三維手姿態(tài)建模及其交互系統(tǒng)研究.pdf

1、三維手勢(shì)以其方便、靈活的特性，在人機(jī)交互中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。三維手勢(shì)的技術(shù)基礎(chǔ)就是對(duì)手部姿態(tài)進(jìn)行合理快速的建模。本文圍繞交互場景下三維手部姿態(tài)建模技術(shù)進(jìn)行研究，以手部姿態(tài)符合結(jié)構(gòu)約束、算法實(shí)時(shí)性與復(fù)雜性兼得為目的，提出一種分層式手部姿態(tài)回歸算法，并基于手部姿態(tài)設(shè)計(jì)了一套手勢(shì)交互應(yīng)用。本文的主要研究工作如下：
　　針對(duì)交互場景下三維手部姿態(tài)估計(jì)建模技術(shù)進(jìn)行研究，分析了交互場景下三維手勢(shì)面臨的問題難點(diǎn)，以手部姿態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)約束和算法效

2、率與準(zhǔn)確性兼得為目標(biāo)，在級(jí)聯(lián)式姿態(tài)回歸算法和手掌骨骼結(jié)構(gòu)的分析基礎(chǔ)上，提出從手掌到手指的分層式手部姿態(tài)回歸算法框架，相比傳統(tǒng)方法大大簡化了算法的運(yùn)行復(fù)雜度的同時(shí)，保證了手部姿態(tài)合理的拓?fù)浼s束。
　　針對(duì)三維手勢(shì)中手部全局姿態(tài)估計(jì)問題，本文提出了基于手部深度數(shù)據(jù)的3D指尖法解決此問題。利用手部深度圖像檢測(cè)出3D指尖的位置，并分別計(jì)算出手指三維方向和手掌三維方向，從而實(shí)現(xiàn)快速的手部全局姿態(tài)的估計(jì)。最后與現(xiàn)有的點(diǎn)云PCA方法在公開數(shù)據(jù)庫

3、上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比，其中手指三維方向的偏差角度與PCA法基本一致，手掌三維方向角度偏差比PCA法低33％，實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的手部全局姿態(tài)估計(jì)。
　　針對(duì)手指姿態(tài)估計(jì)問題，本文將手指姿態(tài)表述為關(guān)節(jié)點(diǎn)參數(shù)的形式，并基于3D Pose-Ind e xed特征和隨機(jī)森林實(shí)現(xiàn)對(duì)手指姿態(tài)的初步回歸，同時(shí)結(jié)合深度圖像設(shè)計(jì)出投影特征，利用隨機(jī)森林實(shí)現(xiàn)對(duì)手指姿態(tài)的校正過程。相比傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)式姿態(tài)回歸算法，保證了估計(jì)結(jié)果的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)約束的同時(shí)算法復(fù)雜度降低了1/3