面向人机交互的手势识别系统设计

在人机交互领域(Human-Computer Interaction,HCI)中,基于视觉的手势识别因其直观、高效的特点拥有广阔的应用前景。为了改善传统手势识别算法识别率低、鲁棒性差的缺点,基于OpenCV和Keras深度学习框架提出一种简单、快速的手势识别方法作为人机交互的接口。手势图像经过3个处理阶段:预处理、特征提取和分类。对输入图像进行预处理,使用YCbCr肤色模型提取出手部肤色区域,将其转化为灰度图像。使用卷积神经网络对手势图像进行特征提取和分类。实验结果表明:提出的手势识别方法识别率很高,达到99.43%,且具有较好的鲁棒性。与传统的人工选取特征相比,卷积神经网络能够有效地进行特征学习。     

一种徒手手势全自动跟踪的新方法

提出改进的Camshift算法跟踪手势,首先用Haar特征和单高斯肤色模型定位手掌手势,将手掌手势的外接矩形作为Camshift初始搜索窗口,从而实现全自动跟踪;用面向对象的思想将Camshfit算法封装成类,为每个手势建立一个类对象,从而实现双手手势跟踪;在跟踪过程中加入Kalman滤波算法预测手势位置,避免目标丢失问题。     

一种徒手手势全自动跟踪的新方法

提出改进的Camshift算法跟踪手势,首先用Haar特征和单高斯肤色模型定位手掌手势,将手掌手势的外接矩形作为Camshift初始搜索窗口,从而实现全自动跟踪;用面向对象的思想将Camshfit算法封装成类,为每个手势建立一个类对象,从而实现双手手势跟踪;在跟踪过程中加入Kalman滤波算法预测手势位置,避免目标丢失问题。     

基于手势识别的智能输入

针对在人机交互中键盘远远不能满足人们的要求,提出了一种手势识别算法,并结合键盘的按键实现智能输入．该算法采用肤色分割提取出手部区域,根据手形检测出大拇指和伸出的手指数目及位置,把手势转化为计算机所能接受的二进制语言．根据二进制数,结合键盘的按键,把不同手势定义为不同的按键,实现对计算机的智能输入．实验结果表明该算法具有一定的鲁棒性,并能达到较高的成功率．     

基于AdaBoost的手势识别

手语是聋人使用的语言,是由手形动作辅之以表情姿势由符号构成的比较稳定的表达系统,是一种靠动作/视觉交际的语言。手语识别的研究目标是让机器看懂聋人的语言。手语识别和手语合成相结合,构成一个人-机手语翻译系统,便于聋人与周围环境的交流.手语识别问题是动态手势信号即手语信号的识别问题。将 AdaBoost 这一算法引入手势识别中,自行建立了实验用的小型手势图片库。在分类器训练前对训练用图像进行了较有效的预处理,缩短了 AdaBoost 算法的训练识别时间,提高了多层分类器的识别速度,最好测试结果其平均准确率可达到90%。     

基于视觉的多特征手势识别

手势是一种自然直观的交互方式,基于视觉的手势识别是实现新一代人机交互的关键技术。本文在已有的手势识别技术基础上,从手势分割及手势表示两方面着手,提出了一种单目视觉下的手势识别方法。利用颜色特征检测肤色区域,成功分割出人手;利用人手的轮廓及凸缺陷检测指尖,再利用指尖的数目和方位来表示一个手势,进而结合轮廓长度和面积等几何特征完成手势识别。传统的指尖检测方法需要遍历并扫描手掌外轮廓,计算量大,本文通过凸缺陷检测指尖,减少了计算量,提高了指尖检测的速度。实验结果表明,本文的方法具有很好的鲁棒性及实时性,能适应环境的变化。     

基于自适应遗传算法的手势识别

基于小样本库的手势识别是先进人机交互研究中的一个重要分支.根据Tortoise人手模型训练手势模式库并结合交互者的具体手部特征进行手形训练,生成适用于特定交互者的手势模式库.在交互过程中,根据来自一个或多个同步摄像头的视频信息进行基于自适应遗传算法的手势识别.实验结果表明,在环境光照基本稳定的条件下,文中算法可以实现鲁棒的实时手势识别.     

