基于视觉的手势识别算法研究-计算机应用技术专业论文.docx

基于视觉的手势识别算法研究 摘要 手势的使用已经成为一种重要的人机交互 (HCI) 方式?它是一种自然而 直观的人际交流模式。基于视觉的手势识别是实现新一代人机交互所不可缺少 的一项关键技术?然而由于手势本身具有的多样性、多义性、以及时间和空间 上的差异性等特点 F 加之入手是复杂变形体及视觉本身的不适定性 F 因此基于 视觉的手势识别是一个极富挑战性的多学科交叉研究课题，它的研究涉及模式 识别、图像处理、生理学，心理学、认知科学，与计算机入机感知交互领域都 有密切联系。本文综合上海市自然科学基金资助课题手势识别和合成算法气 从手势图像的预处理、手势特征提取和手势识别等三个方面研究了基于视觉的 手势识别的识别算法。 在手势图像的预处理部分?本文首先对输入手势图像采用局部平均法进行 平滑?然后对图像采用 Laplacian 算子进行锐化 F 最后对图像采用最大方差比 法进行二值化处理。 在手势图像的特征提取和识别部分，本文首先采用八邻域搜索法对二值化 的孚势图像进行边缘检测，得到连通的手势外轮廓，然后尝试两种方法进行特 征提取和识别:基于形状特征的特征提取和识别及基于傅立叶描述子的特征提 取和识剔。在基于形状特征的特征提取和识别中，本文首先根据手势图像中手 指的方向及数目进行粗分类董然后在边界图像及二值图像中提取手势的周长、 面积、重心距等形状特征向量，再进行基于类似度的模板匹配，实现对字母手 势的细分类:在基于傅立叶摇述子的特征提取和识射中，本文提出并分析了具 有旋转、平移和尺度变换不变性 F 平且与边界的起点位置无关的傅立叶描述子声 并把傅立叶描述子及欧式距离应用于字母子势的识别中萝通过计算输入手势的 归一化傅立叶描述子与样本库中各类图像的映射向量的欧式距离 F 判定输入图 像与样本图像阔的匹配程度?我们把待识输入图像归为距离最小豹那一类。 实验结果表明 F 基于形状特征的粗分类能够排除完全不匹配的孚势，减少 识别过程中的匹配搜索时间 F 利用傅立叶描述子能够有效的识别出有旋转、平 移及尺度变换后的同一类字母孚势，其识别率可达到 89.6% 。 关键字 手势识另IJ ，边缘检测，傅立叶描述子?欧式距离 基于视觉的手势识别算法研究 ABSTRACT The use of hand .gestures has become an impo时ant pa时 of human computer interaction (HCI) in recent years. Hand gestures play a natural and intuitive communication mode for all human dialogs. The abiJity for computer to visually recognize hand gestures is essential for future human computer interaction. However ，vision-based recognition of hand gestures is an extremely chaUeng?ng inter-discipHnary project due to fonowing three reasons: firstly ，hand gestures are rich in diversities ，multi-meanings ，and space-time varieties; secondly ，human hands are complex non-rigid objects; thirdly ，computer vìsion itself is an iII-posed problem. It involves several fields such as Pattern Recognition ， Image ProceS5， Psychology and Cognitive Science. It is al50 tied up with Human-Computer apperceive interaction. This paper presents a vision-based hand gestures recognition a\gorithm from points of pre-processing ，feature extractìon and recognition of hand gestures ímage. In the part of pre-processing ， the paper firstly pe斤Orms image smoot