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研究生:李真忠
研究生(外文):Zhen-Zhong Li
論文名稱:運用立體視覺之指尖偵測與互動系統
論文名稱(外文):A Fingertip Detection and Interaction System Based on Stereo Vision
指導教授:張元翔張元翔引用關係
指導教授(外文):Yuan-Hsiang Chang
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:資訊工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:51
中文關鍵詞:攝影機校正深度資訊影像處理立體視覺
外文關鍵詞:Image processingCamera calibrationDepth informationStereo vision
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近年來,由於多媒體技術的不斷精進,使得人機互動的發展及多樣化更加的蓬勃,尤其在立體視覺方面,更是有相當多的運用。在本研究中,我們建立一套運用於立體視覺之指尖偵測的互動系統。本系統的流程包括攝影機校正、影像前置處理、指尖偵測以及指尖定位及深度資訊的計算。此外,我們呈現攝影機經過立體校正後之圖表結果及各項參數。在經過研究結果顯示,本系統在經過取得參數之攝影機下,能夠持續的偵測且定位出手指指尖部位,並且顯示出適當的深度資訊,在準確率上也有一定的展現。

In recent years, because of the progressing of multimedia technology, the development and variety of human-computer interaction comes rising. Especially in stereo vision, there is more and more application. In our research, we designed a interaction of fingertip detection based on stereo vision. Our system includes: camera calibration, image preprocessing, fingertip detection, and localization & depth calculate. In addition, we show the figure and parameter after stereo camera calibration. In our result, we demonstrated that we could detect and local fingertip continually, and display the depth information with accurate result.

目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 V
圖索引 VII
表索引 IX
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 相關研究 3
1.3 研究目的 4
1.4 論文架構 5
第二章 基礎理論 6
2.1 攝影機校正 6
2.2.1 影像座標系與成像平面座標系 7
2.2.2 攝影機座標系 8
2.2.3 世界座標系 9
2.2 膚色偵測(Skin Detection) 12
2.3 形態學處理(Morphological Processing) 14
2.3.1 膨脹 14
2.3.2 侵蝕 14
2.3.3 斷開 15
2.3.4 閉合 15
2.4 立體視覺模型與深度估算 16
第三章 研究方法 17
3.1攝影機校正 19
3.2 影像前置處理 (Image Preprocessing) 23
3.2.1 膚色偵測 24
3.2.2 形態學處理 25
3.3 指尖偵測 (Fingertip Detection) 26
3.3.1 輪廓搜尋 27
3.3.2 特徵點定義 28
3.4 深度計算 30
第四章 研究結果 31
4.1 實驗設備與開發環境 31
4.2 立體攝影機校正結果 33
4.3 手指指尖偵測結果分析 35
4.4 深度資訊準確率分析 36
第五章 討論 38
參考文獻 39

圖索引
圖1-1 Kinect 攝影機 1
圖1-2 Kinect內部攝影機所擷取之資訊示意圖 2
圖2-1 西洋棋盤校正板於攝影機校正示意圖 6
圖2-2 影像座標與成像平面座標系 7
圖2-3 攝影機座標系和世界座標系關係圖 8
圖2-4 透視投影模型和世界座標系 9
圖2-5 HSV色彩空間模型 13
圖2-6 立體視覺模型 16
圖3-1 「運用立體視覺之指尖偵測與互動系統」流程圖 18
圖3-2 攝影機校正流程圖 20
圖3-3 左右攝影機含棋盤的影像 21
圖3-4 Camera Calibration GUI – 1 22
圖3-5 Camera Calibration GUI – 2 22
圖3-6 前置處理之流程圖 23
圖3-7 典型的膚色偵測結果影像 24
圖3-8 典型之形態學處理結果影像 25
圖3-9 指尖偵測之流程圖 26
圖3-10 影像經過輪廓搜尋後結果 27
圖3-11 手指指尖夾角示意圖 29
圖3-12 影像透過 k-Curvature 演算法偵測出指尖之結果 29
圖3-15 左右影像指尖定位及深度計算結果 30
圖4-1 兩攝影機架攝圖 32
圖4-2 左右攝影機校正後之參數 33
圖4-3 經校正後各校正板相對於攝影機位置之示意圖 34
圖4-4 攝影機經立體校正後所得到的參數結果 34
圖4-5 左右視訊影像指尖於 20cm處偵測結果 35
圖4-6 左右視訊影像指尖於 90cm 處偵測結果 36

表索引
表4-1 研究設備及開發環境 32
表4-2 指尖之實際深度與系統估算深度比較表 37

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