面向家庭服务机器人的动态手势识别方法研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目面向家庭服务机器人的动态手势识别方法研究作者姓名宋腾学科专业软件工程指导教师赵逢达教授2016年5月中图分类号：TP273学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文面向家庭服务机器人的动态手势识别方法研究硕士研究生：宋腾导师：赵逢达教授申请学位：工学硕士学科专业：软件工程所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinSoftwareEngineeringDYNAMICHAND

2、GESTURERECOGNITIONFORHOMESERVICEROBOTbySongTengSupervisor:ZhaoFeng-daYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《面向家庭服务机器人的动态手势识别方法研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声

3、明的法律结果将完全由本人承担。作者签字日期：年月日摘要摘要随着计算机技术的发展，人机交互开始向着人性化和简单化发展。自然用户界面即用户以自然的方式与计算机进行交流如语音、触控、手势等。其中手势是一种自然而直观的人际交流模式。基于视觉的手势识别是实现人机交互人性化所不可缺少的一项关键技术。Kinect作为一个革命性的产品，提供了一项全新的人机交互的方式，使人机互动的理念更加彻底的展现出来。它能够克服因为光照强弱的变化带来的影响，它能够捕捉、跟踪人体的动作，手势以及声音。本文通过利用Kinect提供的骨骼三维信息，通

4、过骨骼间形成的向量计算夹角得到特征值，提出了基于球形区域的KNN快速识别方法进行动态手势识别。本论文的工作主要有以下两个方面。首先，分析动态手势识别中重要的关节点，这些关节点决定着动态手势的姿态。在确定了关键的关节点之后，进行基于骨骼三维信息的特征提取。计算重要节点构成的向量的球形角度以及该向量与坐标轴的夹角。再考虑头部节点，头部节点在动作中位置基本不变，计算关键节点与头部节点的角度可以更准确的描述关键节点的位置。通过实验验证了改进的特征提取方法的效果，准确率有了一定的提高。其次，在特征提取完毕之后，针对该特征进

5、行识别，研究了动态手势识别的方法。选取了基于匹配思想的KNN识别算法，针对KNN算法的不足提出了基于球形区域的KNN快速识别算法。通过实验验证了提出的基于球形区域的KNN快速识别算法的效果，在保证正确率的基础上减少了识别时间。最后，设计了能够满足控制家庭服务机器人的5个动态手势，进行实时识别，从光照强弱和骨骼大小两个方面变化因素进行了实时识别实验，并分析总结实验的结果。验证了本文提出的方法在实际应用的可能性。关键词：动态手势识别；KNN；人机交互；Kinect；家庭服务机器人-I-AbstractAbstract

6、Withthedevelopmentofcomputertechnology.Thewaythathumaninteractwithcomputerisdevelopingtowardshumanityandsimplicity.Naturaluserinterfacemeansuserscommunicatewiththecomputerinanaturalwaysuchasvoice,touch,gestureandsoon.Handgestureisanaturalandintuitivewayofinte

7、rpersonalcommunication.Gesturerecognitionbasedonvisionisakeytechnologytorealizethehumanityofhuman-computerinteraction.Kinectisarevolutionaryproductwhichprovidesanewwayofhuman-computerinteractionandexpressestheideaofhuman-computerinteractionmorecompletely.Itca

8、novercometheinfluenceofchangingillumination.TheKinectcouldcapturesandtracksthebody'smovements,gesturesandsounds.Inthisthesis,weusedthethree-dimensionalinformationprovidedbyKinect.Wegetthe