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基于隐马尔可夫模型的手势识别研究

基于隐马尔可夫模型的手势识别研究

作者：许杏华南理工大学

学位级别：硕士

近年来,手势作为人们与外界交流的重要方式之一,逐渐成为人机交互中一种新兴的交互方式。基于手势识别技术的人机交互方式是指:设计特定的手势,计算机通过分析能够识别该特定手势所表示的含义,并以此来传递信息和控制设备。本文对手势... 详细信息

近年来,手势作为人们与外界交流的重要方式之一,逐渐成为人机交互中一种新兴的交互方式。基于手势识别技术的人机交互方式是指:设计特定的手势,计算机通过分析能够识别该特定手势所表示的含义,并以此来传递信息和控制设备。本文对手势识别系统中的手势分割、手势跟踪、特征提取等模块进行研究,最后用隐马尔可夫模型HMM实现了动态手势识别。本文首先对基于视觉的手势分割进行分析。由于仅仅用高斯肤色模型进行分割时,手势分割结果受色度空间的影响较大且存在类肤色的影响,因此,提出了用手势的形状特征结合高斯肤色模型进行手势分割的方法。实验表明,该方法能够克服类肤色区域的影响,较好地分割出手势。手势分割出来后,本文采用粒子滤波算法进行跟踪。粒子滤波算法能够处理任意的非线性函数和非高斯分布的系统,对复杂背景下的目标跟踪具有较好的效果。为了解决粒子退化问题,提出了改变粒子权重的算法,以保证新加入的粒子具有较大的权重。本文对原来的粒子滤波算法和改进的算法进行仿真比较,实验结果表明改进后的算法具有更好的跟踪效果。本文根据分割和跟踪的结果对动态手势的位置、方向角、速率等特征进行提取,其中,速率用来判断运动手势的起止。然后用改进的Freeman链码对手势轨迹进行离散化。所选择的特征向量将作为隐马尔可夫模型（HMM）进行手势识别的输入参数。HMM可同时对空间特性和时间特性及其相关关系建立模型,具有时间规整的性能,是一种成熟的匹配技术。本识别系统对HMM进行初始化及参数训练,实现了对阿拉伯数字（0~9）的手势轨迹的识别;最后,为了使手势识别系统有较好的实时性和互动性,本文对HMM的输出结果形式进行了改进,既增强了用户体验,又提高了识别效率和正确率。根据实验效果可知,本系统基本达到了实时进行手势识别的功能。本识别结果用于人机交互系统中时,可以使用户具有更快更自然的用户体验。

关键词：人机交互手势识别高斯肤色模型粒子滤波隐马尔可夫模型

一种融合改进型AdaBoost和肤色模型的人脸检测方法

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计算机与数字工程 2018年第4期46卷 743-749页

作者：姚子怡张清勇李雪琪水果湖高级中学武汉430070 武汉理工大学自动化学院武汉430070

人脸检测是人脸信息处理领域中的一项关键技术,当图像中具有复杂背景或多人脸时,不能够快速准确地检测人脸,成为了人脸检测领域的重要的问题。论文首先提出了一种基于双阈值的改进型Ada Boost分类器算法,使用双阈值的弱分类器代替单阈... 详细信息

人脸检测是人脸信息处理领域中的一项关键技术,当图像中具有复杂背景或多人脸时,不能够快速准确地检测人脸,成为了人脸检测领域的重要的问题。论文首先提出了一种基于双阈值的改进型Ada Boost分类器算法,使用双阈值的弱分类器代替单阈值的弱分类器,从而提高单特征的分类能力,并给出了双阈值的搜索方法;其次提出了一种基于Harr特征的改进后的Ada Boost分类器融合YCb Cr空间高斯肤色模型的人脸检测方法,首先采用基于Harr特征的改进型Ada Boost人脸检测算法对输入图片进行预检测,再用基于高斯肤色模型的检测算法剔除误检的人脸区域。实验结果表明,该文提出的方法检测率高、误检率低,具有可靠的检测性能。

