融合手势全局运动和手指局部运动的动态手势识别

传统基于手部轮廓或手部运动轨迹的动态手势识别方法,其提取的特征通常难以准确表示动态手势之间的区别.针对动态手势的复杂时序、空间可变性、特征表示不准确等问题,提出一种融合手势全局运动和手指局部运动的手势识别方法.首先进行动态手势数据预处理,包括去除手势无效帧、手势帧数据补全和关节长度归一化;然后根据给定的手部关节坐标,利用手势距离函数分段提取动态手势关键帧,并基于手势关键帧提取手在空间中的全局运动特征和手内部手指的局部运动特征;其次融合手势全局运动和手指局部运动的关键帧手势特征,并采用线性判别分析进行特征降维;最后利用带高斯核的支持向量机实现动态手势识别与分类.对DHG-14/28动态手势数据集中14类手势和28类手势数据集进行实验,其分类识别准确率分别为98.57%和88.29%,比现有方法分别提高11.27%和4.89%.实验结果表明,该方法能准确地表征动态手势并进行手势识别.     

基于LSTM的多维度特征手势实时识别

手势识别广泛应用于传感领域,主要有基于计算机视觉、基于深度传感器与基于运动传感器等3种手势识别方式。基于运动传感器的手势识别具有输入数据少、速度快、直接获取手部三维信息的优点,逐渐成为当前的研究热点。传统基于运动传感器的手势识别本质为模式识别问题,其准确率严重依赖于先验经验提取的特征数据集。与传统的模式识别方法不同,深度学习可以在很大程度上减少人工启发式提取特征的工作量。为解决传统模式识别存在的问题,文中提出一种基于长短期记忆网络(LSTM)的多特征手势实时识别方法,通过充分的实验验证了该方法的性能。该方法首先定义了5种基本手势和7种复杂手势的手势库,基于手部姿态的运动学特征,进一步提取角度特征和位移特征,随后利用短时傅里叶变换(SFTF)提取传感器数据的频域特征,将3种特征输入深度神经网络LSTM中进行训练,从而对采集的手势进行分类识别。同时为了验证所提方法的有效性,通过自设计的手持式体验棒收集了6名志愿者的手势数据作为实验数据集。实验结果表明,提出的识别方法对于基本手势和复杂手势的识别准确率达到94.38%,与传统的支持向量机、K-近邻法和全连接神经网络相比,识别精度提升了近2%。     

基于加锁机制的静态手势识别方法

基于RGB-D（RGB-Depth）的静态手势识别的速度高于其动态手势识别,但是存在冗余手势和重复手势而导致识别准确性不高的问题。针对该问题,提出了一种基于加锁机制的静态手势识别方法来识别运动中的手势。首先,将通过Kinect设备获取RGB数据流和Depth数据流融合成人体骨骼数据流;然后,在静态手势方法中引入加锁机制,并与之前建立好的骨骼点特征模型手势库进行比对计算;最后,设计一款“程序员进阶之路”益智类网页游戏进行应用与实验。实验验证在6种不同运动手势情况下,该方法与纯静态手势识别方法相比,平均识别准确率提高了14.4%;与动态手势识别相比,识别速度提高了14%。实验结果表明,提出的基于加锁机制的静态手势识别方法,既保留了静态识别的速率,实现了实时识别;又能很好地剔除冗余手势和重复手势,提高了识别正确性。     

基于机器视觉的动态多点手势识别方法

提出了一种高效的基于HSV颜色空间的多目标检测跟踪方法,实现通过摄像机实时检测跟踪多个指尖目标;定义了一套基于指尖运动轨迹的动态手势模型,并提出了动态手势识别方法;对于两点动态手势,通过BP神经网络进行手势学习和手势识别,而对于模拟鼠标手势和四点动态手势,利用指尖之间相互位置关系进行手势识别.测试结果表明,该方法能够快速、准确的跟踪多个运动的指尖目标并进行动态多点手势识别.     

粒子群优化神经网络在动态手势识别中的应用

为了提高动态手势学习训练速度和识别准确率,本文提出一种基于粒子群优化BP神经网络的动态手势识别方法。首先基于自然人机交互需要,定义一套基于机器视觉的动态手势模型;在获取指尖运动轨迹的基础上,提取动态手势的特征向量作为神经网络的输入;利用改进的PSO算法训练BP神经网络,得到神经网络的权值和阈值;最后利用训练过的神经网络识别基于机器视觉的动态手势。测试结果表明:改进的PSO算法能够提高神经网络训练速度和精度,进而提高动态手势识别准确率。     

