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文献综述
一、研究背景及意义1.研究背景随着计算机的广泛应用,人机交互已成为人们日常生活中的重要部分[1]。
人机交互的最终目标是实现人与机器自然地交流,因此手势识别研究顺应了发展需要。
然而由于手势本身具有多样性、多义性以及时间和空间上的差异性等特点,加之人手是复杂变形体以及视觉本身的不适定性,所以手势识别成为多学科交叉的研究课题[2]。
2.研究意义对于手势识别而言,基于可穿戴设备的方式,大多设备复杂,成本较高[3];基于图像识别的方式,光线过亮或过暗、有较多手势存在、手势距采集设备距离不同等各种复杂背景因素更是难以解决[4];而通过研究基于光学阵列的手势识别传感器,减少了对手部复杂设备的依赖,降低了成本,在传感器内部集成多种手势,也在一定意义上减少了背景因素的影响。
二、研究及应用现状最初的手势识别主要是利用机器设备直接检测手、胳膊各关节的角度和空间位置[5]。
随着技术的发展,目前主流的手势识别技术方法有:基于图像的手势动作识别,但由于手势的多样性和差异性,通过摄像设备对手势捕捉只能局限在特定范围,且受环境影响较大;基于微惯性传感器实现手势的识别,通过获取手部的姿态信号, 与手势库进行匹配,识别较为准确,但通过传感器与手部的绑定,并不能真正减少对手部的束缚,也抑制了手的自然表达[6]。
因此如何真正解放双手实现手势识别成为当前研究的另一热门,基于光学阵列的传感器应运而生,其内部集成了九种手势的识别:上、下、左、右、向前、向后、顺时针、逆时针以及挥动的手势动作识别,可以在无任何手部设备辅助的情况下实现与交互设备的互动,例如挥挥手便可打开的智能台灯[8]、智能音箱、有些oppo手机的手势隔空操作等。
三、系统工作原理及基本组成 1.系统工作原理 基于手势控制的相机的基本系统总体分为4个模块,如图1所示,分别是手势检测模块、摄像头模块、LCD液晶屏模块和存储模块。
当用户作出特定手势后,手势检测模块对探测到的手势特征原始数据进行获取,获取的数据会存在寄存器中,同时手势识别阵列会对原始数据进行识别处理,最后将手势结果存到寄存器中,根据 I2C 接口对手势识别的结果进行读取[9], STM32最小系统根据接收到的手势检测模块的数字信号生成控制信息,通过I2C接口传输给相机,控制相机进行拍摄,相机拍摄到的JPEG图像数据通过数据传输,传输到LCD液晶屏模块和SD卡中[10]。
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