面向家庭服務(wù)機(jī)器人的手勢(shì)交互技術(shù)研究.pdf

1、隨著老齡化社會(huì)、公共安全事件以及教育醫(yī)療對(duì)服務(wù)機(jī)器人的需求旺盛，服務(wù)機(jī)器人需求急劇增長(zhǎng)，然而服務(wù)機(jī)器人要想步入家庭生活和服務(wù)環(huán)境，進(jìn)而更好地融入人類社會(huì)，其應(yīng)能以自然、符合人的交互習(xí)慣的方式與人進(jìn)行交流。智能人機(jī)交互的目標(biāo)是建立和諧自然的人機(jī)交互環(huán)境，手勢(shì)作為基本的生物特征，自然性和直觀性好，在人-家庭服務(wù)機(jī)器人交互中處于非常重要的地位，因此，基于手勢(shì)的人-家庭服務(wù)機(jī)器人交互技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能人-家庭服務(wù)機(jī)器人交互所不可缺少的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

2、
　　針對(duì)人與家庭服務(wù)機(jī)器人手勢(shì)交互中存在的問(wèn)題，本文主要以顯著性和深度信息為途徑對(duì)家庭服務(wù)機(jī)器人手勢(shì)交互中的手勢(shì)檢測(cè)、手勢(shì)特征提取和手勢(shì)識(shí)別展開(kāi)了深入的研究，具體如下：
　　首先，提出了基于RGB-D和顯著計(jì)算的手勢(shì)檢測(cè)方法。該方法融合了顏色多尺度全局區(qū)域?qū)Ρ榷?、紋理多尺度全局區(qū)域?qū)Ρ榷?、?duì)象性度量和膚色概率等高層先驗(yàn)知識(shí)構(gòu)建基于多特征多尺度全局區(qū)域?qū)Ρ榷鹊娘@著計(jì)算模型，進(jìn)而在構(gòu)建的顯著計(jì)算模型基礎(chǔ)上融入圖像的深度信息、3

3、D骨骼和3D點(diǎn)云信息進(jìn)行手勢(shì)檢測(cè)，較好地降低了復(fù)雜家庭環(huán)境中存在的遮擋、光照變化、光照不均及陰影等對(duì)手勢(shì)檢測(cè)的不利影響，為復(fù)雜背景下進(jìn)行手勢(shì)檢測(cè)提供了一種新的思路。
　　其次，設(shè)計(jì)了基于融合特征的多尺度顯著性驅(qū)動(dòng)雙邊濾波的手勢(shì)特征構(gòu)造方法。該方法設(shè)計(jì)了顯著性驅(qū)動(dòng)的雙邊濾波用于更好地保存手勢(shì)和平滑手勢(shì)區(qū)域中的噪音，進(jìn)一步提出了基于層次的融合混合概率典型相關(guān)分析（M-PCCA）和最大間隔維數(shù)約簡(jiǎn)（MDDR）的多特征融合方法，最后，在構(gòu)

4、建的顯著性驅(qū)動(dòng)雙邊濾波和多特征融合方法的基礎(chǔ)上構(gòu)建多尺度特征并對(duì)該特征的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證，構(gòu)建的特征一定程度上減少了手勢(shì)區(qū)域中背景、光照以及噪音對(duì)后續(xù)手勢(shì)識(shí)別的影響，為后續(xù)識(shí)別奠定了重要的手勢(shì)特征基礎(chǔ)。
　　再次，針對(duì)基于稀疏表示的手勢(shì)識(shí)別存在的問(wèn)題及顯著性可有效描述手勢(shì)的特點(diǎn)，本文提出了基于顯著性和直方圖交叉核的稀疏表示靜態(tài)手勢(shì)識(shí)別方法。由于顯著性具有去除復(fù)雜背景、均勻凸顯對(duì)象和可有效描述手勢(shì)的特點(diǎn)，提出采用顯著性作為手勢(shì)的特征

5、。為了改善稀疏表示字典的質(zhì)量，本文提出了基于學(xué)習(xí)的手勢(shì)字典構(gòu)建方法，較好地改善了稀疏表示分類的性能?？紤]到數(shù)據(jù)的非線性特點(diǎn)，針對(duì)在原始訓(xùn)練特征空間直接進(jìn)行稀疏表示可能產(chǎn)生不好的分類結(jié)果的問(wèn)題，提出采用直方圖交叉核用于稀疏表示進(jìn)而進(jìn)行手勢(shì)的識(shí)別。最后，對(duì)提出的方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　然后，提出了基于RGB-D和運(yùn)動(dòng)上下文特征的動(dòng)態(tài)手勢(shì)識(shí)別方法。采用前面提出的基于RGB-D和顯著計(jì)算的手勢(shì)檢測(cè)方法對(duì)動(dòng)態(tài)手勢(shì)進(jìn)行檢測(cè)?？紤]到動(dòng)態(tài)手