可穿戴手势识别控制器

随着可穿戴电子设备的发展,基于手势识别的人机交互技术已经成为研究热点。为减小可穿戴设备的体积和优化手势识别算法,提出了一种具有手势识别功能手指可穿戴控制器的设计方案。控制器由集成陀螺仪和加速度计的MEMS惯性传感器、Wi Fi无线通信模块和嵌入式微处理器组成。通过Wi Fi无线通信协议将手势运动姿态数据传送到计算机,提取出6类手势运动特征量,通过决策树分类器对其进行分类处理,结合姿态角对手势进行识别,无需模板匹配。通过对20位实验者测试的数据表明,平均手势识别准确率为97%,无需对测试者进行手势预训练。     

三维循环密集卷积神经网络在视频手势识别的应用

手势识别是当前计算机视觉的一个重要研究课题,由于手势旋转,角度等因素的影响,视频手势识别仍是一项具有挑战性的任务。该文提出了一种基于三维密集卷积神经网络和门限循环单元的双通道手势识别算法,通过三维密集卷积神经网络获取手势的空间信息,使用门限循环单元学习视频中手势的时序信息,最后融合RGB图像和深度图像的深度学习模型特征以此对手势进行识别。在ISOGD数据集上的实验表明,该手势识别算法能够有效提高了视频手势识别的准确率。     

一种时空多尺度适应的手势识别方法研究

手势交互作为一种自然便捷的交互方式,在智能家居和智能交通等领域具有日益广泛的应用前景。由于手势行为发生的速度、空间约束和用户差异的影响,同一语义手势表现出具有不同时间和空间尺度的多形态特征,这给保障手势识别的准确率带来了挑战。提出了一种基于动态时间规整DTW(Dynamic Time Warping)方法的时空多尺度手势识别方法SDTW(Spatial-Temporal Dynamic Time Warping),该方法通过对空间形态数据进行分箱操作来达到适应一定程度空间尺度变化的能力。因此,SDTW方法不仅具备DTW方法的时间尺度适应性,而且扩展了空间尺度适应性。文中实现了一个基于智能手机加速度传感设备的SDTW手势识别原型系统。实验测试验证了所提方法能够有效提升手势识别的准确率。     

基于多特征融合的动态手势识别

针对目前动态手势识别计算复杂度较高以及对实验器材有相应要求的问题,提出基于多特征融合的动态手势识别.使用OpenPose得到手部关键点信息,建立手势模型,将坐标信息利用手部的结构关系进行处理,得到手部的角度和长度特征.将角度特征序列和长度特征序列进行融合,利用阈值设定过滤序列中的奇异点,使用FastDTW算法计算待测动态手势与手势模板库中的序列距离,得到预测手势动作类别.实验表明,该方法计算复杂度较低,识别速度快,选取的四种手势动作的识别准确率均在90％以上,有较好的识别效果.     

基于3D卷积神经网络的动态手势识别模型

在不带有标志帧的手势视频上进行动态手势识别,容易导致识别准确率下降。提出一种具有分级网络结构的动态手势识别模型。以手势检测模型为第1级网络,手势分类模型为第2级网络,分步完成识别任务。同时,将三维卷积核拆分为时间域和空间域卷积分阶段完成任务,解决三维卷积神经网络中因参数过多造成模型训练或运行时间过长的问题。实验结果表明,在保证实时性的前提下,该模型在EgoGesture数据集上的识别准确率高达93.35%,优于C3D、ResNeXt101、MTUT等模型。     

基于Leap Motion的动态手势识别

动态手势识别作为人机交互的一个重要方向，在各个领域具有广泛的需求。相较于静态手势，动态手势的变化更为复杂，对其特征的充分提取与描述是准确识别动态手势的关键。为了解决对动态手势特征描述不充分的问题，利用高精度的Leap Motion传感器对手部三维坐标信息进行采集，提出了一种包含手指姿势和手掌位移的特征在内的、能够充分描述复杂动态手势的特征序列，并结合长短期记忆网络模型进行动态手势识别。实验结果表明，提出的方法在包含16种动态手势的数据集上的识别准确率为98.50%；与其他特征序列的对比实验表明，提出的特征序列，能更充分准确地描述动态手势特征。     

基于长短时记忆和深度神经网络的视觉手势识别技术

针对基于视觉的动态手势识别易受光照、背景和手势形状变化影响等问题,在分 析人体手势空间上下文特征的基础上,首先建立一种基于人体骨架和部件轮廓特征的动态手势 模型,并采用卷积姿势机和单发多框检测器技术构造深度神经网络进行人体手势骨架和部件轮 廓特征提取。其次,引入长短时记忆网络提取动态人体手势中骨架、左右手和头部轮廓的时序 特征,进而分类识别手势。在此基础上,设计了一种空间上下文与时序特征融合的动态手势识 别机(GRSCTFF),并通过交警指挥手势视频样本库对其进行网络训练和实验分析。实验证明, 该系统 可以快速准确识别动态交警指挥手势,准确率达到94.12%,并对光线、背景和手势形 状变化具有较强的抗干扰能力。     

