立體雙目視覺原理及其在手勢識別中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展，三維場景重建技術(shù)得到了長足的進(jìn)步，被廣泛的應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、機(jī)器人避障、無人機(jī)飛行等領(lǐng)域，手勢作為一種自然的人機(jī)交互方式有著良好的用戶體驗(yàn)受到人們越來越多的關(guān)注和研究，引入立體視覺技術(shù)使得手勢識別不再局限于二維平面，有著更加良好的識別效果，并且可以識別三維手勢。
　　雙目立體視覺在獲取三維深度信息方面有著成本低廉、數(shù)據(jù)易于獲取、非接觸式的優(yōu)點(diǎn)，但處理算法比較復(fù)雜。傳統(tǒng)基于中央處理器(CentralProcessi

2、ng Unit，CPU)、圖形處理器（Graphics Processing Unit，GPU）和數(shù)字信號處理(Digital Signal Processor，DSP)的處理平臺難以滿足圖像高速實(shí)時(shí)處理的要求，對高性能嵌入式系統(tǒng)的支持也存在不足之處?，F(xiàn)場可編程門陣列（Field-Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）提供大量的邏輯運(yùn)算單元，在高速圖像處理上有著獨(dú)一無二的優(yōu)勢。Zynq-7000 SoC全可編程片上系

3、統(tǒng)將ARM Cortex-A9處理器與FPGA集成在單芯片中，實(shí)現(xiàn)了串行處理和并行處理的完美結(jié)合，高效的嵌入式解決方案在性能和成本之間提供更加靈活的選擇。
　　論文首先研究了立體視覺技術(shù)，分析了傳統(tǒng)立體匹配絕對差值和（Sum of Absolute Differences，SAD）算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在FPGA中的存儲方式及運(yùn)算機(jī)制，使用Xilinx提供的高級算法建模工具高層次綜合（High-Level Synthesis，HLS）進(jìn)行編

4、程與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了一種可以在FPGA上實(shí)現(xiàn)的高性能SAD算法。在此基礎(chǔ)上研究現(xiàn)有的手勢識別技術(shù)，針對膚色識別難以區(qū)分臉部和手部的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了基于雙目立體視覺深度信息進(jìn)行區(qū)分的算法。最后在Zynq-7000 SoC器件上對兩種算法進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了基于立體視覺的嵌入式手勢識別系統(tǒng)。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)很好的分配了軟硬件資源，具有良好的人機(jī)交互功能、高速的處理性能和優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端控制功能，并且相比于其他系統(tǒng)具有更加低成本、低功耗的優(yōu)