基于FPGA的靜態(tài)手勢識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、手勢作為人類交流的基本表達(dá)方式，在人與人的溝通中起著非常重要的作用，手勢語言同語音語言、書面語言一樣可以用來幫助和表達(dá)人的想法和情緒。隨著計算機技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，使得基于視頻處理的靜態(tài)手勢識別系統(tǒng)成為重要的發(fā)展趨勢?；贔PGA(Field Programmable GateArray，現(xiàn)場可編程門陣列)的系統(tǒng)，充分利用硬件上的特性可以滿足高速圖像處理的需要。與在PC(Personal Computer)平臺上實現(xiàn)

2、相比，基于FPGA的手勢識別系統(tǒng)更具有應(yīng)用前景。
　　本文設(shè)計了一個基于FPGA的靜態(tài)手勢識別系統(tǒng)，采用Altera公司的DE2開發(fā)板作為硬件平臺，配合以CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補氧化金屬半導(dǎo)體)圖像傳感器對手勢進(jìn)行實時采集，VGA(Video GraphicArray，顯示繪圖陣列)顯示器對環(huán)境及處理后的手勢圖像進(jìn)行實時顯示。該系統(tǒng)可以識別10種不同的靜態(tài)手勢，

3、并通過其控制某個特定LED燈的開關(guān)。
　　本系統(tǒng)主要分為四個模塊:核心控制處理模塊、手勢圖像采集模塊、手勢圖像監(jiān)控模塊和識別結(jié)果顯示模塊等。系統(tǒng)主要采用硬件設(shè)計方式進(jìn)行實現(xiàn)，以EP2C35F672C6芯片作為靜態(tài)手勢識別系統(tǒng)的控制處理核心。核心控制處理模塊實現(xiàn)了本系統(tǒng)的主要算法，可以分為圖片處理、特征提取和特征匹配三個模塊。首先，圖像處理模塊采用基于膚色聚類的算法，將圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像，再進(jìn)行濾波，膨脹和邊緣檢測。然后特征提取模塊

4、應(yīng)用Hu不變矩算法并結(jié)合手勢圖像的周長、面積提取手勢的特征參數(shù)。最后特征匹配模塊采用改進(jìn)的模板匹配算法進(jìn)行二次手勢識別，判斷該手勢是否為定義手勢，若是則對應(yīng)的某個LED燈亮，若不是則無LED燈亮。在對這四個主要模塊進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計與實現(xiàn)后，整合各個模塊，組成完整的系統(tǒng)。最后，在友晶科技公司的DE2開發(fā)板上進(jìn)行反復(fù)調(diào)試與改進(jìn)，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。經(jīng)測試證明，該系統(tǒng)完成了靜態(tài)手勢識別系統(tǒng)的基本功能，在提高處理效果與準(zhǔn)確率方面具有自己的優(yōu)勢。