基于FPGA的靜態(tài)手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、手勢(shì)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(shì)語(yǔ)言同語(yǔ)音語(yǔ)言、書面語(yǔ)言一樣可以用來(lái)幫助和表達(dá)人的想法和情緒。隨著計(jì)算機(jī)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(shì)識(shí)別系統(tǒng)成為重要的發(fā)展趨勢(shì)?；贔PGA(Field Programmable GateArray，現(xiàn)場(chǎng)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(tái)上實(shí)現(xiàn)

2、相比，基于FPGA的手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)更具有應(yīng)用前景。
　　本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FPGA的靜態(tài)手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)，采用Altera公司的DE2開發(fā)板作為硬件平臺(tái)，配合以CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)氧化金屬半導(dǎo)體)圖像傳感器對(duì)手勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，VGA(Video GraphicArray，顯示繪圖陣列)顯示器對(duì)環(huán)境及處理后的手勢(shì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。該系統(tǒng)可以識(shí)別10種不同的靜態(tài)手勢(shì)，

3、并通過(guò)其控制某個(gè)特定LED燈的開關(guān)。
　　本系統(tǒng)主要分為四個(gè)模塊:核心控制處理模塊、手勢(shì)圖像采集模塊、手勢(shì)圖像監(jiān)控模塊和識(shí)別結(jié)果顯示模塊等。系統(tǒng)主要采用硬件設(shè)計(jì)方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，以EP2C35F672C6芯片作為靜態(tài)手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)的控制處理核心。核心控制處理模塊實(shí)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(gè)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(cè)。然后特征提取模塊

4、應(yīng)用Hu不變矩算法并結(jié)合手勢(shì)圖像的周長(zhǎng)、面積提取手勢(shì)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(shì)識(shí)別，判斷該手勢(shì)是否為定義手勢(shì)，若是則對(duì)應(yīng)的某個(gè)LED燈亮，若不是則無(wú)LED燈亮。在對(duì)這四個(gè)主要模塊進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)后，整合各個(gè)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。經(jīng)測(cè)試證明，該系統(tǒng)完成了靜態(tài)手勢(shì)識(shí)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(shì)。