收藏本站
《中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

手势识别关键技术及其在智能实验室中的应用研究

陈睿敏  
【摘要】:实验室作为航天科研单位研发与生产的重要场所,是实现智能生产的载体。随着“工业4.0”、“互联网+”等与智能制造相关的概念被提出,智能实验室将是未来航天智能制造基础设施中的关键组成部分。本课题以人工智能已经成为国内外的未来发展趋势为背景,融合计算机视觉和机器学习技术,开发了一套智能实验室中的手势识别结构框架,提高了实验室的智能化水平,从而加快了实验室的研发和生产效率。手势识别可以看作是一种机器来理解人的身体语言的方式,而利用手势识别技术可以将传统人机交互中的通过键盘或者鼠标输入的交互方式拓展为通过摄像头远程识别手势进行交互,这无疑对推动人机交互的发展具有重大意义。因此,为了提高实际复杂场景的人机交互中动态手势识别的准确性和实时性,本课题提出了一种基于时序局部敏感直方图(Temporal Locality Sensitive Histograms of Oriented Gradients,TLSHOG)特征新方法的手势识别结构框架。该手势识别结构框架主要有两个部分组成:(1)采用深度学习物体识别模型SSD(Single Shot Multi Box Detector),对视频帧中出现的手势区域进行实时的精确检测;(2)采用TLSHOG特征新方法描述手势运动的时序变化和空间姿态,实现了快速而精确的动态手势识别。TLSHOG算法的主要步骤如下:首先,采用普通网络摄像头获取手部的二维图像序列作为训练样本,然后构造单帧图像特征描述手部的空间姿态,并结合时间金字塔(Temporal Pyramid,TP)来描述手势运动轨迹的时空特征,运用多维支持向量机(Support vector machine,SVM)算法进行模型训练,对测试样本中的多种手势进行精确的分类。本课题构建了新的手势识别结构框架,在包含24种手势的国际基准ASL Finger数据集获得识别精度0.903,不仅在与其他算法的精确度对比中名列前茅,并且处理速度达到了12fps以上,体现了本文算法的优越性。此外,为验证成果的实用性,实验采用本课题构建的手势识别识别结构框架对真实场景视频数据中的动态手势进行了识别,获得了0.893的识别精度和14fps以上的处理速度,无论是精确度还是实时性都满足了实际应用的要求。综上所述,可以得出以下结论:本文算法准确度高、实时性好、实用性强,对于复杂背景干扰、光照强度变化和手势姿态变化均有有较好的鲁棒性。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:V416.8;TP391.41

