基于红外的墙面投影交互技术研究

发布时间：2017-11-30 10:14

本文关键词：基于红外的墙面投影交互技术研究

【摘要】：随着计算机和互动多媒体技术的发展,人们对人机交互的需求越来越多,要求也越来越高。人们不再满足于通过外设实现与计算机的交互,而是需要一种更自然的交互方式。为了研究并设计一款结构简单、容易实现、成本较低的投影交互系统,使其可应用于游戏、娱乐、广告等互动领域。本文采用红外摄像头、投影仪等先进的交互设备,着重研究了运动人体目标检测、运动目标轮廓提取和运动人体行为识别等人机交互关键技术,最终实现基于红外的墙面投影交互系统。本文主要研究成果如下： (1)针对场景中运动人体目标检测问题,研究并提出了基于改进的混合高斯背景模型的背景减除法。首先对采集的视频图像进行中值滤波,减少噪声对检测结果的影响；之后建立混合高斯背景模型,通过改进混合高斯背景模型的更新率,使前N帧的更新率大于之后的更新率,快速建立起混合高斯背景模型；然后将视频图像与背景模型进行相减,检测出运动目标区域；最后对检测出的运动目标区域进行腐蚀膨胀处理,提高检测结果的准确性。实验结果表明,该基于背景减除法的运动目标检测方法是可行有效的。 (2)针对运动人体目标轮廓提取的问题,研究并提出了一种基于改进的Sobel边缘检测算子的运动人体目标轮廓提取的方法。首先通过形态学膨胀算法将运动人体目标接触的背景点合并到人体目标中,从而使运动人体目标边界向外扩张,实现人体目标轮廓边缘的连接；在此基础上针对Sobel边缘检测算子只检测水平和垂直两个方向边缘的缺点,提出增加6个方向模板的改进方法,最终实现对运动人体目标轮廓的有效检测与提取。实验结果表明,该Sobel边缘检测算子的运动人体目标轮廓提取方法是可行有效的。 (3)针对运动人体行为识别的问题,研究并提出基于隐马尔科夫模型的人体行为识别方法。首先研究了隐马尔科夫模型的理论基础,包括其数学背景、模型定义以及隐马尔科夫模型需要解决的三个问题；之后建立人体行为的隐马尔科夫模型；再对模型中的参数进行估计与训练；最后对目标人体的动作分类。实验结果表明,该方法对运动人体行为的识别是可行有效的。 (4)设计并实现了基于投影仪、红外摄像头等先进设备的投影交互系统。为了完成自然、友好的用户与场景交互,以提高用户的体验,基于本文提出的运动人体目标检测、运动人体目标轮廓提取、运动人体行为识别方法,设计并实现了基于红外的墙面投影交互系统。该系统细分为视景仿真、运动人体目标检测、行为识别、场景交互、音频特效等五个重要模块,最终完成基于红外的墙面投影交互系统。该投影交互系统原型已经在实验室稳定运行,运行效果良好。
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP391.41

【参考文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 王亮生,程荫杭;一种改进的基于混合高斯分布模型的自适应背景消除算法[J];北方交通大学学报;2003年06期

2 周培德,付梦印,张长江;红外图像边缘提取的随机阈值方法[J];兵工学报;2005年02期

3 潘东杰;邓涛;;一种基于阈值分割的红外图像边缘检测方法[J];电子科技;2010年06期

4 吴秋霞;邓飞其;康文雄;;基于模糊积分融合的复杂场景下人体行为识别[J];华南理工大学学报(自然科学版);2012年01期

5 朱旭东;刘志镜;;基于主题隐马尔科夫模型的人体异常行为识别[J];计算机科学;2012年03期

6 赵雪松,陈淑珍;综合全局二值化与边缘检测的图像分割方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年02期

7 陈众,李祖枢,李剑;基于HVS特性的图像边缘锐化方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年11期

8 武汇岳;张凤军;刘玉进;戴国忠;;基于视觉的手势界面关键技术研究[J];计算机学报;2009年10期

9 韩磊;李君峰;贾云得;;基于时空单词的两人交互行为识别方法[J];计算机学报;2010年04期

10 万缨;韩毅;卢汉清;;运动目标检测算法的探讨[J];计算机仿真;2006年10期