基于多模型算法的人手運(yùn)動(dòng)跟蹤.pdf

1、在人機(jī)交互技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了人們生活中的今天，人們希望能夠更自然地、更有效地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交流，也更迫切地需要一種新穎的、符合人際交流習(xí)慣的人機(jī)交互技術(shù)。所以，相比起傳統(tǒng)的以鍵盤、鼠標(biāo)、手柄等為主要工具的人機(jī)交互技術(shù)，基于視覺的人手跟蹤技術(shù)由于能夠更確切地、直接地、自然地表達(dá)人們的意圖而成為了智能人機(jī)交互中一個(gè)重要的研究課題，也是國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是人手運(yùn)動(dòng)中存在的自由度龐大、局部最小值多、自遮擋和運(yùn)動(dòng)多變性等問題，是

2、亟待解決的難點(diǎn)。針對(duì)這些問題，基于多模型的跟蹤方法在眾多運(yùn)動(dòng)跟蹤方法中脫穎而出，能夠很好的處理大量模型集合問題，是一種優(yōu)秀的機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法。本論文主要研究三維人手運(yùn)動(dòng)跟蹤，采用基于模型的人手運(yùn)動(dòng)跟蹤方法框架，使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行人手關(guān)節(jié)點(diǎn)的提取，通過分析人手運(yùn)動(dòng)的特性，并結(jié)合多模型跟蹤算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)動(dòng)中人手的跟蹤。
　　本論文主要完成了下列工作：
　　1.針對(duì)人手關(guān)節(jié)幾何特征不明顯和自遮擋等問題，區(qū)別于傳統(tǒng)的佩戴數(shù)據(jù)手套

3、或者形態(tài)學(xué)的方法，本文中使用了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法來檢測(cè)人手關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置。本文中使用隨機(jī)森林分類器來對(duì)輸入的人手深度圖像進(jìn)行分類，將其分為不同部位，然后從不同部位中提取出人手各個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置。
　　2.針對(duì)人手運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性、多變性，本文將交互式多模型算法運(yùn)用到了人手運(yùn)動(dòng)跟蹤中。文中使用了三維人手骨架模型，并用四元數(shù)來表示關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣，避免了使用歐拉角時(shí)會(huì)遇到的諸多問題。通過嶺回歸的方法從真實(shí)的手部運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)中訓(xùn)練出不同的運(yùn)動(dòng)模型，