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 杜宝瑞;王勃;赵璐;周元莉;;航空智能工厂的基本特征与框架体系[J];航空制造技术;2015年08期
2 邹蕾;张先锋;;人工智能及其发展应用[J];信息网络安全;2012年02期
3 高振宇;杨晓梅;龚剑明;金海;;图像复杂度描述方法研究[J];中国图象图形学报;2010年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王辉;基于视觉的实时手势跟踪与识别及其在人机交互中的应用[D];浙江大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘乾龙;;浅谈人工智能与汽车自动驾驶[J];中国高新区;2018年04期
2 贾泽宇;;以人工智能为例浅析计算机科学技术对智能生活的影响[J];中国战略新兴产业;2018年04期
3 张磊;;从信息技术的发展看办公自动化系统发展趋势[J];办公自动化;2018年01期
4 张正伟;吴礼发;严云洋;;基于多尺度分解与预测误差扩展的可逆图像水印算法[J];计算机科学;2017年12期
5 王一凡;王涛;朱信铭;唐刚;;物联网等级保护浅析[J];数字技术与应用;2017年12期
6 廖星星;孙胜利;金钢;;实验室智能化水平评价方法[J];实验室研究与探索;2017年12期
7 张瑞;;神经网络技术初探[J];电子世界;2017年23期
8 冀昱翔;;浅析人工智能及其应用[J];福建电脑;2017年11期
9 徐承俊;;基于人工智能的案例教学研究[J];科技经济导刊;2017年33期
10 李毅;李珊珊;;基于无线网络的实验室智能值守系统的设计[J];天津科技;2017年11期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈睿敏;手势识别关键技术及其在智能实验室中的应用研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所);2017年
2 王丹丹;基于稀疏表示的在线视觉目标跟踪算法研究[D];南京航空航天大学;2017年
3 胡茗;基于CNN的手势姿态估计在手势识别中的应用[D];南昌大学;2017年
4 陈城;基于深度学习的人脸识别问题研究[D];杭州电子科技大学;2017年
5 李腾;基于视觉手势识别的车载音乐系统控制[D];天津工业大学;2017年
6 鲁姗丹;面向智能家居的红外3D手势识别技术研究[D];广东工业大学;2016年
7 刘洋;基于单目视觉的静态手势识别系统研究[D];北京交通大学;2016年
8 刘慧;虚拟界面及其在智能电视界面中的应用研究[D];济南大学;2016年
9 刘娇;基于Kinect的骨骼追踪及肢体动作识别研究[D];西安工业大学;2016年
10 陈解元;基于视觉的人手信息采集与建模[D];中北大学;2016年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 胡勤;;人工智能概述[J];电脑知识与技术;2010年13期
2 张妮;徐文尚;王文文;;人工智能技术发展及应用研究综述[J];煤矿机械;2009年02期
3 亓慧;;议当代人工智能的应用领域和发展状况[J];福建电脑;2008年05期
4 冯建辉;杨玉静;;基于灰度共生矩阵提取纹理特征图像的研究[J];北京测绘;2007年03期
5 王鸿斌;张立毅;胡志军;;人工神经网络理论及其应用[J];山西电子技术;2006年02期
6 宋学锋;复杂性科学研究现状与展望[J];复杂系统与复杂性科学;2005年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 武霞;张崎;许艳旭;;手势识别研究发展现状综述[J];电子科技;2013年06期
2 ;新型手势识别技术可隔着口袋操作手机[J];电脑编程技巧与维护;2014年07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 祝远新,徐光祐,黄浴;基于表观的动态孤立手势识别[J];软件学报;2000年01期
5 曾芬芳,林剑柠,陈晓军;3D交互输入新技术——手势识别[J];信息与控制;2001年S1期
6 任海兵,徐光祐,林学訚;基于特征线条的手势识别[J];软件学报;2002年05期
7 周航,阮秋琦;结合手部特征的单目相干映射手势识别[J];兰州交通大学学报;2004年01期
8 江冬梅;吴晓娟;;基于肤色和特征相似度映射手势识别算法[J];电子测量技术;2004年02期
9 胡友树;手势识别技术综述[J];中国科技信息;2005年02期
10 路凯;李小坚;;手势识别研究概述[J];西安文理学院学报(自然科学版);2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨青;陈喆;;一种用于手势识别系统的指尖检侧方法[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年
2 祝远新;徐光佑;黄浴;林学;俞志和;;一个基于表观的孤立手势识别系统[A];中国图象图形科学技术新进展——第九届全国图象图形科技大会论文集[C];1998年
3 孙超;冯志全;李扬;张明敏;张文杰;潘志庚;;基于手势识别的人机交互综述[A];第六届和谐人机环境联合学术会议(HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议(NCMT2010)、第6届全国人机交互学术会议(CHCI2010)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2010)论文集[C];2010年
4 杨筱林;姚鸿勋;;一种新的手势建模方法及其在手势识别中的应用[A];第一届中国情感计算及智能交互学术会议论文集[C];2003年
5 吴昀蓁;王祎;樊新;王立功;;基于单目视觉的手势识别跟踪算法研究与实现[A];第七届和谐人机环境联合学术会议(HHME2011)论文集【oral】[C];2011年
6 张凯;葛文兵;汪国平;董士海;;基于立体视觉的自然手势识别[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
7 耿磊;吴晓娟;彭彰;;基于方向直方图和神经网络的手势识别[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
8 易晓;秦圣峰;康金胜;;基于手势识别技术的快速三维建模(英文)[A];第十届中国科协年会论文集(三)[C];2008年
9 沈世宏;李蔚清;;基于Kinect的体感手势识别系统的研究[A];第八届和谐人机环境联合学术会议(HHME2012)论文集CHCI[C];2012年
10 张凯;余新国;;基于Kinect开发用于幼儿教育的手势识别[A];第七届和谐人机环境联合学术会议(HHME2011)论文集【poster】[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 华凌;首个无电池手势识别系统有望替代触摸屏[N];科技日报;2014年
2 本报记者 孟祥初;让移动应用更“有趣”[N];通信产业报;2010年
3 肖思思;TCL新型数字家电可进行手势识别[N];中国税务报;2007年
4 实习生 刘刚;机器人何时走入寻常百姓家?[N];科技日报;2009年
5 李金良;打手势实现遥控 遥控器时代即将终结[N];民营经济报;2008年
6 电脑商报记者 张林才;JDSU推动人机交互革命[N];电脑商报;2010年
7 胡永生;迎接中国的交互白板年[N];科技日报;2006年
8 LULUSIR;iPhone的控制之眼[N];电脑报;2014年
9 本报记者 姜姝;可穿戴创新 成2014CES最大亮点[N];中国信息化周报;2014年
10 宁夏 边书丽 编译;深入了解体感技术[N];电子报;2013年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 张凯;融合深度数据的人机交互手势识别研究[D];华中师范大学;2013年
2 周航;基于计算机视觉的手势识别系统研究[D];北京交通大学;2008年
3 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
4 万军;动态手势识别中的时空特征表示和字典优化研究[D];北京交通大学;2014年
5 覃文军;基于视觉信息的手势识别算法与模型研究[D];东北大学;2010年
6 赵章琰;表面肌电信号检测和处理中若干关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 成可立;数据驱动的虚拟试衣系统若干关键技术研究[D];浙江大学;2016年
8 李云;基于肌电模式的中国手语识别研究及康复应用探索[D];中国科学技术大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈睿敏;手势识别关键技术及其在智能实验室中的应用研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所);2017年
2 卫洁;基于Kinect传感器的动静态手势识别研究[D];上海师范大学;2015年
3 郭双双;基于Kinect的组合手势识别及应用[D];辽宁大学;2015年
4 陈一新;基于Kinect的手势识别技术在人机交互中的应用研究[D];西南交通大学;2015年
5 殷倩倩;基于计算机视觉的静态手势识别[D];复旦大学;2014年
6 兰天天;用于空调控制的手势识别研究[D];郑州大学;2015年
7 刘飞飞;基于视觉的实时手势识别及应用[D];长安大学;2015年
8 刘红;基于随机投影的加速度手势识别[D];华中师范大学;2015年
9 侯亭亭;基于动态贝叶斯网络模型的手势识别研究[D];西安工业大学;2015年
10 黄柳苹;基于视觉神经网络的手势识别研究[D];福建师范大学;2015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