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％。     

基于视觉的手势识别技术

近年来计算机已经成为人们日常生活的一部分,人们与计算机的交互也日益成为科研领域的热点.基于视觉的手势识别是实现新一代人机交互所不可缺少的一项关键技术,而手势识别的研究也可促进手语识别的发展,从而消除健全人与聋哑人之间的交流障碍,使他们能获得健全人的正常生活,帮忙他们参加社会的各项活动.文中介绍了手势识别方法的发展、手势识别的技术难点,具体阐述了基于视觉的手势识别系统原理和组成,手势的建模以及在手势识别中常用的技术方法.     

基于视觉的手势识别技术

近年来计算机已经成为人们日常生活的一部分,人们与计算机的交互也日益成为科研领域的热点。基于视觉的手势识别是实现新一代人机交互所不可缺少的一项关键技术,而手势识别的研究也可促进手语识别的发展,从而消除健全人与聋哑人之间的交流障碍,使他们能获得健全人的正常生活,帮忙他们参加社会的各项活动。文中介绍了手势识别方法的发展、手势识别的技术难点,具体阐述了基于视觉的手势识别系统原理和组成,手势的建模以及在手势识别中常用的技术方法。     

基于Kinect的指尖检测与手势识别方法

针对基于视频的弯曲指尖点识别难、识别率不高的问题,提出一种基于深度信息、骨骼信息和彩色信息的手势识别方法。该方法首先利用Kinect相机的深度信息和骨骼信息初步快速判定手势在彩色图像中所在的区域,在该区域运用YCrCb肤色模型分割出手势区域;然后计算手势轮廓点到掌心点的距离并生成距离曲线,设定曲线波峰与波谷的比值参数来判定指尖点;最后结合弯曲指尖点特征和最大内轮廓面积特征识别出常用的12个手势。实验结果验证阶段邀请了6位实验者在相对稳定的光照环境条件下来验证提出的方法,每个手势被实验120次,12种手势的平均识别率达到了97.92%。实验结果表明,该方法能快速定位手势并准确地识别出常用的12种手势,且识别率较高。     

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RGB-D信息的动态手势识别方法*

针对现有的动态手势识别方法在复杂环境下,易受无关肤色、光照变化等因素的影响,识别率低,实时性差等问题进行了研究,提出一种的动态手势识别方法。该方法首先利用K均值聚类算法和YCr''Cb''（由YCrCb变换得到）椭圆肤色模型对RGB-D图像完成手势分割;然后将深度信息引入到传统卡尔曼滤波算法中,作为其跟踪参数之一,并在跟踪过程中对检测范围进行加窗处理;最后结合快速动态时间规整算法和突出关键特征点的思想,改进传统动态时间规整算法,并利用改进后的动态时间规整算法完成手势识别。实验表明：提出的手势识别方法,在复杂背景下的识别率较高（96.8±1.5%）,实时性较好（识别时间1.86±0.02ms）。     

基于Kinect和变形雅可比-傅里叶矩的手势识别

为了使人机交互变得更加自然,提出利用Kinect体感器获取手势深度图像;利用变形雅可比-傅里叶矩对手势图像进行特征提取;利用最小欧氏距离分类器进行建模、分类,实现手势识别.用Kinect体感器获取手部深度数据流,深度数据结合阈值分割法,可以有效地实现手势的分割.变形雅可比-傅里叶矩是一种不变矩,不变矩具有灰度、平移、旋转和尺度不变性,适合用于多畸变不变图像的特征提取.实验对5种手势进行了测试,平均识别率为95.2％,实验结果表明:该方法具有较高的识别率.     

