基于圆形梯度的手势分割算法的设计与实现.pdf

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1、2013年9月机械设计与制造工程Sep．2013第42卷第9期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．42No．9DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2013．09．001基于圆形梯度的手势分割算法的设计与实现张国家，左敦稳，黎向锋，史晨红(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：为了在复杂动态背景下分割出完整的手势目标，借鉴于Canny算子，设计一种结合复杂动态背景模型、HSV空间肤色检测和圆形梯度边缘探测的手势分

2、割算法。该算法首先利用复杂动态背景模型提取前景区域后，在HSV空间进行肤色检测，去除非手势区域，然后在手势区域提取出边缘探测的种子点，并以种子点为中心利用圆形梯度算子进行肤色边界探测，以填补手势空洞，完善手势边缘。该算法以圆形梯度幅值作为手势边界的判断标准，极大地减小了阴影和高光等不利因素对手势分割的影响。多场景试验表明，该算法手势分割的准确度高，且实时性较好。关键词：复杂动态背景模型；肤色检测；Canny边缘检测；边缘假设；种子点；圆形梯度中图分类号：TP391．4文献标识码：A文章编号：2095

3、—509X(2013)O9—0001—06手势分割技术作为手势识别技术的重要过程，1算法流程其分割效果直接影响手势特征提取和识别的精度。本文设计的手势分割算法主要分为以下几步：目前，手势分割技术主要有基于肤色模型、运动信(1)建立复杂动态背景模型，提取包含人手的前景息和背景模型的分割等。A．A．Randive等利用目标。(2)进行肤色检测，去除非手势区域。(3)肤色模型提取静态复杂背景下的手势区域。刘俊种子点检测，获得圆形梯度边缘探测的中心。(4)梅结合RGB色彩空间和YUV色彩空间进行手利用圆形梯

4、度进行手势边界探测，填补内部空洞和势分割。由于肤色模型技术受光照影响大，所以单边缘残缺。纯采用肤色模型技术，在没有特殊约束的环境中不能获得很好的分割效果。为此，许多学者将多种分2算法理论分析割技术相结合进行手势提取。曹昕燕、范保2．1建立复杂动态背景模型玲等将色彩模型和运动信息相结合取得了较好复杂动态背景下的手势分割技术受环境影响的分割效果，但对运动信息的依赖性约束了其应用大，不管是基于运动的分割还是基于肤色模型的分场合。刘昌盛[5等结合YUV色彩模型与背景统计割均会因为不可控的背景状态的影响而产生

5、大量模型进行分割。马凯等在肤色模型的基础上通的错分割。在没有去除背景的情况下直接在整幅过分析手掌的结构进行手势分割，但该方法约束了图像中寻找手势区域，算法的计算负担比较重，算可识别手势的种类。除了上述常见的手势分割方法的实时I生难以提高。本文对手势区域的分割首法，还有一些独特的手势分割思路。Tsung—先利用背景模型进行背景减除，在前景区域中寻找Han等利用三相模型跟踪技术进行分割。Daeh—手势目标，既能降低背景的干扰，又能提高算法的wanKim_8等运用向前测点定位技术提取手势。实时性，这样便对

6、背景模型提出了比较高的要求。史久根等利用运动历史图像和运动轮廓椭圆拟合适的背景模型在保证前景提取效果的基础上，还合的方法进行手势提取。目前，手势分割的难点主应具有较好的实时性和较低的空间复杂度。高斯要集中在背景和光照变化等方面，众多的研究也正背景模型检测的效果较好，但其会将静止的前景目是为了解决此问题，以增强手势识别技术的环境适标融人背景；核密度估计背景模型因为实时l生较低应能力。针对该技术难点，本文设计并实现了基于且内存消耗较多，两者均不能满足本文算法的要圆形梯度的手势分割算法。求。因此本文采用笔

7、者设计的基于色彩相似度聚收稿日期：2013—05—20基金项目：国家自然科学基金资助项目(51175255)作者简介：张国家(1988一)，男，江苏淮安人，南京航空航天大学硕士研究生，主要研究方向为计算机视觉。2013年第42卷机械设计与制造工程timegestureinterpretationsystem[J]．JournalofInformati0n[9]史久根，陈志辉．基于运动历史图像和椭圆拟合的手势分HidingandMultimediaSignalProcessing，2012，3(2)：

8、122—割[J／OL]．(2013—03—15)[2013—05—10]．http：／／134．www．cnki．net／kems／detail／11．2127。TP．20130313．0955[8]DaehwanKim，JinyoungSong，DaijinKim．Simultaneouges-025．htm1．turesegmentationandrecognitionbasedO11forwardspottingaceu—[1O]董静远．复杂背景下的手势分割方法