关键词：人脸检测 Harr特征改进型AdaBoost分类器 YCbCr色彩空间高斯肤色模型

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基于多肤色模型的人脸检测系统研究

电子测量技术 2015年第9期38卷 47-51页

作者：滕秋霞沈天飞杨金霄上海大学机电工程与自动化学院上海200072

对用于人脸检测系统的多种肤色模型进行了研究,详细分析了固定阈值分割法、高斯肤色模型法和最大类间方差法,并分别在加州理工大学彩色人脸库上进行了仿真实验。实验结果表明,在不同的光照条件和背景环境下,3种肤色模型分割效果并不一致... 详细信息

对用于人脸检测系统的多种肤色模型进行了研究,详细分析了固定阈值分割法、高斯肤色模型法和最大类间方差法,并分别在加州理工大学彩色人脸库上进行了仿真实验。实验结果表明,在不同的光照条件和背景环境下,3种肤色模型分割效果并不一致,而主要影响因素就是光照条件。通过大量数据分析,统计出3种模型能达到最好分割效果时的光照条件。结合Y通道信息,提出根据光照条件自动切换3种肤色模型的人脸检测算法。相对于过去单一肤色模型的人脸检测系统,本系统更稳定,更能适应环境。

关键词：人脸检测固定阈值分割法高斯肤色模型 Otsu

复杂背景下基于全景图像拼接的人脸检测算法研究

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复杂背景下基于全景图像拼接的人脸检测算法研究

作者：喻富湖南大学

学位级别：硕士

人脸检测最早应用于人脸识别领域内的人脸定位。它一般可描述为：给定静止或动态图像，判断其中是否有人脸;若有，将所有人脸从图像中分割出来，并确定每个人脸在图中的位置和大小。随着人脸识别应用背景逐渐复杂，人脸检测已发展成为... 详细信息

人脸检测最早应用于人脸识别领域内的人脸定位。它一般可描述为：给定静止或动态图像，判断其中是否有人脸;若有，将所有人脸从图像中分割出来，并确定每个人脸在图中的位置和大小。随着人脸识别应用背景逐渐复杂，人脸检测已发展成为一门独立的学科，备受世人的关注。它在人脸识别、视觉检索、智能监控、安全访问控制等领域有着非常重要的应用价值。本文主要根据近期参与的项目《基于视频的教室内授课与考试人员识别系统研究》来进行展开研究的，主要涉及图像拼接及人脸检测方面的知识。所以本文重点研究了复杂背景下基于全景图像拼接的人脸检测算法。针对项目对图像拼接技术的实际需要，提出了一种基于SIFT特征匹配的全景图像拼接算法。通过图像匹配技术及相关的图像拼接技术对，两幅及以上的视角图拼接成一幅全景图像。本文针对项目的要求对人脸检测算法进行了重点研究。首先，本文提出了一种基于肤色分割的人脸检测预处理算法。针对人脸肤色的聚类特性进行了研究，对不同的颜色空间进行肤色聚类结果对比，本文选择YCbCr空间。接着为了提高肤色及发色的聚类效果，采用了一种自适应光照补偿方法。并且通过建立高斯肤色模型，进行肤色相似度计算，并采用最佳阈值分割算法进行肤色及发色分割，最后通过数学形态学处理，剔除部分非肤色及发色区域。实验证明，本文提出的人脸检测预处理方法具有可行性和有效性。由于本文采集的图像都是复杂背景下的彩色人脸图像，存在很多噪声点，所以分割出的肤色及发色区域并不能直接准确定位人脸区域。基于该种情况，本文提出了一种结合人脸头发几何约束和人脸掩模的人脸检测算法。首先通过人脸与头发的几何位置关系进行人脸的粗检测，并获取人脸候选区域，然后对每个人脸候选区域采用改进的基于人脸掩模的人脸检测算法进行最终准确的人脸定位，实验证明，该方法对于复杂背景下的彩色人脸图像能够快速准确地检测出人脸。

