收藏本站
《华中科技大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

面向有限资源平台人机交互的人手检测与跟踪

刘乐元  
【摘要】:基于视觉的人机交互是一种新颖而且富有前途的人机交互技术。这种技术将会让人和计算机之间的信息交换变得更为自然、直观和高效。然而,由于环境光照的变化、复杂的背景、视频质量低、计算和存储资源有限等因素的影响和限制,开发具有良好精确性、鲁棒性和实时性的基于视觉的人机交互系统面临着诸多困难。针对人机交互环境的特点和硬件平台的性能,本文将人手检测与跟踪结果作为人机交互的依据,设计、开发了一套性能良好的人机交互系统,并对系统所涉及的关键计算机视觉技术进行了深入的研究。 在分析了影响基于视觉的人机交互的几个重要因素的基础上,以人手检测与跟踪结果作为人机交互的依据,设计了适合有限资源平台的基于视觉的人机交互系统。将运动和肤色作为人手检测与跟踪的重要线索,并由此将涉及的关键计算机视觉技术划分为背景消减、肤色检测和目标跟踪三个部分。介绍了基于视觉的人机交互系统的几个典型应用,并通过实验验证了所设计的人机交互系统的性能。 为适应人机交互环境下的快速光照变化,提出了一种双层背景建模和背景消减方法。首先采用局部形状作为特征对背景建模,通过背景消减得到前景轮廓;然后在检测到的前景轮廓内,以颜色作为特征,采用改进的高斯混合模型进一步确定前景轮廓内的各个像素是否属于前景。这种由粗及细的背景建模和背景消减方法不仅在光照快速变化环境下具有良好的鲁棒性,也具有良好的实时性。 为减轻人机交互环境下光照发生剧烈而快速变化对肤色检测的影响,提出了种结合模型动态自适应和颜色校正的动态肤色检测算法。首先,在最小错误率贝叶斯决策框架下建立了肤色模型,从人脸检测结果上采集肤色样本用于动态更新肤色模型。其次,在光照发生了变化但没有检测到人脸情况下,将当前帧图像的颜色校正到上一次更新肽色模型时的光照条件下,使旧的肤色模型对当前帧图像仍然有效。与此同时,还提出了一种检测光照是否发生剧烈变化的方法。在光照没有发生变化的情况下,降低肤色模型的更新频率。一方面,可以降低肤色模型更新出错的潜在风险;另一方面,也可以减少计算量,提高算法的实时性。 提出了一种结合运动检测、目标跟踪、目标检测和目标验证的长时效目标跟踪框架,并分别将其应用于人脸和人手的跟踪。选用实时性与鲁棒性较为平衡的Mean Shift目标跟踪算法作为基础跟踪器,并融合肤色和运动特征来提高目标跟踪的鲁棒性。当基础跟踪器对目标的跟踪失败时,使用级联式AdaBoost目标检测器将目标再次找回。在进行目标检测时,使用运动模板来排除掉大量没有目标存在的区域,明显降低了目标检测的运算量,使算法的实时性得到了保障。目标验证策略的使用避免了多个同类目标的混淆,同时能将短暂消失后再次出现的目标关联起来实现对目标的长时效跟踪。 最后,本文对所做的工作进行了归纳总结,并结合本文的不足之处,分析和讨论了进一步的研究计划。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP391.41

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 袁保宗,阮秋琦,王延江,刘汝杰,唐晓芳;新一代(第四代)人机交互的概念框架特征及关键技术[J];电子学报;2003年S1期
2 董士海;人机交互的进展及面临的挑战[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年01期
3 陈锻生;刘政凯;;肤色检测技术综述[J];计算机学报;2006年02期
4 陈锻生,刘政凯;彩色图像人脸高光区域的自动检测与校正方法[J];软件学报;2003年11期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 顾立忠;基于表观的手势识别及人机交互研究[D];上海交通大学;2008年
2 李娜;面向人机交互的单目视频三维人体姿态估计研究[D];浙江大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 臧琨;周文祥;;一种新型3D人机交互设备的概念设计[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年01期
2 吕佩育;张春森;王延亮;吕静凡;;视线鼠标在电子地图浏览中的应用[J];测绘工程;2012年02期
3 覃文军;吴成东;赵姝颖;陈硕;;基于傅立叶描述子-BP神经网络的手势识别方法[J];东北大学学报(自然科学版);2009年09期
