基于机器视觉的交互皮影机器人研究
发布时间：2021-02-18 06:07
随社会时代的进步,人们的生活方式发生了翻天覆地的变化,以现代科技为基础的娱乐产品已完全融入现代生活中。但是,以皮影戏为代表的众多民间传统文化却随之逐渐地退出历史舞台。从皮影戏的传承与发扬优秀传统文化的角度出发,为了让大众更好接纳与享受皮影戏文化,将机器视觉技术应用于皮影演出。设计了具有人脸检测、人手识别、人脸追踪的并联交互皮影机器人方案,在方案中对人脸检测,人脸追踪算法进行了改进与优化。本文确定了视觉交互功能并提出了系统设计方案,机器视觉功能通过计算机系统实现,皮影机器人采用并联机器人结构,设计了一款控制皮影运动的柔性并联机器人。使用计算机系统与STM32单片机联合设计程序实现交互的运动控制。首先在人脸检测阶段对获取的图像进行灰度降噪,采用Gamma校正和小波变换对图像进行预处理。结合传统的多级区域局部二值模式（Multiscale Block LBP,MB-LBP）,提出了基于主方向的多级区域局部二值模式（Principal direction MB-LBP,PMB-LBP）。联合圆形LBP算子与PMB-LBP算子对小波图像求取多特征融合纹理特征,然后采用支持向量机（SVM）对图像特...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２皮影表演机器人??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｈａｄｏｗ?ｐｕｐｐｅｔ?ｓｈｏｗ?ｒｏｂｏｔ??
第一章绪论??（１）水晶石公司作品《桃花源记》??图１．１的作品《桃花源记》由水晶石公司进行制作，它开创了皮影数字化的先河，??把皮影表演同多媒体技术结合起来，人们可以欣赏精彩的皮影表演。它使用计算机强大??图像处理技术绘制精确的皮影人物，超高的运算速度完成人物故事表演。观众可以使用??电脑观看皮影表演，省去了制作皮影，操作皮影等一系列复杂程序。该片一经推出，便??受到热烈欢迎。但是《桃花源记》只供人们静态观看，观众无法修改剧中情节。??ｍａＨｉ？??图１．１桃花源记??Ｆｉｇ．?１．１?Ｐｅａｃｈ?ｂｌｏｓｓｏｍ?ｓｐｒｉｎｇ??（２）机器人大赛参赛作品皮影机器人??图１．２作品是在２０１８年第十八届机器人大赛中，某参赛队伍制作的皮影表演机器人。??它将现代科技与非物质文化遗产皮影相结合，让大家体验了一把震撼的舞台效果。但是??在表演的过程中，背景干扰明显，执行机构会经常的出现在投影幕布上，影响整体的演??出效果。??／４１??图１．２皮影表演机器人??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｈａｄｏｗ?ｐｕｐｐｅｔ?ｓｈｏｗ?ｒｏｂｏｔ??３??
?大连交通大学工学硕士学位论文???（３）西安电子科技大学的皮影机器人??图１．３是西安电子科技大学设计的一款皮影机器人，此机器人的动力装置采用串联??执行机构控制皮影的三根控制杆实现不同表演动作，可以呈现出很好的舞台效果。此机??器人在全国大学生文艺会演专题节目中获得独家报道。??ｋ??，．，＼＼??图１．３西安电子科技大学皮影机器人??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｈａｄｏｗ?ｐｕｐｐｅｔ?ｒｏｂｏｔ?ｏｆ?Ｘｉｄｉａｎ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ??（４）北京工业大学的皮影表演交互平台??图１．４为北京工业大学研发的一款运用诸多现代科技的多点触控皮影表演交互平??台，通过触控技术完成观众与皮影之间的交互。此作品在２０１２年第七届北京文博会进??行展览。多点触控皮影表演交互平台加入了人机交互功能，增加了娱乐性，给人们带来??很好的体验效果［５］。??图１．４北京工业大学数字皮影交互平台??Ｆｉｇ．?１．４?Ｄｉｇｉｔａｌ?ｓｈａｄｏｗ?ｐｌａｙ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ?ｐｌａｔｆｏｒｍ?ｏｆ?Ｂｅｉｊｉｎｇ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??（５）大连现代博物馆的皮影交互平台??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PHM的STM32F4平衡力式继电器性能检测系统的设计与实现[J]. 郝晓红,王勇,张建芳,黄复清. 仪表技术与传感器. 2018(06)
