利用轨迹模板匹配方法的实时动态手势识别

利用混合高斯模型进行运动检测,分割出运动前景,采用粒子滤波器结合皮肤椭圆模型进行手势跟踪,获得手势中心点运动轨迹,在此基础上提出利用轨迹模板匹配方法进行动态手势识别.该方法利用基本的几何和三角函数就能完成手势运动轨迹的定义和识别,不需要选择特征或训练样本.实验结果表明,该算法能够实现实时动态手势识别.     

基于SURF特征跟踪的动态手势识别算法

提出了一种基于加速鲁棒特征(SURF)跟踪的动态手势识别算法.其特征在于算法无需预先检测分割人手区域,仅通过跟踪统计相邻帧间匹配SURF特征点的移动主方向来刻画手势运动轨迹.提出采用经时间规整的轨迹方向数据流来建立动态手势模型,利用基于相关分析的数据流聚类方法实现动态手势的识别,大大提高动态手势识别速度.实验使用26个英文字母作为动态手势训练和识别,手势训练集和测试集的识别率分别为87.1%和84.6%,并成功用于实验室自主研制的侦察移动机器人Hunter的运动控制中,证实了该方法的有效性.     

基于Kinect的动态手势识别

针对现有的动态手势识别率低,识别手势少等不足,利用Kinect设备提出了动态手势识别算法.首先利用Kinect捕获人的手部区域,采用基于像素分类的指尖检测算法找到指尖的个数,并以左右手的手指个数作为动态手势的开始和结束;对人手的运动轨迹进行分析,针对运动轨迹的运动方向的变化,提取了该动态手势的运动方向变化角度作为特征;采用隐马尔科夫模型训练和识别各个手势.实验结果表明:方法能够识别16个大写手写英文字母,且效果较好.     

实时手势加速度动作分割与识别研究

实时手势动作分割与识别是基于惯性传感器手势交互的重要研究内容.采用佩戴在手腕的单个加速度传感器获取手势加速度信号,提出一种实时手势加速度动作分割和识别方案.首先采用基于阈值的动作分割算法实时切分连续手势,通过聚类算法提取手势动作的关键特征,然后构造离散隐马尔可夫模型实现手势识别.实验结果表明,本文采用的手势动作切分算法能自动提取有效手势信号,关键特征选择不仅降低了隐马尔可夫模型的复杂度,而且提高了识别率.     

室内机器人动态手势指令识别系统研究

针对目前室内移动机器人手势指令识别系统存在的问题,对图像传感器与机器人相分离的图像采集方案进行了研究,并利用动态手势指令对机器人进行控制。动态手势指令识别方法是对手的不同运动轨迹进行识别,通过皮肤颜色模型和手势中心点方向向量法追踪得到手势运动轨迹,提取手势运动轨迹的特征向量,通过基于动态时间规整（DTW）实现对轨迹的识别。实验结果表明,该系统可以实现对机器人前进、后退、左转、右转的实时控制。     

基于加速度传感器的可扩展手势识别

为了提高基于加速度传感器的动态手势识别算法的性能,并且增强系统的可扩展性,提出了一种有效结合机器学习模型与模板匹配的方法.将手势分为基本手势和复杂手势两大类,其中复杂手势可分割为基本手势组成的序列;根据手势运动的特点提取有效的特征量,并利用基本手势样本训练随机森林模型,然后用其对基本手势序列进行分类预测;将预测结果进行约翰逊编码,再与标准模板序列进行相似度匹配.实验结果表明,该方法获得了99.75%的基本手势识别率以及100%的复杂手势识别率.算法既保证了手势识别的精度,也提高了系统的可扩展性.     

基于表观的动态孤立手势识别

给出一种基于表观的动态孤立手势识别技术.借助于图像运动的变阶参数模型和鲁棒回归分析,提出一种基于运动分割的图像运动估计方法.基于图像运动参数,构造了两种表观变化模型分别作为手势的表观特征,利用最大最小优化算法来创建手势参考模板,并利用基于模板的分类技术进行识别.对120个手势样本所做的大量实验表明,这种动态孤立手势识别技术具有识别率高、计算量小、算法稳定性好等优点.     

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.     

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%。     

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。     

基于时空上下文的手势跟踪与识别

针对复杂背景下手势运动过程中出现的手势形态变化、遮挡、光照变化等问题,提出了一种基于时空上下文的手势跟踪与识别方法。使用机器学习方法离线训练手势样本分类器,实现对手势的检测和定位;利用时空上下文跟踪算法对动态手势进行跟踪,同时为了避免跟踪过程中出现的漂移、目标丢失等情况,使用手势检测算法对手势位置信息进行实时校准;根据手势运动轨迹对手势运动进行跟踪与识别。实验表明,提出的方法可以实现对手势运动快速、准确、连续识别,满足人机交互的要求。     

基于加速度轨迹图像的手势特征提取与识别

针对手势加速度识别中存在数据维度高、计算量大等问题,提出一种基于加速度轨迹图像的手势NMF特征提取与识别方法。通过Wiimote手柄获取手势动作的加速度信号,经过实时有效手势动作分割后,将加速度数据转换为手势轨迹图像,并用非负矩阵分解对手势加速度轨迹图像提取特征向量,最后构建离散隐马尔科夫模型实现目标手势识别。加速度手势轨迹图像转换及采用非负矩阵分解的特征提取方法将未知手势轨迹特征转换为低维子特征序列,降低了计算复杂度,实验表明,该方法能有效识别手势动作。     

