基于混合高斯模型的三维手部关节跟踪算法

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1、乂么键＜２？义聋Ｄ化ＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ损王等恒巧交ＭＡＳＴＥ民ＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮＶ：鐵Ｗ基于混合高斯模型的Ｈ维手部关节跟踪算法＇．，气学科专业信号与信息处理—＿作者姓名魏登直指导教师趣始＿＿教授２０１６６月６日答辩日期年硕±学位论文基于混合高斯模型的Ｈ维手部关巧跟踪算法３ＤＨａｎｄＡｒｔｉｅ山ａｔｉｏｎｓＴｒａｃｋｉｎｇＵｓｉｎＧａｕｓｓｉａｎＭｉｘｔ

2、：ｕｒｅＭｏｄｅｌｇ：魏诗白作者姓名学科、专业：信号与信息处理学号：２１３０９０６２指导教师：孙怡教授２０１６０６０２完成日期：乂连巧义乂緣ＤａｌｉａｎＵ打ｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中己经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体臣经发表的研究成果，也不包含其他邑申请学位或其

3、他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均巴在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。：皆綠学位论文题目：違斗涼Ｕ会务據奇１纯邊４去条１导施妊气作者签名日期：年＾月／日大连理工大学硕±学位论文摘要手部关节跟踪是计算机视觉中一个基础性和关键性的研究课题，它涉及图像处理、机器视觉、计算机图形学等多个学科。该课题具有广阔的应用领域，包括人机交互、虚拟现实、仿生机器人、工业智能化生产和智能医疗等。手部关节跟踪

4、的主要研究目标是在视频序列中完成对手部位置与姿态信息的估计，进而实现对手部动作的描述与理解一定的进。虽然该研究领域得到了广泛关注并取得了－展，但是仍然面临着许多挑战，２７，对于。首先手部关节的自由度较高（２６个自由度）手部位姿信息的求解过程比较困难。其次，由于手部关节运动的灵活性，导致其频繁地出现自遮挡情况，，从而影响跟踪的稳定性及准确性。最后由于求解手部位姿参数的问题往往是非线性的，因此计算复杂度较高。围绕上述问题，国内外高校与科研机构的レ学者们进行了大量的研究，然而己有

5、研究工作仍难ッ同时满足准确性、鲁棒性和实时性这Ｈ个要求。－ＩＤ图像序列作为输入（ａｕｓｓａｎＭｕｒｅＭｏｄｅ本文＾ＲＧＢ，并基于混合高斯模型Ｇｉｉｘｔｌ，ＧＭＭ）与改进的自适应粒子群优化算法（ＡｄａｔｉｖｅＰａｒｔｉｃｌｅＳｗａｒｍＯｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＡＰＳＯ），ｐｐ，，主要工作包括Ｗ下几个方面对Ｈ维手部关节跟踪中的关键问题展开了研究：（１）设计简化的手部关节模型并基于ＧＭＭ建立Ｈ维手部模型。同时，不同于部一分己有算法基于多幅图片进行自适应手部建模，本文提出种基

6、于单幅深度图像的自适应手部建模方法。（２）针对己有手部跟踪算法的目标函数不能很好地解决手部自遮挡或特征匹配的计算复杂度较高的问题，本文结合ＧＭＭ的相似性匹配准则与深度相似性准则作为目标一化处理，函数的主约束项并进行归，从而有效解决手部自遮挡问题。同时加入肤色特征惩罚项与侦间连续性惩罚项作为目标函数的辅助约束项，Ｗ提高算法的鲁棒性。（３）针对梯度下降法求解多峰值多参数方程的局部收敛问题レッ及ＡＰＳＯ算法的收敛速度问题，本文对ＡＰＳＯ算法分别在局部收敛问题处理与算法收敛速度

7、上进行改进，提高优化算法的性能。关键词：手部关节跟踪；混合高斯模型；手部建模：自适应粒子群优化算法－Ｉ－基于海合高斯模型的吉维手部关节跟踪算法３ＤＨａｎｄＡｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎｓＴｒａｃｋｉｎｇＵｓｉｎｇＧａｕｓｓｉａｎＭｉｘｔｕｒｅＭｏｄｅｌＡｂｓ化ａｃｔＴｈ－ｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏ打ａｌｔｒａｃｋｉ打ｏｆｈａ打ｄａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏ打ｓｉｓａｎｅｌｅｍｅｎｔａｒｙａｎｄｃｒｉｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｇｓｕｂｅｃｔｗｈ

8、ｉｃｈｉｎｖｏｌｖｅｓｉｍａｅｒｏｃｅｓｓｉｎｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎｃｏｍｕｔｅｒｒａｈｉｃｓａｎｄｏｔｈｅｒｊ，，ｇｐｇｓｐｇｐｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅａｓ．Ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｓｕｂｊｅｃｔｈａｓｂｒｏａｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｍｃｌｕｄｉｎｇｈｕｍａｎｃｏｍｐｉｌｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ａｕｇｍｅｎｔｅｄｒｅａｌｉｔｙ，ｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙ，ｂｉｏｎｉｃｒｏｂｏｔ，ｉ打ｄｕ