[2]基于CAN总线的旋翼无人机喷洒模拟系统[J]. 张艳超,陈杨,李艺健,刘飞,何勇. 农业机械学报. 2018(01)
[3]基于深度信息局部二值模式特征的室内场景边缘检测[J]. 于莉洁,孙瑜亮,缪永伟. 计算机辅助设计与图形学学报. 2017(12)
[4]基于MBLBP旋转不变特征的AdaBoost人脸检测算法研究[J]. 亢洁,李珍,王晓东,李晓静. 陕西科技大学学报. 2017(04)
[5]浅析皮影戏的艺术价值与前景探究[J]. 董志铭. 美术教育研究. 2016(21)
[6]一种自适应加权HOG特征的人脸识别算法[J]. 胡丽乔,仇润鹤. 计算机工程与应用. 2017(03)
[7]基于模板匹配与线性预测的目标跟踪算法[J]. 闫增成,宋路. 吉林大学学报(信息科学版). 2015(05)
[8]LDBP和LBP特征融合的行人检测[J]. 欧阳瑞彬,王伟征,桂彦. 计算机工程与应用. 2016(12)
[9]基于多块局部二值模式特征和人眼定位的人脸检测[J]. 王小玉,张亚洲,陈德运. 仪器仪表学报. 2014(12)
[10]正交导轨垂直度误差标定方法的研究[J]. 赵磊,赵新华,王收军,刘彩霞. 机械设计与制造. 2014(09)
博士论文
[1]高速图像采集处理系统中若干关键技术的研究[D]. 宋燕星.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]监控视频中的行人再识别技术研究[D]. 王凯南.东南大学 2017
[2]基于图像处理的衣服尺寸在线测量系统[D]. 郑明智.西安工程大学 2017
[3]基于非物质文化遗产数字化保护的平台设计研究[D]. 曹亚苹.华东理工大学 2016
[4]多终端移动数字皮影交互系统的研究[D]. 蔡森.北京工业大学 2016
[5]基于拍照的银行卡卡号检测[D]. 杨芸芸.华中科技大学 2016
[6]静态图像下多特征融合的行人检测方法研究[D]. 欧阳瑞彬.长沙理工大学 2015
[7]基于机器视觉的塑料制品缺陷检测算法研究[D]. 张王黎.华南理工大学 2014
[8]基于稀疏表示的超分辨率图像重建算法研究[D]. 郭坦.重庆大学 2014
[9]手势运动检测与跟踪算法研究[D]. 张杰.辽宁大学 2013
[10]皮影艺术与动画结合的现状及发展探究[D]. 谢延楠.沈阳师范大学 2013
本文编号：3039144
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２皮影表演机器人??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｈａｄｏｗ?ｐｕｐｐｅｔ?ｓｈｏｗ?ｒｏｂｏｔ??
第一章绪论??（１）水晶石公司作品《桃花源记》??图１．１的作品《桃花源记》由水晶石公司进行制作，它开创了皮影数字化的先河，??把皮影表演同多媒体技术结合起来，人们可以欣赏精彩的皮影表演。它使用计算机强大??图像处理技术绘制精确的皮影人物，超高的运算速度完成人物故事表演。观众可以使用??电脑观看皮影表演，省去了制作皮影，操作皮影等一系列复杂程序。该片一经推出，便??受到热烈欢迎。但是《桃花源记》只供人们静态观看，观众无法修改剧中情节。??ｍａＨｉ？??图１．１桃花源记??Ｆｉｇ．?１．１?Ｐｅａｃｈ?ｂｌｏｓｓｏｍ?ｓｐｒｉｎｇ??（２）机器人大赛参赛作品皮影机器人??图１．２作品是在２０１８年第十八届机器人大赛中，某参赛队伍制作的皮影表演机器人。??它将现代科技与非物质文化遗产皮影相结合，让大家体验了一把震撼的舞台效果。但是??在表演的过程中，背景干扰明显，执行机构会经常的出现在投影幕布上，影响整体的演??出效果。??／４１??图１．２皮影表演机器人??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｈａｄｏｗ?ｐｕｐｐｅｔ?ｓｈｏｗ?ｒｏｂｏｔ??３??
