3D連續(xù)手勢(shì)識(shí)別研究.pdf

1、隨著深度攝像機(jī)的商業(yè)化推進(jìn),手勢(shì)識(shí)別在3D人機(jī)交互領(lǐng)域獲得了越來(lái)越多的關(guān)注。目前,絕大多數(shù)手勢(shì)識(shí)別算法需要人為地提供手勢(shì)的起始點(diǎn)和終止點(diǎn),這違背了自然人機(jī)交互這一理念。傳統(tǒng)的Begin-End動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法雖然能解決無(wú)限長(zhǎng)序列中的連續(xù)手勢(shì)檢測(cè)問(wèn)題,但是無(wú)法解決自包含手勢(shì)識(shí)別問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題,在Begin-End動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法的基礎(chǔ)上,本文提出了加窗的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法(Windowed Dynamic Time Warping, W

2、DTW)。本文的主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)如下。
　　針對(duì)不同類(lèi)別模型中可能存在前一部份信號(hào)相似的問(wèn)題,提出了從無(wú)限序列檢測(cè)給定模式的加窗動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法。通過(guò)提出加窗的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法,將一個(gè)參數(shù)可變的搜索窗口引入到傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法的全局代價(jià)矩陣中,通過(guò)不斷的調(diào)整搜索窗口的參數(shù),檢測(cè)出時(shí)間序列曲線(xiàn)的筆畫(huà)段,從而得到模板序列的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)。這使得模板序列曲線(xiàn)的檢測(cè)過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)樗阉卮翱趨?shù)確定的過(guò)程。同時(shí)在加窗的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法中引入了局部窗

3、口。通過(guò)局部加窗的懲罰因子,避免了由于匹配路徑豎直向下而導(dǎo)致的匹配錯(cuò)誤。局部窗口也能濾除掉手勢(shì)噪聲的干擾,使得手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
　　WDTW算法的第一個(gè)應(yīng)用是連續(xù)自定義手勢(shì)識(shí)別。將加窗的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法運(yùn)用在具有部分相似手勢(shì)的手勢(shì)檢測(cè)中,克服了多筆畫(huà)檢測(cè)的問(wèn)題。即使是每一個(gè)筆畫(huà)都對(duì)應(yīng)一個(gè)單一手勢(shì)的多筆畫(huà)手勢(shì),加窗的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法也能輸出正確的手勢(shì)結(jié)果。本文在兩個(gè)不同的自定義手勢(shì)數(shù)據(jù)庫(kù)中,對(duì)3D連續(xù)手勢(shì)識(shí)別算法進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證

4、,WDTW分別取得了85％和58.8％的正確率以及12.2％和39.7％的錯(cuò)誤率,而B(niǎo)egin-End動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法取得了86.7％和57.6％的正確率以及45％和139.8％的錯(cuò)誤率。表明本文提出的算法明顯的超越了傳統(tǒng)Begin-End動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法。
　　WDTW算法的第二個(gè)應(yīng)用是連續(xù)字母手勢(shì)識(shí)別。將加窗的動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法應(yīng)用到3D字母手勢(shì)識(shí)別中,3D字母手勢(shì)在線(xiàn)測(cè)試取得了75％的正確率和15％的錯(cuò)誤率。而B(niǎo)egin-En