浙江大学计算机科学与技术

硕士学位论文

基于计算机视觉的手势交互系统研究与设计

姓名：方旭亮

申请学位级别：硕士

专业：计算机

指导教师：郑耀

20080501

浙江大学硕士学位论文摘要

摘要

随着计算机视觉技术的发展以及人们对新的交互手段的需求，基于计算机视

觉的交互系统也逐渐发展起来。传统的交互方式如鼠标、键盘、手柄等等在某些

特殊领域已经无法发挥便利的作用。因为随着计算机的不断发展以及超大显示设

备的出现，对人们的交互手段都提出了新的挑战。而基于计算机视觉的交互方式

能够很好的解决问题，是一种更符合人们思考方式的交互手段，摆脱了传统交互

手段中必须与固定的界面交互的方式。

本文构建了基于计算机视觉的手势交互系统，针对所在实验室的大型集群设

备，以及３Ｘ３背投投影显示设备设计，系统通过普通的摄像头设备拍摄手势动作，

能够完成３Ｘ３投影强显示场景的交互动作。整个系统运行在Ｌｉｎｕｘ上，分为服务

器端（即交互识别端）和客户端（系统控制端）。且系统可以方便的移植到其它系统

之上，因为系统不仅使用了可移植的Ｃ代码，而且将系统根据功能划分为不同的

模块，各自模块相对独立，方便移植和扩展。

本文针对首先系统的论述了计算机交互技术的发展，讨论了计算机视觉交互

的特性以及一般的系统架构，对比了不同的现有计算机视觉交互系统，描述了它

们的优缺点，之后讨论了摄像头定标技术，因为在精确的控制系统中摄像头定标

是必不可少的，提出了摄像头定标方法。然后论述了手势识别和手势跟踪技术，

对比了简单的肤色模型和基于高斯概率统计的肤色模型，分析了实验对比。着重

分析了跟踪技术中的Ｃａｍｓｈｉｆｔ算法，简单的描述了Ｋａｌｍａｎ滤波跟踪技术，以及

提出了将两者结合的构想。最后，对本文所构建的系统进行了综述，以及对系统

的特点分析和展望。

基于计算机视觉的交互方式目前还面临着很多的挑战，一方面由于视觉交互

面对的是整个生活场景，而生活场景是多变且难以预测的，且场景会受到很多外

界因素的干扰，如光照，温度等等。如何克服这些困难给我们提出了很大的挑战。不过随着计算机技术特别是视觉处理算法的改进，一定能够克服这些困难，给大

浙江大学硕士学位论文摘要

家带来全新的交互方式，使得交互方式更加符合人们思维方式。

关键词：计算机视觉，手势交互，摄像头定标，肤色模型，高斯概率分布，

Ｃａｍｓｈｉｆｔ，Ｋａｌｍａｎ滤波Ｉｌ

浙江大学硕上学位论文Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｗｉｍｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｖｉｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｐｅｏｐｌｅｏｆｔｈｅｎｅｗ

ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｍｅａｎｓｏｆｄｅｍａｎｄ，ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｂａｓｅｄｖｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｈａｖｅ

ｇｒａｄｕａｌｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｓｕｃｈａｓｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｍｏｕｓｅ，ｋｅｙｂｏａｒｄ，

ａｈａｎｄｌｅ，ａｎｄＳＯｏｎｉｎｓｏｍｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｒｅａｓｈａｖｅｂｅｅｎｕｎａｂｌｅｔｏｐｌａｙｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇＴｈｅ

ｒｏｌｅ，ｂｅｃａｕｓｅｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｈａｒｄｗａｒｅ，ｔｈｅｅｍｅｒｇｅｎｃｅｏｆｌａｒｇｅ

ｄｉｓｐｌａｙｄｅｖｉｃｅ，ｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｅｏｐｌｅｍｅａｎｓａｎｅｗｃｈａｌｌｅｎｇｅ，ａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ

ｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｐｕｔｅｒｖｉｓｉｏｎＣａｎｂｅａｖｅｒｙｇｏｏｄｗａｙｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍ，ｉｔＣａｎｂｅｍｏｒｅ

ｉｎｌｉｎｅｗｉｔｈｔｈｅｔｈｉｎｋｉｎｇｏｆｔｈｅｐｅｏｐｌｅＩｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｍｅａｎｓ，ｔｈｅｍｏｒｅｎａｔｕｒａｌ，ｆｒｏｍｔｈｅ

ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅａｎｓｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｍｕｓｔｂｅｆｉｘｅｄ．

ｏｎＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅＷａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂａｓｅｄｃｏｍｐｕｔｅｒｖｉｓｉｏｎｇｅｓｔｕｒｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍ，

ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｌａｒｇｅｃｌｕｓｔｅｒｏｆｌａｂｏｒａｔｏｒｙ

ｄｅｖｉｃｅｓｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｎｄ３Ｘ３ｒｅａｒｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｄｉｓｐｌａｙａｎｄｓｙｓｔｅｍｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｇｕｌａｒｃａｍｅｒａｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｈｏｏｔｉｎｇｇｅｓｔｕｒｅａｃｔｉｏｎ，

ａｂｌｅｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅ３Ｘ３

ｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｒｕｎｎｉｎｇｏｎｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓｈｏｗｓｓｃｅｎｅｓｏｆｔｈｅｓｔｒｏｎ …… 此处隐藏：9246字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……