?大连交通大学工学硕士学位论文???（３）西安电子科技大学的皮影机器人??图１．３是西安电子科技大学设计的一款皮影机器人，此机器人的动力装置采用串联??执行机构控制皮影的三根控制杆实现不同表演动作，可以呈现出很好的舞台效果。此机??器人在全国大学生文艺会演专题节目中获得独家报道。??ｋ??，．，＼＼??图１．３西安电子科技大学皮影机器人??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｈａｄｏｗ?ｐｕｐｐｅｔ?ｒｏｂｏｔ?ｏｆ?Ｘｉｄｉａｎ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ??（４）北京工业大学的皮影表演交互平台??图１．４为北京工业大学研发的一款运用诸多现代科技的多点触控皮影表演交互平??台，通过触控技术完成观众与皮影之间的交互。此作品在２０１２年第七届北京文博会进??行展览。多点触控皮影表演交互平台加入了人机交互功能，增加了娱乐性，给人们带来??很好的体验效果［５］。??图１．４北京工业大学数字皮影交互平台??Ｆｉｇ．?１．４?Ｄｉｇｉｔａｌ?ｓｈａｄｏｗ?ｐｌａｙ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ?ｐｌａｔｆｏｒｍ?ｏｆ?Ｂｅｉｊｉｎｇ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??（５）大连现代博物馆的皮影交互平台??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PHM的STM32F4平衡力式继电器性能检测系统的设计与实现[J]. 郝晓红,王勇,张建芳,黄复清. 仪表技术与传感器. 2018(06)
[2]基于CAN总线的旋翼无人机喷洒模拟系统[J]. 张艳超,陈杨,李艺健,刘飞,何勇. 农业机械学报. 2018(01)
[3]基于深度信息局部二值模式特征的室内场景边缘检测[J]. 于莉洁,孙瑜亮,缪永伟. 计算机辅助设计与图形学学报. 2017(12)
[4]基于MBLBP旋转不变特征的AdaBoost人脸检测算法研究[J]. 亢洁,李珍,王晓东,李晓静. 陕西科技大学学报. 2017(04)
[5]浅析皮影戏的艺术价值与前景探究[J]. 董志铭. 美术教育研究. 2016(21)
[6]一种自适应加权HOG特征的人脸识别算法[J]. 胡丽乔,仇润鹤. 计算机工程与应用. 2017(03)
[7]基于模板匹配与线性预测的目标跟踪算法[J]. 闫增成,宋路. 吉林大学学报(信息科学版). 2015(05)
[8]LDBP和LBP特征融合的行人检测[J]. 欧阳瑞彬,王伟征,桂彦. 计算机工程与应用. 2016(12)
[9]基于多块局部二值模式特征和人眼定位的人脸检测[J]. 王小玉,张亚洲,陈德运. 仪器仪表学报. 2014(12)
[10]正交导轨垂直度误差标定方法的研究[J]. 赵磊,赵新华,王收军,刘彩霞. 机械设计与制造. 2014(09)
博士论文
[1]高速图像采集处理系统中若干关键技术的研究[D]. 宋燕星.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]监控视频中的行人再识别技术研究[D]. 王凯南.东南大学 2017
[2]基于图像处理的衣服尺寸在线测量系统[D]. 郑明智.西安工程大学 2017
[3]基于非物质文化遗产数字化保护的平台设计研究[D]. 曹亚苹.华东理工大学 2016
[4]多终端移动数字皮影交互系统的研究[D]. 蔡森.北京工业大学 2016
[5]基于拍照的银行卡卡号检测[D]. 杨芸芸.华中科技大学 2016
[6]静态图像下多特征融合的行人检测方法研究[D]. 欧阳瑞彬.长沙理工大学 2015
[7]基于机器视觉的塑料制品缺陷检测算法研究[D]. 张王黎.华南理工大学 2014
[8]基于稀疏表示的超分辨率图像重建算法研究[D]. 郭坦.重庆大学 2014
[9]手势运动检测与跟踪算法研究[D]. 张杰.辽宁大学 2013
[10]皮影艺术与动画结合的现状及发展探究[D]. 谢延楠.沈阳师范大学 2013
本文编号：3039144
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