基于序列图像的手势检测与识别算法研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文（电子科技大学图标）论文题目基于序列图像的手势检测与识别算法研究学科专业通信与信息系统学号201121010423作者姓名肖宇指导教师马争教授分类号密级注1UDC学位论文基于序列图像的手势检测与识别算法研究（题名和副题名）肖宇（作者姓名）指导教师马争教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2014.10论文答辩日期2014.11学位授予单位和日

2、期电子科技大学2014年12月25日答辩委员会主席评阅人，注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。HANDDETECTIONANDHANDGESTURERECOGNITIONRESEARCHBASEDONSEQUENTIALIMAGESMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemAuthor:YuXiaoAdvisor:Prof.Zheng

3、MaSchool:SchoolofCommunicationandInformationEngineering独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的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文

4、的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入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。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要在传统的人机交互领域中，人机交互常常需要遵循一套复杂的操作规则，对于用户来说，此类限制并不利于操作。随着计算机视觉技术的发展，在人机交互领域产生了新型人机交互方案，使得人机交互过程更为人性化。手势是一种天然的交流方式，基于视觉的手势

5、识别是新型人机交互领域中的一项关键技术。然而，由于手部形状多变，手势具有多样性以及多义性等特点，并且手部所处场景往往复杂多变，因此，基于视觉的手势识别是一个富有挑战性的研究课题。为此，本文针对手势识别所遇到的问题进行了分析研究，并做了相关实验和性能估计，在此基础上，提出了一种新的手势识别框架，然后对该框架进行了实验及分析。本文主要工作如下：1、为了有效地将手部区域与复杂背景分割开来，我们将ViBe算法与肤色检测算法相结合，前者获得运动信息，后者获得肤色信息，接着融合两种信息以初步确定手部候选区域，然后使用连通域分析方

6、法，进一步确定手部可能出现的区域。该算法的创新之处在于结合了ViBe算法和肤色模型来检测手部可能出现的区域，实验证明，它能够有效地对手部区域进行定位，且满足实时要求。2、实现了一种手势跟踪框架，该框架使用基于哈尔特征的自适应增强算法（AdaBoost）进行跟踪初始化，从前一步骤的手部候选区域中选定一个手部区域作为跟踪手部区域，然后结合连续自适应均值平移跟踪算法（CamShift）和卡尔曼滤波算法对该手部区域进行跟踪。卡尔曼滤波算法用于克服背景中大面积颜色相近区域干扰的问题。实验证明，该算法能够有效跟踪手部区域，并且配

7、合手部检测算法能够取得较好的跟踪效果。3、设计了一种手势识别算法。在获取手部区域以后，利用方向梯度直方图（HOG）来获得手势特征，然后使用随机森林作为分类器。使用方向梯度直方图是为了克服外部环境所带来的光照变化等影响，实验表明该方法取得了较好的识别效果。此外，本文还结合手势检测与手势跟踪算法，搭建了一个基于普通网络摄像头的手势识别系统，并进行了相关测试，证明该系统可以识别不同人的手势，且能满足实时要求，同时取得了较好的识别率。关键词：人机交互，手势识别，方向梯度直方图，随机森林IABSTRACTABSTRACTInt

8、hetraditionalhuman-computerinteraction,theinteractionbetweencomputersandusersisdifficult.Withthedevelopmentofcomputervisiontechnology,somenovelmethodshavebeenproposedandmake