移动终端手势识别中DTW匹配算法研究

针对现有手势识别算法中存在的计算量复杂、识别率低和效率差等不足,提出一种基于L-ADTW的移动终端手势识别的匹配方法,利用手机内置加速度传感器进行手势识别,采用差分检测方法自动检测出有效手势序列,用改进的起始松弛点对有效手势序列进行校准,使用L-ADTW匹配算法进行有效手势序列段匹配,并将匹配结果与优化阈值比较分析。实验结果表明,提出的L-ADTW算法,在保证手势匹配高效的前提下,使等错率降到2.5%,认证成功率提高了5.37%。     

基于加速度传感器的大手势集手势识别算法改进研究

搭载着加速度传感器的智能移动终端为手势识别提供广泛的应用平台,在已有的基于单枚加速度传感器的手势识别研究中,识别正确率、速度和手势集合难以达到良好的平衡。本文以一种基于加速度符号序列的识别算法为基础,改进了其特征提取方法,并设计了基于加权树结构模板库的匹配方法,实现了大手势集、高正确率、速度快的手势识别。实验表明,所述系统在21个手势组成的手势集合上,实现了95.2%的用户依赖识别率和94.6%的用户非依赖识别率,识别时间小于10毫秒,对手势识别研究有一定的借鉴价值。     

基于多特征融合的动态手势识别

针对目前动态手势识别计算复杂度较高以及对实验器材有相应要求的问题,提出基于多特征融合的动态手势识别.使用OpenPose得到手部关键点信息,建立手势模型,将坐标信息利用手部的结构关系进行处理,得到手部的角度和长度特征.将角度特征序列和长度特征序列进行融合,利用阈值设定过滤序列中的奇异点,使用FastDTW算法计算待测动态手势与手势模板库中的序列距离,得到预测手势动作类别.实验表明,该方法计算复杂度较低,识别速度快,选取的四种手势动作的识别准确率均在90％以上,有较好的识别效果.     

基于形状特征的字母手势的分类及识别算法

提出了一种基于形状特征的字母手势的分类及识别算法。根据手势图像中手指的方向及数目进行粗分类，然后在边界图像及二值图像中提取手势的形状特征向量，进行基于类似度的模板匹配，实现对字母手势的细分类。实验证明，基于形状特征的粗分类能够排除完全不匹配的手势，减少了识别过程中的匹配搜索时间，提高了识别率。     

基于证据理论融合的手势识别方法研究

针对证据理论能将多源数据有机合成为具有更高可信度结果的特点,提出基于证据理论融合的手势识别方法。方法先采用Leap Motion采集手势视频序列,提取手势运动轨迹的方向角作为特征;采用隐马尔科夫模型和支持向量机分别对手势进行训练,进而在识别中通过证据理论将两种方法所计算的手势基本概率分配进行决策融合,实现最终的手势识别;将该方法应用于医疗可视化系统中,实现了自然直观的手势交互。实验结果表明,该方法结合了隐马尔科夫模型和支持向量机的优点,可有效提高手势识别率和交互准确性。     

基于动态时间规整的手势加速度信号识别

为了提高基于加速度传感器的动态手势识别算法的性能,本文采用了动态时间规整(DTW)识别算法。通过该算法计算测试模板和参考模板的相似度,从而得出识别结果。为了验证该方法,建立了一套手势加速度无线采集系统,并采集了41个志愿者的手势信息。实验结果表明,该方法手势平均识别率在97%以上。与HMM识别算法相比,DTW识别算法在识别的准确率上比HMM识别算法更具优势。     

基于DSP的穿戴式动作传感器的手势识别

针对基于加速度传感器的手势识别算法实时性的需求以及识别算法性能的问题,提出了一种集加速度、地磁信号于一体的6轴AMI602动作传感器的手势识别系统:在硬件方面,运用无线方式进行传感器数据的采集,用DSP(TMS320F2812)强大的处理能力实现手势识别算法,增强了其系统识别的实时性;在算法方面,将提取的加速度特征值做动作姿态投影,得到新的加速度特征值,运用动态时间规整(DTW)算法进行模板匹配,提高了动作识别算法的性能.经过在DSP系统上实机验证,该方法在识别率和延时上都较以往方法有显著的提高.     

