基于FPGA静态手势识别技术的研究

发布时间：2017-05-31 05:00

  本文关键词：基于FPGA静态手势识别技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着通信和电子技术的研究不断取得突破,以及计算机等产品的推广使用,电子产品在人们的生活工作中扮演着越来越重要的角色,电子产品给人们带来许多的便利之处,而随着电子产品的多样化,人们在挑选及使用电子产品时,已经从单纯的考虑产品的实用性,转移到了追求产品的智能化设计。人机交互作为人与机器之间“沟通”的桥梁,解决了人与机器设备之间互动的障碍,但也带来了一些束缚,如何实现智能化的人机交互已成为重要的研究课题。手势识别技术作为新一代人机交互手段,能实现徒手操控电子设备的目的,摆脱了传统人机交互工具的束缚,具有智能、便捷、实用等特点,在实际生活及工作中的应用前景非常广泛。手势识别技术是新一代智能人机交互工具的研究热点之一,本文在现有的手势识别研究基础上,提出了一种基于FPGA的静态手势识别系统,使用Verilog HDL硬件语言设计,以DE2-115开发板为系统硬件设计平台,配合外部图像采集、VGA显示、SDRAM存储模块,能够完成五种预先设定的静态手势动作的识别。FPGA是现场可编辑门阵列,利用硬件并行的优势,在每个时钟周期内完成更多的处理任务,本文充分利用了FPGA的优势,满足设计需求。本设计主要针对五种静态手势进行研究,静态手势是指单一动作的手势,没有连续的附加动作,静态手势的识别不用跟踪手势的运动轨迹,本设计主要完成包括手势图像获取、图像处理分析、VGA显示及手势匹配识别四部分内容,其中手势图像获取部分主要用通过图像采集套件采集空间内操作者的手势动作,作为后续模块的输入来源;图像处理部分完成对已获取的手势图像进行分析处理,包括中值滤波、肤色分割、边缘检测、特征提取等操作;VGA显示部分主要完成对图像在处理过程中各个环节进行实时显示;手势匹配识别部分将对提取到的手势特征与样本值进行匹配识别操作,判定该手势所要完成的操作,输出识别结果,并通过开发板上LED灯的熄灭和点亮对识别结果进行验证。
【关键词】：手势识别 图像处理 FPGA 人机交互
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 引言8-13
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 处理平台的选择10-11
• 1.4 主要研究内容及结构安排11-13
• 第二章 系统相关知识介绍13-24
• 2.1 图像预处理13-15
• 2.2 图像分割15-19
• 2.2.1 颜色空间的选取15-17
• 2.2.2 建立肤色模型及二值化17
• 2.2.3 数学形态学处理17-19
• 2.3 提取特征值19-21
• 2.3.1 Hu不变矩19-21
• 2.3.2 周长及面积21
• 2.4 边缘检测算法21-22
• 2.5 匹配识别算法22-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第三章 系统总体设计24-34
• 3.1 FPGA概述24-26
• 3.1.1 FPGA设计流程24-25
• 3.1.2 硬件平台介绍25-26
• 3.1.3 图像传感器26
• 3.1.4 软件平台介绍26
• 3.2 总体设计方案26-27
• 3.3 图像采集模块设计27
• 3.4 显示模块设计27-30
• 3.4.1 VGA显示原理28-29
• 3.4.2 ADV7123编码芯片原理29-30
• 3.5 SDRAM存储模块30-32
• 3.6 本章小结32-34
• 第四章 手势识别系统的设计与实现34-50
• 4.1 图像采集与显示的设计实现34-39
• 4.1.1 采集模块34-37
• 4.1.2 VGA显示模块37-39
• 4.2 快速中值滤波算法的设计与实现39-41
• 4.2.1 模板生成模块39-40
• 4.2.2 快速中值滤波算法模块40-41
• 4.3 手势图像分割41-42
• 4.3.1 肤色模型及二值化41-42
• 4.3.2 形态学处理的实现42
• 4.4 边缘检测的设计与实现42-45
• 4.4.1 Sobel算子实现原理42-43
• 4.4.2 Sobel边缘检测的实现43-45
• 4.5 特征提取的FPGA实现45-46
• 4.6 识别算法的FPGA实现46-48
• 4.6.1 建立样本库46-47
• 4.6.2 识别算法的FPGA实现47-48
• 4.7 识别率测试48-50
• 第五章 总结与展望50-52
• 5.1 总结50
• 5.2 展望50-52
• 参考文献52-55
• 致谢55-56
• 作者简介56
• 攻读学位期间发表的论文56

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1 ;新型手势识别技术可隔着口袋操作手机[J];电脑编程技巧与维护;2014年07期

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本文编号：408639