基于指端标记的视频手指定位技术初步研究

论文摘要

新技术飞行模拟器基于虚拟现实技术,以立体头盔作为视景设备,数据手套作为交互设备;虽然具有体积小巧、成本低廉等优点,但是在舱内操作的逼真模拟方面还存在问题。主要是头盔影响了飞行员视线,无法看到手部位置;手套影响了飞行员触觉,力反馈不够真实。针对以上问题,本文研究了基于指端标记的视频手指定位技术,在不影响正常操作的触觉及力反馈的同时,准确定位手指空间位置,以求达到数据手套的定位跟踪功能,为人机交互提供基础。视频定位方法基于计算机视觉原理,以摄像机模型为核心。本文提出了基于Hough变换的直线精确检测改进算法,在计算摄像机模型前尽可能精确地标定图形特征信息;提出了基于消隐点的摄像机标定改进方法,在模拟器座舱这一特定应用环境中准确标定摄像机模型的各项参数。在摄像机模型确定的基础上,实现手指定位的主流程。对图像采集卡进行二次开发,完成必要的视频接入转换预处理工作,在简单动作情况下达到了令人满意的图像捕获速率;以彩色标记区分不同的手指,既降低了识别难度又省略了复杂的特征匹配过程,提高了整体定位速度;按多目视觉原理配置摄像机,实际采用4个摄像机合理布局,既减少了手指运动的限制又不会造成多个摄像机的协调控制负担。本文通过理论分析充分说明了定位方法的正确性和可行性;并经由实验对比进一步证明了定位方法各个模块的精确性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究情况
• 1.2.1 数据手套定位
• 1.2.2 “看穿”方案
• 1.2.3 视觉跟踪定位
• 1.3 研究目的
• 1.4 论文内容结构安排
• 第二章 定位方法总体设计
• 2.1 定位方法的具体手段
• 2.2 摄像机的配置方案
• 2.3 定位系统的框架结构
• 2.4 本章小结
• 第三章 图形图像预处理
• 3.1 灰度处理
• 3.2 去噪处理
• 3.3 基于HOUGH变换的直线精确检测改进算法
• 3.3.1 标准Hough 变换
• 3.3.2 改进的检测算法
• 3.3.3 实验结果与分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 摄像机标定技术
• 4.1 摄像机模型
• 4.2 基于消隐点的摄像机标定改进算法
• 4.2.1 相关说明
• 4.2.2 方法研究
• 4.2.3 标定原理
• 4.2.4 算法描述
• 4.2.5 实验分析
• 4.3 全局标定
• 4.4 本章小结
• 第五章 手指定位处理
• 5.1 视频接入转换预处理
• 5.1.1 视频接入
• 5.1.2 数据转换
• 5.2 标记点的识别
• 5.2.1 动态检测
• 5.2.2 色彩识别
• 5.2.3 区域划分
• 5.2.4 形心计算
• 5.3 标记点的定位
• 5.3.1 定位原理
• 5.3.2 定位算法
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 主要工作及创新点
• 6.2 成果总结
• 6.3 应用展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果及发表的学术论文