基于惯性传感器MPU6050的手势识别方法

针对基于加速度规律的手势识别方法未充分利用陀螺仪的数据进行手势分类和识别的问题,提出了一种基于MPU6050惯性传感器的特征提取手势识别方法,通过提取加速度和姿态角信号在手势上的特征量,利用决策树对手势进行预分类,结合加速度和姿态角的变化规律完成了手势的具体识别.依据预定义手势选择10位试验对象进行测试,获得了96.4%的平均识别率,识别时间小于0.005 s.方法对基于自带数字运动处理器的惯性传感器的手势识别具有一定的参考价值.     

连续动态手势的时空表观建模及识别

论述了复杂背景下连接动态手势的分割、建模及识别;融合手势运动信息和皮肤颜色信息,进行复杂背景下的手势分割;通过结合手势的时序信息、运动表观以及形状表观,提出动态手势的时空表观模型,并提出基于颜色、运动以及形状等多模式信息的分层次融合策略抽取时空表观模型的参数,最后,提出动态时空规整算法用于手势识别,实验表明,利用上述提出的手势分割、建模、特征参数抽取及识别方法识别１２种手势,平均识别率高达９７％。     

基于TLD和DTW的动态手势跟踪识别

针对动态手势跟踪稳定性的不足和识别效率的问题, 提出一种基于TLD和DTW的动态手势跟踪识别框架. 首先利用基于Haar特征的静态手势分类器获得手势区域, 然后使用TLD跟踪算法对获得的手势区域进行跟踪以获取手势轨迹, 最后提取轨迹特征, 使用改进的DTW算法进行识别. 实验表明, 该框架能够长时间稳定地跟踪手势区域, 并能够在保证识别率的基础上显著提高识别效率.     

基于加速度传感器的连续动态手势识别

针对个体手势动作信号的差异性和不稳定性,提出了一种基于加速度传感器的连续动态手势识别方法.通过MEMS加速度传感器采集手势动作信号,并结合手势信号的动作特征,对单个手势的有效数据进行自动定位截取,经预处理和特征提取后,构建隐马尔可夫模型(HMM)以实现对特定手势的实时识别.通过设计实现了一种可穿戴手势信号采集硬件原型系统,对10类手势的1000个手势数据进行识别对比实验,统计结果表明:该方法可以对连续手势进行实时有效的识别.     

基于Kinect深度图像信息的手势轨迹识别及应用

为实现基于Kinect深度图像信息的手势轨迹识别,提出了一种基于隐马尔可夫模型(HMM)的手势轨迹识别的方法。首先采用新型Kinect传感器获取图像深度信息;然后通过OpenNI的手部分析模块获得手心的位置,提取轨迹特征;最后利用隐马尔可夫模型训练有效的轨迹样本并实现轨迹的识别。实验结果证明,该方法能有效地识别手势轨迹,并可用于控制智能轮椅的运动。     

基于MEMS传感器的三维空间运动轨迹提取方法

基于MEMS传感器的手势识别的一般方法是通过对每个手势进行运动学分析找出每个手势的加速度特征,以此作为识别手势的特征值。这表明该方法需要人工设计特征值,不利于用户的自定义操作。针对这种情况,提出一种空间定位方法。首先获取传感器数据并发送到PC端,并在PC端进行积分处理,转化成空间数据,从而记录手势的运动轨迹。最后结果表明,该方法可以成功记录手部的运动轨迹,不用对每个手势单独进行运动学分析,使得用户在后续的研究中可以实现自定义手势。     

基于人体关节点多特征融合的暴力行为识别

针对目前视频中暴力行为识别算法识别准确率不高的问题,提出一种基于人体关节点多特征融合的暴力行为识别方法。使用YOLO-Pose算法实现人体检测与姿态估计,获取人体关节点位置信息,基于人体结构提取关节点的距离特征和形状特征,基于运动特性提取关节点的动态特征和姿态特征,将所有特征信息进行融合,构建Bi-LSTM行为识别模型实现暴力行为识别分类,并设计行为识别结果稳定器,解决识别过程中因随机干扰导致的行为误判问题。在公开暴力行为数据集Violent-Flows与自制暴力行为数据集Vio-B上验证提出方法的有效性,实验表明,在Violent-Flows数据集与Vio-B数据集上本方法准确率分别达到97.9%与98.5%,高于现有方法。     

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。