4 蒲东兵;塔娜;马志强;杨立明;;一种实用监控系统的人脸检测定位算法[J];东北师大学报(自然科学版);2009年01期
5 储泽楠;闫琰;;肤色模型的面部肤色区域提取[J];电脑编程技巧与维护;2009年18期
6 韩燕丽,杨慧炯,韩焱;基于肤色模型的人脸标准化方法[J];电脑开发与应用;2004年12期
7 吴绿芳;雷蕴奇;魏昇;吴众山;;基于肤色模型和梯度算子的正面人脸轮廓提取[J];电脑与信息技术;2008年01期
8 樊振萍;;人脸检测与识别技术综述[J];电脑知识与技术;2008年07期
9 唐科萍;袁思达;;一种改进的人脸检测新技术[J];电脑知识与技术;2011年01期
10 刘丹华;赖海滨;王晓晓;;基于双目视觉的人脸视差快速获取方法[J];电脑知识与技术;2012年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 殷子强;张广军;袁新;赵慧慧;吴林;;人机交互式机器人弧焊再制造系统设计[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
2 郭倩蕊;翁冬冬;刘越;王涌天;;轻便型新式交互投影墙[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
3 李作勇;李纳新;;多彩色空间联合分割的人脸检测[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(上册)[C];2008年
4 金浩;王守芳;仲婷;魏鲲;潘金贵;;普适计算中的多通道定位研究[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C];2005年
5 陈爱军;林迅;;人机交互技术在装置艺术中的应用[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C];2005年
6 王丹力;李洁;孙志霞;张婕;崔德华;戴国忠;;基于界面场景的儿童讲故事系统可用性评估[A];第二届和谐人机环境联合学术会议(HHME2006)——第2届中国人机交互学术会议(CHCI'06)论文集[C];2006年
7 任磊;林强;刘媛媛;杨海燕;戴国忠;;基于分布式认知的用户界面模型研究及应用[A];第二届和谐人机环境联合学术会议(HHME2006)——第2届中国人机交互学术会议(CHCI'06)论文集[C];2006年
8 冯志全;郑艳伟;徐涛;杨波;;基于粒子滤波的人手跟踪方法研究[A];第三届和谐人机环境联合学术会议(HHME2007)论文集[C];2007年
9 罗匡;黄金涛;李起成;王衡;汪国平;;PCW:一个基于日志的流媒体同步合成系统[A];第三届和谐人机环境联合学术会议(HHME2007)论文集[C];2007年
10 黄捷;;人机交互在震动环境下的仿真模型设计与实验测试[A];第四届和谐人机环境联合学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨喜敏;面向多视点设计的EIS访问控制技术研究[D];华中科技大学;2010年
2 王德鑫;四路摄像头协同多重触控技术研究与实现[D];国防科学技术大学;2010年
3 崔智英;电视访谈的语体特征研究[D];复旦大学;2011年
4 王丽辉;三维点云数据处理的技术研究[D];北京交通大学;2011年
5 蒲海涛;物联网环境下基于上下文感知的智能交互关键技术研究[D];山东科技大学;2011年
6 蒋志方;城市空气质量预测模型与数据可视化方法研究[D];山东大学;2011年
7 胡馨月;面向个性化学习的体感计算研究[D];浙江大学;2011年
8 吴增红;个性化地图服务理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2011年
9 王滔;基于多Agent理论和虚拟现实技术的工控人机系统研究及应用[D];上海大学;2005年
10 巨永锋;振动压路机压实智能控制与故障智能诊断的研究[D];长安大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 时旭;人机交互中视觉目标识别与跟踪算法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李锐;电子海图系统人机界面的可用性评估研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 董兴龙;基于FPGA的运动目标检测系统的研究与实现[D];大连理工大学;2010年
