室内机器人动态手势指令识别系统研究.pdf

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1、ComputerEngineering口材仰船口，fD脑计算机工程与应用2011，47(33)209室内机器人动态手势指令识别系统研究赵学萍，汪剑鸣，刘海亭，魏志莲ZHAOXueping，WANGJianming，LIUHaiting，WEIZhilian天津工业大学信息与通信工程学院，天津300160SchoolofInformationandCommunicationEngineering，TianjinPolytechnicUniversity，Ti删in300160，ChinaZHAOXueping，WAN

2、GJianming，LIUHaiting．eta1．Research011dynamicgestureinstructionrecognitionsystemforin—doorrobot．ComputerEngineeringandApplications．2011．47(33)：209-212．Abstract：Anovelmethodofgestureinstructionrecognitionsystemforindoormobilerobotisproposedbyseparatingtheimagese

3、nsorandtherobot，andcontrollingtherobotbydynamicgestureinstructionrecognition，whichisusedtoidentifythedifferenttrajectories．Thetrajectoryofthegestureisgottenbytheskincolormodelcombiningthedirectionvectorofthegesture’Scenter-point．Thefeaturevectorofthegesturetra

4、jectoryisextracted．DTWisusedtoidentifythetrajectory．Ex-perimentalresultsdemonstratethatthissystemrealizesthereal—timecontrollingofforward，backward，turningleft，turningfighttoindoorrobot．Keywords：dynamicgesturerecognition；indoorrobot；gestureimlructionroeognition

5、system摘要：针对目前室内移动机器人手势指令识别系统存在的问题，对图像传感器与机器人相分离的图像采集方案进行了研究，并利用动态手势指令对机器人进行控制。动态手势指令识别方法是对手的不同运动轨迹进行识别，通过皮肤颜色模型和手势中心点方向向量法追踪得到手势运动轨迹，提取手势运动轨迹的特征向量，通过基于动态时间规整(DTw)实现对轨迹的识别。实验结果表明，该系统可以实现对机器人前进、后退、左转、右转的实时控制。关键词：动态手势识别；室内机器人；手势指令识别系统DOI：10．37780．issn．1002—8331．2

6、011．33．061文章编垮：1002．8331(2011)33．0209．04文献标识码：A中图分类号：TP391引言人机接口技术是指实现人与机器之问信息交流的方法，其中手势识别以其自然、直观的交流方式，符合人类的行为习惯等优点，成为最具有发暖潜力的人机接口技术之一。但是利用手势识别技术来荑晒耐机器^的指令窿制仍然存在如下两个问题：(1)目前在基于室内机器人的手势指令人机交互中，一般图像采集设备都安装在机器人身上。这样采集设备随着机器人的运动，其几何位置在不断变化，视野区域内的背景也在不断变化，这就给作指令手势的

7、用户带来了不便，给手势获取及手势识别带来了相当大的困难。(2)相对于静态手势来说动态手势可以表达更为丰富的含义，因此从长远的角度来看为了能与机器人实现更为流畅的交流，研究基于动态手势识别的机器人指令系统是未来发展的—个主要方向。目前动态手势轨迹的追踪方法比较多，主要包括基于肤色模型的人手定位法、帧问差值法、光流法和改进的光流法等。基于肤色模型的人手定位法要求对每帧图像进行整幅分割，会影响追踪速度。另外，视区内除了人手之外，还会出现人脸和颈部以及一些与皮肤颜色类似的物体，增加了追踪人手的复杂度，不能保证对室内机器人的

8、准确控制，同时也降低了系统识别率。帧间差值法适用于只有人手运动的视频序列，当视区中有其他多个运动物体存在时，该方法就失去了作用。基于光流的跟踪“卅可以是实时的。光流法可以避免颜色模型难以避免的混淆(特别是在复杂环境下)，但是该方法计算出的光流场维数太高。针对上述各种手势轨迹追踪方法都不I司程度上存在着缺点和不足，本文提出了一种新的手势运动轨迹追踪方法：YCb