关键词：人脸检测自适应光照补偿高斯肤色模型形态学处理人脸掩模

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基于积分图和粒子群优化的肤色分割

计算机工程与应用 2014年第21期50卷 171-174,237页

作者：朱志亮刘富国陶向阳刘晓山江西师范大学物理与通信电子学院南昌330022 江西省光电子与通信重点实验室南昌330022

为了更快地将肤色区域从图像中分割出来,在二维Ostu方法的基础上,提出了一种将积分图和粒子群优化相结合用于寻找最优分割阈值点的新方法。该方法通过对经过颜色补偿后的图片在YCb Cr颜色空间中用二维高斯肤色模型计算肤色概率图,根据二... 详细信息

为了更快地将肤色区域从图像中分割出来,在二维Ostu方法的基础上,提出了一种将积分图和粒子群优化相结合用于寻找最优分割阈值点的新方法。该方法通过对经过颜色补偿后的图片在YCb Cr颜色空间中用二维高斯肤色模型计算肤色概率图,根据二维Ostu算法确定粒子群优化的目标函数,将积分图的方法用于粒子群优化中目标函数的计算,在有效地获取最佳阈值点的同时减少了计算量。实验表明,该方法能有效并且快速地分割出肤色区域。

关键词：肤色分割高斯肤色模型 Ostu算法积分图粒子群优化

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基于级联支持向量机融合多特征的人脸检测

基于级联支持向量机融合多特征的人脸检测

作者：张小龙上海交通大学

学位级别：硕士

9.11事件后安全问题日益引起全球各国重视,基于生物特征的身份鉴别也越来越受关注。人脸作为一种常用的生物特征,相对于指纹、虹膜等生物特征具有非接触优良特性,这使得人脸识别在安保、刑侦、视频监控、社交等各种场合中应用广泛。作... 详细信息

9.11事件后安全问题日益引起全球各国重视,基于生物特征的身份鉴别也越来越受关注。人脸作为一种常用的生物特征,相对于指纹、虹膜等生物特征具有非接触优良特性,这使得人脸识别在安保、刑侦、视频监控、社交等各种场合中应用广泛。作为人脸识别的首要步骤,人脸检测直接影响识别的结果。人脸所处场景的千差万别,并且容易受到光照条件、人脸表情、头部姿态以及面部附属物遮挡等因素影响,因此人脸检测目前还是一个亟待解决的难题。本文提出一种结合肤色分割结合人脸图像的梯度、纹理特征的检测算法,克服上述各种不利因素影响。首先,针对人脸肤色的特点,在YIQ颜色空间对肤色样本聚类分析,分别建立I和Q分量高斯肤色模型,依据模型计算待检测图像每点的I、Q肤色概率值,形成肤色概率图,对两幅肤色概率图加权平均并二值化,形态学运算,最终分割出疑似肤色区域,作为人脸检测的预检测环节。然后,多种特征可以包含人脸图像的丰富信息,本文提出在人脸区域提取多种图像特征,包括HOG和LBP特征,前者提取人脸的梯度轮廓信息,后者提取人脸的纹理信息。鉴于两类特征的总维数较大,并不是所有的特征对人脸检测都有效,因此对它们分别作了特征选择,降低特征维数,不仅能节约计算时间和存储空间,而且还能提高后续分类器的泛化能力。最后,设计了基于级联分类器的多特征融合分类模型,采用训练方便快速、分类效果较好的SVM分类器算法,有效地把两种特征结合起来区别人脸和非人脸区域。级联分类器的第一级需要在优先保证检测率高、耗时短的前提下,尽量排除误检测、降低误检率,因此本文采用基于HOG特征的SVM分类器。而级联分类器的第二级分类器采用基于LBP特征的SVM分类器,再对第一级分类器的误检测进一步排除,最终使级联分类器具有较高检测率和较低误检率。本文研究的人脸检测算法在多个图像数据库上进行实验验证,实验结果表明本文的特征选择算法有效提升了特征的分辨性能,大幅减少了特征维数,提高检测效率。同时本文的级联分类器能很好地兼顾检测率、误检率以及检测速度,对不均匀光照、不同表情、各种姿态及部分遮挡条件下的人脸图像具有较好的鲁棒性。