4 马颖哲;多视角人脸检测技术的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
5 刘艾静;面向城镇人居环境质量统计的WebGIS关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
6 孔令卫;基于内容的图像皮肤区域特征研究[D];华南理工大学;2010年
7 梅郁;心智模型与信息构建的一致性研究及在移动互联网软件中的设计应用[D];浙江大学;2011年
8 徐立新;互联网文本视频过滤技术研究与应用[D];电子科技大学;2010年
9 谢小舜;基于视觉的人体跟踪技术在人机交互中的应用[D];电子科技大学;2010年
10 孙李斌;基于主题分析的敏感图像识别[D];西安电子科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江立;阮秋琦;;基于神经网络的手势识别技术研究[J];北京交通大学学报;2006年05期
2 郑轶;宁汝新;唐承统;上官景昌;;虚拟装配环境中的人机交互技术研究[J];北京理工大学学报;2006年01期
3 任海兵,祝远新,徐光,林学,张哓平;基于视觉手势识别的研究—综述[J];电子学报;2000年02期
4 刘汝杰,袁保宗,唐晓芳;用遗传算法实现模糊测度赋值的一种多分类器融合算法[J];电子学报;2002年01期
5 李江,郁文贤,匡刚要,宋海娜;一种复合模式的人脸识别系统设计[J];国防科技大学学报;2003年03期
6 吴江琴,高文,庞博,韩静萍;中国手语手势词识别的一种快速方法[J];高技术通讯;2001年06期
7 周志勇,周激流,刘智明,贺新;基于彩色和投影的人脸检测和跟踪算法[J];贵州工业大学学报(自然科学版);2003年03期
8 邓志国;基于BP神经网络的静态手势识别方法[J];华东交通大学学报;2005年05期
9 陈泽宇,戚飞虎;基于级联神经网络的人脸检测方法的研究[J];红外与毫米波学报;2000年01期
10 季白杨,陈纯,钱英;视频分割技术的发展[J];计算机研究与发展;2001年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 贺一;禁忌搜索及其并行化研究[D];西南大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵云;夏小玲;;使用肤色模型和动态跟踪窗口的手势跟踪算法[J];计算机工程与应用;2010年34期
2 李红艳,吴成柯;基于遗传搜索的低信噪比图像点目标跟踪算法[J];电子与信息学报;2000年04期
3 娄颜超;陈要伟;;关于红外微弱运动目标检测与跟踪系统的基本结构的探讨[J];喀什师范学院学报;2009年03期
4 廖俊平,马永强,段国兵;基于Windows消息机制的人机交互的研究与应用[J];成都信息工程学院学报;2004年01期
5 刘峻,滕弘飞,屈福政;人机交互遗传算法的人机界面[J];大连理工大学学报;2005年01期
6 韩会敏,王忠仁,邓文红;基于手持设备人机交互应用的架构设计与开发框架[J];中国民航飞行学院学报;2005年04期
7 陶晓凤,高富强;一种用于ICT探测系统的测试系统的设计与实现[J];自动化与仪器仪表;2005年05期
8 许为;;人-计算机交互作用研究和应用新思路的探讨[J];人类工效学;2005年04期
9 戴雯惠;;虚拟现实技术的应用现状及发展[J];甘肃科技纵横;2006年06期
10 徐韶华;李红;;基于小波提升框架及小波能量的红外弱目标检测方法[J];红外技术;2006年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 蒙山;张有为;;人机自然交互过程中的人脸检测及其特征区域的定位[A];图像 仿真 信息技术——第二届联合学术会议论文集[C];2002年
2 许罗迈;;人机交互是网络课程的精髓[A];全国大学英语教学改革暨网络环境下外语教学学术研讨会论文集[C];2004年
3 万刚;李锋;;基于目标的视点控制算法研究[A];第二届和谐人机环境联合学术会议(HHME2006)——第2届中国人机交互学术会议(CHCI'06)论文集[C];2006年
4 王延江;袁保宗;;软件Agent及其在多功能感知系统中的应用[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
