基于SOPC的投影-攝像互動(dòng)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、人機(jī)交互就是通過(guò)輸入輸出設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間的一種有效互動(dòng)方式。該領(lǐng)域技術(shù)的快速發(fā)展使得人機(jī)互動(dòng)更加舒適，更加自然，并應(yīng)運(yùn)而生多種人機(jī)交互模式，譬如數(shù)據(jù)、觸控設(shè)備、聲波、人體動(dòng)作等模式。本文所涉及的投影一攝像系統(tǒng)就是采用投影儀、攝像機(jī)作為輸入輸出設(shè)備，結(jié)合人體動(dòng)作作為交互模式的人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)。它是一種新型的多媒體互動(dòng)平臺(tái)，采用先進(jìn)的投影顯示技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)和人工智能技術(shù)來(lái)營(yíng)造一種奇幻動(dòng)感的交互體驗(yàn)。目前投影一攝像系統(tǒng)

2、的人機(jī)交互中存在手勢(shì)跟蹤分割不理想、手型變化大、特征難以提取以及運(yùn)算量大無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求等技術(shù)難題。
　　 本文主要針對(duì)以上技術(shù)難題，將人們?cè)谟|摸屏上的交互控制習(xí)慣嫁接到攝像一投影系統(tǒng)交互中，提出采用交互手勢(shì)遮擋投影光線(xiàn)在投影屏幕上出現(xiàn)的手勢(shì)陰影作為交互控制器，并構(gòu)建具有縮放、拉伸、雙擊、書(shū)寫(xiě)等交互指令識(shí)別功能的投影一攝像人機(jī)交互SOPC系統(tǒng)。
　　 首先，對(duì)攝像機(jī)系統(tǒng)的光度學(xué)模型進(jìn)行研究分析。充分考慮攝像頭的一

3、階徑向畸變和切向畸變對(duì)圖像精度的影響，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的基本標(biāo)定，并獲取攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)。結(jié)合攝像頭的畸變?cè)?，?duì)投影儀與攝像機(jī)系統(tǒng)采用射影變換的算法進(jìn)行幾何映射。
　　 然后，運(yùn)用混合高斯模型定位移動(dòng)物體，結(jié)合交互人在投影儀前方交互過(guò)程中遮擋投射光線(xiàn)在投影屏幕上出現(xiàn)的手勢(shì)陰影作為交互指令，采用大律法檢測(cè)陰影初步定位手勢(shì)投影。結(jié)合多顏色空間的混合模型檢測(cè)手勢(shì)膚色，并根據(jù)真實(shí)交互手勢(shì)必定位于陰影周?chē)耐渡涮卣鳎罱K定位跟蹤交互手勢(shì)。

4、r>　　 接著，根據(jù)手指指尖具有強(qiáng)烈的軸對(duì)稱(chēng)特征，采用徑向?qū)ΨQ(chēng)變換算法初步定位指尖。結(jié)合指尖半圓與支撐指尖的手指兩平行線(xiàn)的交點(diǎn)與指尖所構(gòu)成的兩直線(xiàn)之間在指尖處具有強(qiáng)約束夾角的特性定位手指指尖。同時(shí)根據(jù)雙擊交互手勢(shì)的動(dòng)作特性，采用DTW匹配算法識(shí)別手勢(shì)。
　　 最后，采用以Xilinx公司研發(fā)的Virtex-4 FX為主處理器的實(shí)驗(yàn)箱構(gòu)建基于SOPC的攝像一投影互動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)。采用硬件的方式對(duì)CCD攝像頭進(jìn)行視頻采集，并根據(jù)