基于凸包分析实时指尖检测系统

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关

2、部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要与鼠标、键盘、触摸屏等传统人机交互方式相比，基于手势识别的人机交互具有非接触、自然、友好等优势。手势中指尖的检测(也即位置定位)不仅对于区分不同手势(特别是部分不同但又很相近的手势)有着重要的作用，而且也是准确地响应用户在界面中精细位置进行操作的关键。然而，受背景、光照、肤色、手的姿态、运动等不利因素的影响，准确的指尖检测仍然是一项具有挑战性的任务。本文研究在人手整体被检测之后检测有几个手指存在(伸直且未被遮挡)并定位这些

3、手指位置的问题。所采用的方法包含人手整体检测、人手区域肤色的自适应分割、基于凸包分析的指尖检测三个主要过程。如果图像中存在人手，则人手整体检测用来检测该人手的位置并输出包含该手的一个矩形框。由于该矩形框会不可避免地包含背景(主要是手指间以及手的外围部分)，所以本文提出在该矩形区域内采用在线自适应肤色的方法进行肤色分割，以去除非肤色的背景的干扰。在肤色分割后，在人手轮廓信息基础上，利用指尖形状的特点，进行凸包分析，提取指尖候选点并对候选点进行筛选，从而给出指尖的准确位置。本文的主要贡献如下：（1）在包含人手的矩形框内采用在线自适应肤色的方法分割人手，提高了人手分割

4、的质量；（2）提出了根据人手的全局及局部特性利用凸包分析方法进行指尖检测的方案；（3）搭建了一个头戴式指尖检测系统，验证了算法的实时性和准确性。关键词：人机交互手势识别人手检测人手分割凸包分析指尖定位ABSTRACTComparedtotraditionalhuman-computerinteractionwhichmakesuseofmice,keyboards,touchscreenandsoon,handgesturesrecognitionbasedhuman-computerinteractionoffersabetterchoicethatisnon

5、-contact,naturalandfriendly.Fingertipdetection(i.e.,thepositionlocation)notonlyplaysanimportantroleindistinguishingdifferenthandgestures(especiallygestureswithhighsimilarity),butalsoisthekeytoresponsetouser’sfinemanipulationaccurately.However,accuratefingertipdetectionremainsachallen

6、gingtaskduetosomenegativefactors,includingcomplexbackground,varyingillumination,differentskincolors,variousgestures,handmovementandsoon.Thispaperfocusesondetectinghowmanyfingers(straightandnotobscured)exitandlocatingtheirpositionsafterthewholehandhasbeendetected.Themethodthatwepropos

7、econsistsofwholehanddetection,adaptivesegmentationofhandskinareaandfingertipdetectionbasedonconvexhullanalysis.Ifthereisonehandinanimage,thenthehandcanbedetectedandarectangleenclosingthehandwillbeoutputted.Duetothefactthattheoutputtedrectanglewillcontainpartofthebackground(mainlythes

8、pacebetweenf