基于DTW与混合判别特征检测器的手势识别

在动态手势识别领域,动态时间规整(DTW)算法在消除不同时空表示模式之间的时间差异方面具有优势,但作为一种模板匹配算法,受限于样本库的容量大小并且缺乏统计模型框架训练,其识别效果和稳定性较差,尤其在大数据量、复杂手势和组合手势的情况下。针对上述不足,提出一种基于DTW和混合判别特征检测器(CFDF)的手势识别算法。利用DTW只对手势信号在时域进行规整,通过CFDF将手势特征的概率分布转换成二值的分段线性函数,根据允许的偏差范围分别做归0或归1处理后,再进行二次分类。实验结果表明,该算法通过舍弃无辨识度特征有效地降低了维度和噪声,手势平均识别率可达91.2%,比单独采用DTW的识别算法提高了6.0%。     

一个简单高效的动态手势识别方法

文章首先给出了基于角度的动力学模型及其特征值,并提出了基于SCG神经网络的静态特征值识别算法和基于模板匹配的动态特征值识别算法。使用该文提出的动态时间规整算法和手势分割算法建立的动态手势识别系统,实践证明具有较好的实时性和识别率。     

基于几何特征的静态字母手势识别算法

针对聋哑人哑语手势自动识别问题的复杂性,研究了手势几何特征的多样性及提取和识别方法,提出了一种基于几何特征的手势识别算法.首先,对手势图像进行肤色分割、边缘检测以及逻辑运算,然后,计算其质心面积等多项几何特征,通过实验方法测定最佳特征权值,最后,将其与样本图像特征值进行匹配,最佳匹配即为检测结果.根据30个字母手势创建了3套手势库,其中1套作为样本集,2套作为测试集.实验结果表明,通过该方法进行特征提取来识别汉语字母手势,可有效提高识别率,测试集识别率达到93.33％.     

基于轨迹模板匹配的动态手势识别方法

首先采用基于混合高斯模型与椭圆肤色模型进行手势分割,分割出手势区域,使用卡尔曼滤波器进行手势跟踪,获得手势中心点的位置.在此基础上,记录各帧中心点位置,得到运动轨迹,利用提出的轨迹模板匹配方法对动态手势进行识别.该方法利用基本的几何特征便可完成手势运动轨迹的设置与识别,无需特征选择或训练样本的搜集.最后,采用基于Zynq-7000的Zedboard平台对该算法进行实现,并采用HLS硬件加速工具进行算法加速.实验结果表明,该算法可实现较精确的手势识别,接受弹性的输入采样,识别正确率在95%以上,且通过硬件加速后,可在嵌入式平台中实时识别,具有较好的实时性.     

基于Hu-GLCM的手势识别方法研究

针对手势识别过程中单一手势特征对手势描述的不足,提出了一种基于改进Hu矩和灰度共生矩阵GLCM的手势识别方法 Hu-GLCM。首先利用肤色模型对采集的图像分割出手势区域;其次采用数学形态学和多边形拟合的方法提取手势的单连通轮廓,利用改进Hu-GLCM算法提取手势的几何形状特征和纹理特征并建立模板数据库;最后通过扩展的Canberra距离对手势图像进行识别和分类。实验结果表明,该改进算法对7种手势的平均识别率达到95%以上,且计算速度快,能够满足实时性的需求。     

利用轨迹模板匹配方法的实时动态手势识别

利用混合高斯模型进行运动检测,分割出运动前景,采用粒子滤波器结合皮肤椭圆模型进行手势跟踪,获得手势中心点运动轨迹,在此基础上提出利用轨迹模板匹配方法进行动态手势识别.该方法利用基本的几何和三角函数就能完成手势运动轨迹的定义和识别,不需要选择特征或训练样本.实验结果表明,该算法能够实现实时动态手势识别.     

基于RGB-D信息的动态手势识别方法*

针对现有的动态手势识别方法在复杂环境下,易受无关肤色、光照变化等因素的影响,识别率低,实时性差等问题进行了研究,提出一种的动态手势识别方法。该方法首先利用K均值聚类算法和YCr''Cb''（由YCrCb变换得到）椭圆肤色模型对RGB-D图像完成手势分割;然后将深度信息引入到传统卡尔曼滤波算法中,作为其跟踪参数之一,并在跟踪过程中对检测范围进行加窗处理;最后结合快速动态时间规整算法和突出关键特征点的思想,改进传统动态时间规整算法,并利用改进后的动态时间规整算法完成手势识别。实验表明：提出的手势识别方法,在复杂背景下的识别率较高（96.8±1.5%）,实时性较好（识别时间1.86±0.02ms）。     

