基于近红外视觉的人手检测研究.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论基于近红外视觉的人手检测研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：张帅电路与系统汪孔桥教授陈香副教授二O一二年五月十日文UniversityofScienceandTechnologyofChInaAdissertationformaster’SdegreeResearchonHandDetectionBasedonNear—infraredComputerVisionAuthor’sName：ShuaiZh姐gSpeciality：CircuitandSystemsupervis。r：ProI．K

2、ongqiaoWangandAss。ciatePr。f．XiangChenFinishedtime：May10th,2012中国科学技术大学学位论文原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研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：趣!!生签字日期：兰!竺：堕：兰!中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部

3、分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。囱，从开口保密(——年)作者签名：鲨!!尘导师签名：签字日期：),of2．DS．多。签字日期：搪要摘要基于视觉的手势交互，相对于鼠标、键盘等传统的人机交互方式，能够以非接触的交互方式避免对用户的侵入性，并且更加直观、更加自然，在

4、虚拟现实、手语识别、智能操控等领域有着广阔的应用前景。所以基于视觉的手势交互研究在计算机视觉、模式识别及人工智能等领域获得了广泛的关注。同时，它也面临着手势自由度高、应用情境背景多变、操作者个体差异等多方面的挑战，因此在该领域的研究具有重要的潜在研究价值。本文的研究首先由投影环境‘卜f的手势交互入手，建立了投影仪一摄像头交互系统。通过主动红外光源的设计，消除了投影环境下背景、光照等的变化，以期实现实时性的手势交互。研究主要围绕基于图像处理和统计模式识别的方法进行，在此基础上对更为广泛的复杂背景下的手势交互进行了深入的探索。在对

5、手势交互关键技术的研究中，本文的主要工作和成果包括以’F几个方面：1．投影交互环境下的手部定位和指尖定位，以求满足投影交互的基本需求。主要是通过帧间差分、边缘提取和引入手臂的几何约束的方法实现手部的定位，再利用漫水填充算法实现手部的分割。然后，结合Deutsch骨架提取算法及基于SUSAN算子的角点检测算法，完成实时指尖定位。2．在对Dalal等人提出的基于梯度宜方图(HOG)特征和线性支撑向量机(SVM)的目标检测技术的研究基础上，实现了复杂背景下的快速人手检测。具体来说，对图像局部划分进行了改进，避免了特征计算中对图像的重

6、复扫描，增强了局部到整体的特征映射，并采用预计算方式极大地缩减了特征提取过程的时耗。在这部分工作基础上引入候选框置信度，并采用尺度分组的方式实现了对单手的实时检测追踪。3．对HOG特征进行了改进，实现了特征长度压缩和检测率提高的双重优化。引入局部PCA，根据局部特征在整体判决中的作用，自适应地对局部特征进行压缩，实现了对HOG特征的有效降维；并结合UniformLocalBinaryPattern这种纹理描述特征，增强了特征的局部描述力，完成了对HOG特征的改进。4．开发了～套名为“图片浏览器”的交互应用。在主动近红外成像基础

7、上，实现实时人手检测、追踪，并通过对人手信息的分析获取手势语义，完成对图片的浏览和操作。关键词：实时手势交互人手检测HOG特征主动近红外成像f摘要AbstractComparedwithtraditionalHuman—ComputerInteraction(HCI)system，visionbasedgestureinteractionismoreintuitive，morenaturalandmoreconvenient．andhasabroadapplicationprospectsinVirtualreality,si

8、gnlanguagerecognition，intelligentmanipulation，etc．MeanwhilethechallengesofhighDOFofgestures，variedbackgroundandindividualdifferencesoftheo