基于卷积神经网络优化TLD运动手势跟踪算法

针对TLD（Tracking-Learning-Detection）算法在光照变化不均、遮挡严重、跟踪目标模糊等情况下会出现跟踪失败的问题，提出一种基于卷积神经网络优化TLD运动手势跟踪算法。选取手势特征作正样本，其背景作负样本，获取手势HOG特征并投入到卷积神经网络中加以训练，得到手势检测分类器，从而确定目标手势区域，实现手势的自动识别；再利用TLD算法对手势进行跟踪与学习，对正负样本进行估计检测并实时校正，同时运用SURF特征匹配更新跟踪器。实验结果验证，该算法对比TLD经典算法跟踪精度提高了4.24%，增强了运动手势的跟踪效果，相比经典跟踪算法拥有更高鲁棒性。     

Hand gesture recognition based on concentric circular scan lines and weighted K-nearest neighbor algorithm

Human-computer interactions based on hand gestures are of the most popular natural interactive modes, which severely depends on real-time hand gesture recognition approaches. In this paper, a simple but effective hand feature extraction method is described, and the corresponding hand gesture recognition method is proposed. First, based on a simple tortoise model, we segment the human hand images by skin color features and tags on the wrist, and normalize them to create the training dataset. Second, feature vectors are computed by drawing concentric circular scan lines (CCSL) according to the center of the palm, and linear discriminant analysis (LDA) algorithm is used to deal with those vectors. Last, a weighted k-nearest neighbor (W-KNN) algorithm is presented to achieve real-time hand gesture classification and recognition. Besides the efficiency and effectiveness, we make sure that the whole gesture recognition system can be easily implemented and extended. Experimental results with a user-defined hand gesture dataset and multi-projector display system show the effectiveness and efficiency of the new approach.     

基于加速度传感器的大手势集手势识别算法改进研究

搭载着加速度传感器的智能移动终端为手势识别提供广泛的应用平台,在已有的基于单枚加速度传感器的手势识别研究中,识别正确率、速度和手势集合难以达到良好的平衡。本文以一种基于加速度符号序列的识别算法为基础,改进了其特征提取方法,并设计了基于加权树结构模板库的匹配方法,实现了大手势集、高正确率、速度快的手势识别。实验表明,所述系统在21个手势组成的手势集合上,实现了95.2%的用户依赖识别率和94.6%的用户非依赖识别率,识别时间小于10毫秒,对手势识别研究有一定的借鉴价值。     

基于动态时间规整的手势加速度信号识别

为了提高基于加速度传感器的动态手势识别算法的性能,本文采用了动态时间规整(DTW)识别算法。通过该算法计算测试模板和参考模板的相似度,从而得出识别结果。为了验证该方法,建立了一套手势加速度无线采集系统,并采集了41个志愿者的手势信息。实验结果表明,该方法手势平均识别率在97%以上。与HMM识别算法相比,DTW识别算法在识别的准确率上比HMM识别算法更具优势。     

基于圆弧扫描线的手势特征提取和实时手势识别

基于手势的人机交互是当前备受关注的自然人机交互模式之一,实时手势识别是其中最重要的步骤。本文提出了一种基于圆弧扫描线的手势特征提取和实时手势识别方法。首先,基于一种抽象描述手掌和五指关系的简洁人手海龟模型,结合肤色特征和腕部标记分割出人手部图像,并进行二值化处理 和统一尺寸来建立手势训练集。 然后,以手掌中心为圆心构造同心圆来提取训练集中不同手势样本的特征,并使用线性判别分析(Linear discriminant analysis,LDA)算法对手势特征向量进行离线预处理。最后,使用 改进的加权K近邻（Weighted-K-nearest neighbor,W-KNN）算法进行实时手势分类和识别。为了验证本文方法的有效性 ,在自建小型手势数据库上进行了算法分析和比较,并在多投影系统下进行实时交互测试。实验 结果表明本文算法具有较高的识别效率。     

基于区域生长的Meanshift动态变形手势跟踪算法

针对传统Mean shift算法在手势跟踪中由于搜索窗口内手势背景像素改变所导致的跟踪精度不高,以及算法本身由于手势模型更新所引起的时间消耗较多等问题,提出一种基于区域生长与Mean shift算法相结合的动态变形手势跟踪算法。该算法在跟踪初始阶段通过帧间差分法对手势中心完成自动初始化,利用区域生长算法采集手势样本点,并通过Mean shift算法对目标中心进行精确定位。实验结果表明,该方法能够对动态变形手势实现精确实时的跟踪,可较好地降低算法的时间复杂度,保证运动目标跟踪的稳定性和连续性。     

A high-performance training-free approach for hand gesture recognition with accelerometer

In previous research on human machine interaction, parameters or templates of gestures are always learnt from training samples first and then a certain kind of matching is conducted. For these training-required methods, a small number of training samples always result in poor or user-independent performance, while a large quantity of training samples lead to time-consuming and laborious sample collection processes. In this paper, a high-performance training-free approach for hand gesture recognition with accelerometer is proposed. First, we determine the underlining space for gesture generation with the physical meaning of acceleration direction. Then, the template of each gesture in the underlining space can be generated from the gesture trails, which are frequently provided in the instructions of gesture recognition devices. Thus, during the gesture template generation process, the algorithm does not require training samples any more and fulfills training-free gesture recognition. After that, a feature extraction method, which transforms the original acceleration sequence into a sequence of more user-invariant features in the underlining space, and a more robust template matching method, which is based on dynamic programming, are presented to finish the gesture recognition process and enhance the system performance. Our algorithm is tested in a 28-user experiment with 2,240 gesture samples and this training-free algorithm shows better performance than the traditional training-required algorithms of Hidden Markov Model (HMM) and Dynamic Time Warping (DTW).