5 张昀;赵荣椿;赵歆波;周圆;郑江滨;;视线跟踪技术的2D和3D方法综述[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
6 苗梅;Gerhard Weber;;推广可达性[A];第四届和谐人机环境联合学术会议论文集[C];2008年
7 魏发远;邓克文;王峰军;陈新发;;复杂产品的电缆布局方法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
8 孙东礼;;人机交互水深自动编辑程序的开发[A];中国航海学会航标专业委员会第七届大会论文集[C];2003年
9 张丽萍;刘正捷;张海昕;陈军亮;夏季;;数字电视用户界面设计[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C];2005年
10 万刚;李锋;曹雪峰;於建峰;李科;;战场环境仿真中视点控制技术的研究与实践[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 戴国忠;人机交互进入第三代[N];中国计算机报;2009年
2 邹大斌;多点触控:进入人机交互新时代[N];计算机世界;2010年
3 本报记者 滕继濮;人机交互:理想境界还有多远?[N];科技日报;2010年
4 本报记者 张意轩;人机交互渐行渐近[N];人民日报海外版;2010年
5 美国卡内基梅隆大学计算机学博士,微软雷德蒙研究院可视化及互动领域研究员 Desney Tan;人机交互 那些触手可及的梦想[N];电脑报;2009年
6 本报记者 朱文利;人机交互新时代[N];电脑报;2011年
7 本报记者 滕继濮;人机交互:技术为人服务[N];科技日报;2011年
8 袁楚;人机交互进化论[N];电脑报;2010年
9 詹姆斯·赫尔德:英特尔研究院院士、万亿级计算研究总监;重构计算机,改写人机交互[N];电脑报;2009年
10 王瑾;“河北省笔式人机交互工程技术研究中心”建设项目通过可行性论证[N];衡水日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘乐元;面向有限资源平台人机交互的人手检测与跟踪[D];华中科技大学;2012年
2 唐旭东;智能水下机器人水下管道检测与跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 廖赟;基于裸手的自然人机交互关键算法研究[D];云南大学;2012年
4 徐琨;交通视频监控中的车辆检测与跟踪方法研究[D];长安大学;2009年
5 李红艳;图像低信噪比小目标检测与跟踪算法研究[D];西安电子科技大学;2000年
6 沈峘;智能车辆视觉环境感知技术的研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 许洁琼;基于视频图像处理的车辆检测与跟踪方法研究[D];中国海洋大学;2012年
8 汪大宝;复杂背景下的红外弱小目标检测与跟踪技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
9 钱志勤;人机交互的演化设计方法及其在航天器舱布局方案设计中的应用[D];大连理工大学;2001年
10 汤义;智能交通系统中基于视频的行人检测与跟踪方法的研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁晓爱;基于视频的车辆检测与跟踪技术研究[D];山东师范大学;2010年
2 吴键;视频序列中运动人体检测与跟踪的研究与应用[D];兰州理工大学;2010年
3 孙胜平;中文微博客热点话题检测与跟踪技术研究[D];北京交通大学;2011年
4 刘小军;基于DSP的运动汽车图像的检测与跟踪[D];兰州理工大学;2011年
5 张杨;运动目标图像的检测与跟踪[D];中北大学;2005年
6 张玲增;基于多特征的前方车辆检测与跟踪方法研究[D];江苏大学;2010年
7 房玲江;视频监控中的运动检测与跟踪[D];吉林大学;2010年
8 李辉;智能交通系统中基于视频的车辆检测与跟踪方法研究[D];华东师范大学;2010年
9 詹朝铖;架空线路巡检机器人目标的检测与跟踪[D];华南理工大学;2010年
10 邓海峰;行人检测与跟踪关键技术研究[D];北京交通大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026