基于加速度传感器的手势识别系统设计与实现开题报告

 2020-02-18 07:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1研究目的及意义

人机交互技术的发展,为人使用计算机和计算机应用于人类提供了一个重要的发展平台。人机交互技术不但使人们的生活更加便利,成为了人们日常生活中不可缺少的一部分,而且还促进了计算机智能化的发展。人机交互主要是指人与计算机之间采用某种约定的语言,用一定的交互方式互相通信,以完成特定的目标。传统的人机交互方式主要有鼠标、键盘和显示器等。随着科技的不断发展,计算机的形式变得多样化,传统的人机交互方式已经难以满足要求,这促进了智能化人机交互研究的不断发展。智能人机交互方式主要包括语音交互、个体特征交互、身体语言交互等方面。语音会向四面八方传播,难以控制方向性,这是语音交互自身难以克服的缺点。所以,语音交互对环境要求苛刻,在人多嘈杂有噪音的环境中难以识别准确,并且在多人共同说话时,不能分辨发出指令的主体。个体特征交互主要包括指纹识别、虹膜识别、掌纹识别等。这种交互方式主要用于在安全性较高的领域识别人的身份,不适用于交互命令复杂的环境。利用人的身体语言来传达用户的意思是当前人机交互研究中的一个热点。人的身体语言主要包括人整个身体的运动或者某个部位的运动,如手部运动、眼部运动、头部运动、腿部运动等。手与眼睛、大脑被称为让人具有高度智慧的三个重要器官。利用手势进行交互,可以像大脑、眼睛一样灵活,表达的意思多变。而且,在现实世界中,绝大部分的交互都只靠两只手和两只眼睛完成的。因此,利用手势进行交互将会成为人机交互方式的重要组成部分之一。

目前已经产生了各种各样的人机交互技术来实现手势识别,如基于触觉的人机交互技术、基于计算机视觉的人机交互技术、基于运动传感器的人机交互技术等。目前,基于触觉的人机交互技术已经广泛应用在智能手机、平板等电子产品中。但是,这种技术必须要手与触摸屏接触,而且范围受到触摸屏大小的限制。就人机交互的发展来看,触控只是初级的交互,非接触式的肢体识别才是更加智能的方式。基于计算机视觉的人机交互技术需要摄像头等外部设备,识别的区域也仅限在摄像头所能覆盖的范围之内,并且不能受到其他物体的遮挡,还受到所处环境的光线强度和背景的影响。这些不利条件,使基于视觉的交互技术难以在生活中应用。针对这些问题,本课题考虑借助常见的加速度传感器体积小、质量轻、反应灵敏等特性,探索利用加速度传感器实现一种便利、低成本、高可靠性并且易于推广的手势识别技术。

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2. 研究的基本内容与方案

手势识别终端的总体设计框架主要分为两大部分:硬件设计和软件设计。硬件设计是软件设计的基础,软件设计是充分发挥硬件功能的保证,二者相互依赖。

硬件设计主要包括各个元器件的选型和相关电路的设计。在硬件设计的过程中,要充分考虑总体设计要求。在保证能实现基本功能的基础上,还要考虑续航等因素的影响,并要符合人的使用习惯,达到人机友好的效果。

软件设计分为两个部分:手势识别算法的设计和软件架构设计。手势识别算法设计主要是实现手势识别这一基本功能。软件架构设计主要是整个手势识别终端的程序设计,包括各个状态之间的转换、各个状态下的低功耗处理、传感器驱动以及手势识别算法的程序实现等方面。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需理论基础。确定方案,完成开题报告。

第4-5周:熟悉掌握基本理论,完成英文资料的翻译,熟悉开发环境。

第6-9周:编程实现各算法,并进行仿真调试。

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4. 参考文献(12篇以上)


[1] jagtap,varsha suresh ."an accelerometer based digital pen with trajectory recognition algorithm for handwritten digit and gesture recognition." ieee transactions on industrial electronics 59.7(2012):2998-3007.

[2] nishihara h k . hand-gesture recognition method[j]. 2017.

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