视觉手势识别技术在航天虚拟训练中的应用研究.pdf

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1、第２０卷第３期载人航天Ｖｏｌ．２０Ｎｏ．３２０１４年５月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＭａｙ２０１４视觉手势识别技术在航天虚拟训练中的应用研究１，２１，２１，２１１康金兰，晁建刚，林万洪，熊颖，杨进（１．中国航天员科研训练中心，北京１００１９４；２．人因工程重点实验室，北京１００１９４）摘要：针对我国载人航天地面虚拟组装训练需求，研究了基于Ｋｉｎｅｃｔ的视觉手势识别技术，提出了一种使用深度信息进行手势检测及分割的方法，采用手势图像轮廓曲率分析方法进行指尖检测，并结合Ｋａｌｍａｎ滤波稳定跟踪指尖；同时自定义了几种组装所需的手势，根据图像的指尖特征进行特定

2、手势识别。结合ＯｐｅｎＮＩ、Ｎｉｔｅ和ＯｐｅｎＣＶ，最终在ＶＣ２０１０环境下实现了航天虚拟组装训练系统。实验结果证明，该手势识别方法识别率较高，鲁棒性好，可应用于载人航天虚拟组装训练。关键词：计算机视觉；手势识别；虚拟组装；载人航天训练中图分类号：Ｖ５２９；ＴＰ３９１畅４１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-５８２５（２０１４）０３-０２１９-０４ResearchonApplicationofVisionalGestureRecognitionTechnologyinMannedSpaceVirtualTraining１，２１，２１，２１１ＫＡＮＧＪｉｎｌａ

3、ｎ，ＣＨＡＯＪｉａｎｇａｎｇ，ＬＩＮＷａｎｈｏｎｇ，ＸＩＯＮＧＹｉｎｇ，ＹＡＮＧＪｉｎ（１．ＣｈｉｎａＡｓｔｒｏｎａｕｔＲｅｓｅａｒｃｈＡｎｄＴｒａｉｎｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９４，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆ？Ｈｕｍａｎ？Ｆａｃｔｏｒｓ？Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９４，Ｃｈｉｎａ）Abstract：ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｖｉｒｔｕａｌａｓｓｅｍｂｌｙｔｒａｉｎｉｎｇｆｏｒｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｍｉｓｓｉｏｎｓｏｆＣｈｉ-ｎａ，ｔｈｅｇｅｓｔｕｒｅｒｅｃｏｇ

4、ｎｉｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎＫｉｎｅｃｔｗａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ａｇｅｓｔｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｅｇ-ｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎｄｅｐｔｈｄａｔａｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｎｇｅｒｔｉｐｓｗｅｒｅｄｅｔｅｃｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｃｕｒｖａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｇｅｓｔｕｒｅｉｍａｇｅｃｏｎｔｏｕｒ．ＣｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，ｆｉｎｇｅｒｔｉｐｓｗｅｒｅｓｔａｂｌｙｔｒａｃｋｅｄ．Ｔｈｅｎａｓｅｔｏｆｒｅｑｕｉｒｅｄａｓｓｅｍｂｌｙｇｅｓｔｕｒｅｓｗｅｒｅｄｅ

5、ｆｉｎｅｄ．Ｔｈｅｇｅｓｔｕｒｅｓｃｏｕｌｄｂｅｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄｗｉｔｈｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｔｈｅｆｉｎｇｅｒｔｉｐｓ．ＷｉｔｈｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｏｏｌｓｏｆＯｐｅｎＮＩ，Ｎｉｔｅ，ＯｐｅｎＣＶ，ｖｉｒｔｕａｌａｓｓｅｍ-ｂｌｙｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｉｎＭｉｃｒｏｓｏｆｔＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ２０１０．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅｈｉｇｈｅｒｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｇｏｏｄｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｉｎｔｈｉｓｇｅｓｔｕｒｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏ

6、ｄ．Ｉｔｍａｙｂｅｕｓｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎｖｉｒｔｕａｌａｓｓｅｍｂｌｙｔｒａｉｎｉｎｇｆｏｒｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｍｉｓｓｉｏｎｓ．Keywords：ｃｏｍｐｕｔｅｒｖｉｓｉｏｎ；ｇｅｓｔｕｒｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ；ｖｉｒｔｕａｌａｓｓｅｍｂｌｙ；ｍａｎｎｅｄｓｐａｃｅｔｒａｉｎｉｎｇ［２］为驱动计算机运行的交互语义。１引言近年来手势识别技术的发展迅猛，在许多领手势识别是一种人机交互技术，以人手部的域有着广泛的应用前景。在我国未来空间站任务动作直接控制计算机的输入。随着技术的发展，阶段将开展长期有人照料的空间科学实验任务，使用摄像头捕捉手势的

7、计算机视觉技术成为了手随着需求的不断增强，飞行任务越来越繁重，为提［１］势识别的主流方式。手势无论是静态或动态，高航天员执行任务的效率及成功率，地面训练需首先需通过视频采集设备获取图像，并通过图像要适应空间站内部空间大、设备多，操作复杂等特处理进行手的检测和分割，之后对手势图像加以点，考虑舱外设备的维护维修、舱内设备组装等工分析，提取图像特征，再根据特征将已分离的手势作，因此将引入基于虚拟现实的训练系统，视觉手按照一定的方法识别出来，最后将识别结果转化势识别技术正是其中的关键环节之一。收稿日期：２０１４-０２-２８；修回日期：２０１４-０４-２９基金项目：

8、人因工程国防科技重点实验室自主研究基金资助项目（ＨＦ２０１１Ｚ-Ｚ