关键词：人脸检测 SVM HOG特征 LBP特征高斯肤色模型特征选择特征提取

基于灰度积分投影与霍夫圆变换算法的人眼瞳距自动检测

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计算机系统应用 2022年第7期31卷 259-264页

作者：党媛媛华侨陈兆学上海理工大学健康科学与工程学院上海200093

人眼瞳距在视光学研究中和配置眼镜时都是需要精确测量的基础性参数,实现瞳距自动检测具有重要的应用价值,结合高斯肤色模型,提出一种基于灰度积分投影与霍夫圆变换算法的人眼瞳孔定位和瞳距计算方法.首先,通过二维伽马函数的自适应亮... 详细信息

人眼瞳距在视光学研究中和配置眼镜时都是需要精确测量的基础性参数,实现瞳距自动检测具有重要的应用价值,结合高斯肤色模型,提出一种基于灰度积分投影与霍夫圆变换算法的人眼瞳孔定位和瞳距计算方法.首先,通过二维伽马函数的自适应亮度校正方法对图像进行光照补偿预处理,在此基础上,利用肤色概率模型检测人脸并提取出面部区域.再运用灰度积分投影法,选取合适的阈值对眼部区域进行提取,经过一系列形态学图像处理,采用Canny边缘检测算子实现瞳孔边缘检测,最后通过Hough圆变换算法进行瞳孔定位,并对其中心距离进行计算.研究结果表明,该算法具有较快的瞳孔定位速度,能够较精确地实现瞳距自动测量,为瞳孔测距的智能化技术研究奠定了基础.

关键词：瞳距测量高斯肤色模型灰度积分投影 Hough圆变换

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复杂背景下的手势分割及掌心检测

工业控制计算机 2016年第1期29卷 109-110,115页

作者：潘丹丹柳灿雄聂建华安徽工业大学电气与信息工程学院安徽马鞍山243032 南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

在手势识别系统的研究中,手势分割与掌心检测是实时手势识别系统中的重要环节。介绍了一种快速的、鲁棒的手势分割与掌心检测方法。首先通过改进后的高斯肤色模型检测出肤色目标,然后综合运用手势的几何特征将手势与背景准确分离。最后... 详细信息

在手势识别系统的研究中,手势分割与掌心检测是实时手势识别系统中的重要环节。介绍了一种快速的、鲁棒的手势分割与掌心检测方法。首先通过改进后的高斯肤色模型检测出肤色目标,然后综合运用手势的几何特征将手势与背景准确分离。最后为了验证该方法的有效性,进行了不同背景、不同手势的提取实验。实验结果表明,该系统方法可行,可为下一步人机交互系统中的手势识别和理解打下良好的基础。

关键词：手势识别手势分割掌心检测高斯肤色模型几何特性

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利用Matlab实现人脸检测与人脸马赛克

安庆师范大学学报（自然科学版） 2019年第2期25卷 62-65页

作者：汪嘉明赵发友上海大学理学院

人脸检测是基于人的脸部特征信息进行身份检测的一种生物检测技术。马赛克,即用模糊的连续四方片状阴影对图片处理。本文利用Matlab软件,通过图像分割、腐蚀膨胀、图片放缩等基本方式对给定图片进行人脸检测,如确认为人脸则将其用矩形框... 详细信息

人脸检测是基于人的脸部特征信息进行身份检测的一种生物检测技术。马赛克,即用模糊的连续四方片状阴影对图片处理。本文利用Matlab软件,通过图像分割、腐蚀膨胀、图片放缩等基本方式对给定图片进行人脸检测,如确认为人脸则将其用矩形框出,并将框内的人脸自动打码,实现人脸检测和人脸马赛克。实验表明,本方法能成功检测出人脸,检测准确率高达96.05%;借助Matlab软件进行计时,每张600×400的照片完成人脸检测并马赛克过程不超过24s。

关键词： Matlab 人脸检测与人脸马赛克高斯肤色模型二值图像