基于SOPC的投影-攝像互動系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、人機交互就是通過輸入輸出設(shè)備，實現(xiàn)人與計算機之間的一種有效互動方式。該領(lǐng)域技術(shù)的快速發(fā)展使得人機互動更加舒適，更加自然，并應(yīng)運而生多種人機交互模式，譬如數(shù)據(jù)、觸控設(shè)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(shè)備，結(jié)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(shù)、計算機視覺技術(shù)、模式識別技術(shù)和人工智能技術(shù)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(shù)難題。
　　 本文主要針對以上技術(shù)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(gòu)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(gòu)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(gòu)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)