspot. Considering that the depth image of the Kinect sensor lacks color information and is susceptible to depth thresholds, this paper proposes a gesture segmentation method based on the fusion of color information and depth information; in order to ensure the complete information of the segmentation image, a gesture feature extraction method based on Hu invariant moment and HOG feature fusion is proposed; and by determining the optimal weight parameters, the global and local features are effectively fused. Finally, the SVM classifier is used to classify and identify gestures. The experimental results show that the proposed fusion features method has a higher gesture recognition rate and better robustness than the traditional method.

     

基于深度信息的手势识别算法研究

针对在复杂背景中传统手势识别算法的识别率低问题,利用Kinect的深度摄像头获取深度图像,分割出手势区域后进行预处理;提取手势的几何特征,并提出深度信息的同心圆分布直方图特征,融合手势的几何特征和深度信息的同心圆分布直方图特征;学习训练随机森林分类器进行手势识别.文中通过在复杂背景条件下对常见的“石头”、“剪刀”、“布”3种手势进行测试,实验结果表明:文中所提方法具有很好的平移,旋转和缩放不变性,能适应复杂环境的变化.     

基于手语视觉单词特征的手语字母识别研究

为有效识别手语字母,提出一种手语视觉单词(SLVW)的识别方法。采用Kinect获取手语字母视频及其深度信息,在深度图像中,通过计算获得手语手势的主轴方向角和质心位置以调整搜索窗口,利用基于深度图像信息的DI_CamShift方法对手势进行跟踪,进而使用基于深度积分图像的Ostu方法分割手势,并提取其尺度不变特征变换数据。将局部特征描述子表示的图像小区域量化生成SLVW,统计一幅手语图像中的视觉单词频率,用词包模型表示手语字母,并用支持向量机进行识别。实验结果表明,该方法不受颜色、光照和阴影的干扰,具有较高的识别准确性和鲁棒性,对复杂背景手语视频中的30个手语字母的平均识别率达到96.21%。     

Face recognition based on Kinect

In this paper, we present a new algorithm that utilizes low-quality red, green, blue and depth (RGB-D) data from the Kinect sensor for face recognition under challenging conditions. This algorithm extracts multiple features and fuses them at the feature level. A Finer Feature Fusion technique is developed that removes redundant information and retains only the meaningful features for possible maximum class separability. We also introduce a new 3D face database acquired with the Kinect sensor which has released to the research community. This database contains over 5,000 facial images (RGB-D) of 52 individuals under varying pose, expression, illumination and occlusions. Under the first three variations and using only the noisy depth data, the proposed algorithm can achieve 72.5 % recognition rate which is significantly higher than the 41.9 % achieved by the baseline LDA method. Combined with the texture information, 91.3 % recognition rate has achieved under illumination, pose and expression variations. These results suggest the feasibility of low-cost 3D sensors for real-time face recognition.     

基于Kinect深度图像的指尖检测与手势识别

针对基于普通摄像头的手势识别系统在不同光照条件和复杂环境下易受影响的问题,提出一种基于kinect深度图像进行指尖检测和手势识别的算法. 首先利用Kinect传感器获取深度图像,再利用OpenNI手部跟踪器检测出手部的位置,根据手部位置对手势进行深度阈值分割. 提出一种结合凸包和曲率检测指尖的算法,检测出指尖数目和位置后,计算出包括指尖和手掌水平方向的夹角、相邻两个指尖夹角以及指尖与掌心的距离的特征向量,最后利用支持向量机（SVM）对预定的9种数字手势进行识别. 实验邀请5位实验者在复杂环境下每个手势做30次,每次的手势角度不同,实验结果表明该方法能够准确检测出指尖的数目和位置,9种数字手势平均识别率达到97.1%,该方法使用特征简单,实时性好,有较好的鲁棒性.