基于对比度受限自适应直方图均衡的乳腺图像增强

采用对比度受限自适应直方图均衡对乳腺图像进行增强,有效地增强了乳腺图像中的细节,如钙化点、乳导管等组织;并通过对算法中相关参数研究,得到应用于乳腺图像增强的参数优选值,以求获得较好的增强效果,为医师分析影像提供方便。通过与灰度直方图均衡的结果进行比较得出：对比度受限自适应直方图均衡为乳腺数字图像增强的有效方法,在计算机辅助乳腺诊断方面有较高应用价值。     

基于近似熵子载波选择的人体手势识别方法

针对现有基于商用WiFi设备的人体手势识别方法存在的子载波选择不够优化、动作区间截取不够精确等问题,提出一种基于近似熵子载波选择的人体手势识别(AEGR)方法.利用提出的最小近似熵法构建识别方法待处理的CSI幅值数据,对构建的数据采用小波去噪和中值滤波组合法进行去噪;利用滑动窗极差法精确截取CSI幅值的动作区间,据此提...     

Hand gesture recognition based on dynamic Bayesian network framework

In this paper, we propose a new method for recognizing hand gestures in a continuous video stream using a dynamic Bayesian network or DBN model. The proposed method of DBN-based inference is preceded by steps of skin extraction and modelling, and motion tracking. Then we develop a gesture model for one- or two-hand gestures. They are used to define a cyclic gesture network for modeling continuous gesture stream. We have also developed a DP-based real-time decoding algorithm for continuous gesture recognition. In our experiments with 10 isolated gestures, we obtained a recognition rate upwards of 99.59% with cross validation. In the case of recognizing continuous stream of gestures, it recorded 84% with the precision of 80.77% for the spotted gestures. The proposed DBN-based hand gesture model and the design of a gesture network model are believed to have a strong potential for successful applications to other related problems such as sign language recognition although it is a bit more complicated requiring analysis of hand shapes.     

Face recognition under varying illumination based on a 2D face shape model

This paper proposes a novel illumination compensation algorithm, which can compensate for the uneven illuminations on human faces and reconstruct face images in normal lighting conditions. A simple yet effective local contrast enhancement method, namely block-based histogram equalization (BHE), is first proposed. The resulting image processed using BHE is then compared with the original face image processed using histogram equalization (HE) to estimate the category of its light source. In our scheme, we divide the light source for a human face into 65 categories. Based on the category identified, a corresponding lighting compensation model is used to reconstruct an image that will visually be under normal illumination. In order to eliminate the influence of uneven illumination while retaining the shape information about a human face, a 2D face shape model is used. Experimental results show that, with the use of principal component analysis for face recognition, the recognition rate can be improved by 53.3% to 62.6% when our proposed algorithm for lighting compensation is used.     

基于双目视觉的人手定位与手势识别系统研究

提出了一种新的人手特征点提取方法,该方法将人手的质心作为匹配点,根据双目视觉定位数学模型计算目标位置信息,同时通过图像分割获取人手轮廓,利用轮廓凸包点特征来识别不同手势.在此基础上,研究设计了一种光学人手定位与手势识别系统,该系统在实时定位空间人手三维位置的同时,能够识别出相应的手势,可将其作为虚拟手的驱动接口,实现对虚拟物体的抓取、移动和释放操作.     

通道修正均衡化的水下图像增强算法

水中介质和微粒的影响导致光波传播衰减和散射, 在成像过程中水下图像会出现模糊和色偏等情况, 这些 水下成像退化的情况给水下的目标识别、目标跟踪、特征提取等应用带来困难. 针对以上问题, 本文提出了一种基 于通道修正均衡化的暗通道先验(CCD)水下图像增强算法: 首先是对色偏的水下图像进行通道修正均衡化, 利用直 方图强度中心做一个映射, 并将映射的三通道信息融合到限制对比度自适应直方图均衡化中, 改善了图像色偏和对 比度不足的情况; 其次是通过暗通道先验算法进行去模糊, 通过水下增强图像数据集的实验表明, CCD比现有算法 更有效地应对了水下图像成像退化问题, 取得了更好的图像质量指标; 此外, 在特征检测预处理步骤中, 本文方法能 够将检测特征点数提高约1.88倍.