基于SOPC的投影-攝像互動系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、人機交互就是通過輸入輸出設備，實現(xiàn)人與計算機之間的一種有效互動方式。該領域技術的快速發(fā)展使得人機互動更加舒適，更加自然，并應運而生多種人機交互模式，譬如數(shù)據(jù)、觸控設備、聲波、人體動作等模式。本文所涉及的投影一攝像系統(tǒng)就是采用投影儀、攝像機作為輸入輸出設備，結合人體動作作為交互模式的人機互動系統(tǒng)。它是一種新型的多媒體互動平臺，采用先進的投影顯示技術、計算機視覺技術、模式識別技術和人工智能技術來營造一種奇幻動感的交互體驗。目前投影一攝像系統(tǒng)

2、的人機交互中存在手勢跟蹤分割不理想、手型變化大、特征難以提取以及運算量大無法滿足系統(tǒng)的實時性要求等技術難題。
　　 本文主要針對以上技術難題，將人們在觸摸屏上的交互控制習慣嫁接到攝像一投影系統(tǒng)交互中，提出采用交互手勢遮擋投影光線在投影屏幕上出現(xiàn)的手勢陰影作為交互控制器，并構建具有縮放、拉伸、雙擊、書寫等交互指令識別功能的投影一攝像人機交互SOPC系統(tǒng)。
　　 首先，對攝像機系統(tǒng)的光度學模型進行研究分析。充分考慮攝像頭的一

3、階徑向畸變和切向畸變對圖像精度的影響，實現(xiàn)攝像機的基本標定，并獲取攝像機的內(nèi)外參數(shù)。結合攝像頭的畸變原理，對投影儀與攝像機系統(tǒng)采用射影變換的算法進行幾何映射。
　　 然后，運用混合高斯模型定位移動物體，結合交互人在投影儀前方交互過程中遮擋投射光線在投影屏幕上出現(xiàn)的手勢陰影作為交互指令，采用大律法檢測陰影初步定位手勢投影。結合多顏色空間的混合模型檢測手勢膚色，并根據(jù)真實交互手勢必定位于陰影周圍的投射特征，最終定位跟蹤交互手勢。

4、r>　　 接著，根據(jù)手指指尖具有強烈的軸對稱特征，采用徑向?qū)ΨQ變換算法初步定位指尖。結合指尖半圓與支撐指尖的手指兩平行線的交點與指尖所構成的兩直線之間在指尖處具有強約束夾角的特性定位手指指尖。同時根據(jù)雙擊交互手勢的動作特性，采用DTW匹配算法識別手勢。
　　 最后，采用以Xilinx公司研發(fā)的Virtex-4 FX為主處理器的實驗箱構建基于SOPC的攝像一投影互動系統(tǒng)的實現(xiàn)平臺。采用硬件的方式對CCD攝像頭進行視頻采集，并根據(jù)