A probabilistic model for state sequence analysis in hidden Markov model for hand gesture recognition

The role of gesture recognition is significant in areas like human‐computer interaction, sign language, virtual reality, machine vision, etc. Among various gestures of the human body, hand gestures play a major role to communicate nonverbally with the computer. As the hand gesture is a continuous pattern with respect to time, the hidden Markov model (HMM) is found to be the most suitable pattern recognition tool, which can be modeled using the hand gesture parameters. The HMM considers the speeded up robust feature features of hand gesture and uses them to train and test the system. Conventionally, the Viterbi algorithm has been used for training process in HMM by discovering the shortest decoded path in the state diagram. The recursiveness of the Viterbi algorithm leads to computational complexity during the execution process. In order to reduce the complexity, the state sequence analysis approach is proposed for training the hand gesture model, which provides a better recognition rate and accuracy than that of the Viterbi algorithm. The performance of the proposed approach is explored in the context of pattern recognition with the Cambridge hand gesture data set.     

A novel approach for dynamic hand gesture recognition using contour-based similarity images

A novel approach is proposed for the recognition of moving hand gestures based on the representation of hand motions as contour-based similarity images (CBSIs). The CBSI was constructed by calculating the similarity between hand contours in different frames. The input CBSI was then matched with CBSIs in the database to recognize the hand gesture. The proposed continuous hand gesture recognition algorithm can simultaneously divide the continuous gestures into disjointed gestures and recognize them. No restrictive assumptions were considered for the motion of the hand between the disjointed gestures. The proposed algorithm was tested using hand gestures from American Sign Language and the results showed a recognition rate of 91.3% for disjointed gestures and 90.4% for continuous gestures. The experimental results illustrate the efficiency of the algorithm for noisy videos.     

融合宽残差和长短时记忆网络的动态手势识别研究

针对现有的动态手势识别方法对长时间序列的时空特征难以精确匹配的问题,提出了一种基于宽残差和双向长短时记忆网络的时空特征一致手势识别方法。首先使用已经训练好的3D卷积神经网络从视频的空间和时间维度同步提取出短时特征,再经双向空间长短时记忆网络同步解析后形成长时空特征连接单元,并作为残差网络的输入。为了验证算法的有效性,使用Kinect传感器构建了一个全新的多模式手势数据集,在三个手势识别公开数据集SLVM、Montalbano和SKIG上的实验表明,提出的方法有很好的性能表现,识别精度超越了目前已公开的最佳识别率。     

基于手势识别的机器人人机交互技术研究

研究了基于视觉的动态手势识别技术,采用基于肤色的高斯模型与改进的光流场跟踪算法结合的方 法,实现了复杂背景下实时的手势跟踪,具有快速和准确的特点,且具有较好的鲁棒性．对于动态手势识别器,采 用了隐马尔可夫模型（HMM）作为训练识别算法．考虑到动态手势特征本身的一些特点,对HMM 参数优化算法重 估式加以修正,调整了算法比例因子,从而推导了最佳状态链的确定算法、HMM 参数优化算法．最后将研究开发 的动态手势识别算法成功地应用到了基于网络的远程机器人控制系统中．     

基于轻量级OpenPose改进的幻影机手势交互系统

目前人机交互方式多以键盘鼠标为主,而基于深度学习手势识别的交互方式算法准确率不高,且实时性和系统稳定性均有待提升。提出一种新颖的针对轻量级OpenPose进行改进的幻影机手势交互系统。采用轻量级OpenPose将人手简化建模为21个关键点,以MobileNetV1作为基础模型,应用部分亲和域（Part Affinity Fields,PAF）方法实现人手关键点的检测并画出简化骨骼图。为进一步提升人机交互系统的实时性,采用幻影模块（Ghost Module）对卷积层进行降维,用更少的硬件资源取得同样的识别效果。最后搭建验证环境,根据画出的人手骨骼图进行模式匹配,根据匹配识别结果生成交互控制指令,经由蓝牙通讯将指令传送至Arduino UNO平台控制小车实现交互响应。经过初步训练后,该系统在COCO2017验证集上能实现58.7%的准确率,保持了原始OpenPose网络和轻量OpenPose网络的人手关键点识别效果,在家用PC机上可实现每秒32~36帧的识别速率和较高的手势识别率。