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研究生:許育豪
研究生(外文):HSU,YU-HAO
論文名稱:使用Android手機實現手勢辨識
論文名稱(外文):An Implementation of Gesture Recognition Using Android Smart phone
指導教授:薛雲太
指導教授(外文):HSUEH,YUN-TAI
學位類別:碩士
校院名稱:南台科技大學
系所名稱:電子工程系
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:102
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:40
中文關鍵詞:Android、OpenCV、邊緣偵測、手勢辨識
外文關鍵詞:Android,OpenCV,Edge detection,Gesture recognition
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隨著科技的進步,近年來已研發出可以手勢控制的電器產品,此類產品因其使用之方便性,衝擊該類產品人機介面之設計,如 X-box Kinect.因此以手勢來實現人機互動是目前最熱門之研究主題之一。目前人們習慣使用按鍵或觸控方式來控制電器產品,未來將以電腦視覺為主讓電器產品來熟悉人類的動作,由此來進行人機互動控制電器產品。
本文使用Android 智慧型手機建立一套手勢辨識系統,而實作中採用兩種方法,第一種使用手機內建 Camera拍攝出來的圖片做影像處理經由程式進行邊緣偵測,最後再與手勢資料庫比對所拍攝出來的手勢,實作上我們新增按鈕當程式偵測按鈕按下時則 Camera 會執行拍攝,每拍完一張圖片後即時做影像處理,邊緣偵測部分係使用OpenCV 函式庫 cvCanny來使圖片轉為邊緣化的黑白影像,邊緣偵測以後要作特徵提取,當特徵提取完畢以後再來要作特徵描述,特徵描述的目的是要讓之後的特徵比對(Match)可以作判別,特徵比對後出來的數值越大則表示相似度越高,相反則相似度越低,如此一來即可判別手勢進而達到人機溝通之目的,而第二種方法則是一開始先找出手勢的最大輪廓,之後即可算出中心點以及各手指合理之角度,再來尋找指尖等待指尖找到以後就可以為手指標上對應之名子,最後再把中心點與各個指尖畫上線以及畫上指尖的點,這樣一來只要手勢做出來就可以為手勢做辨別。
本研究以手語(sign language)圖庫作為標準手勢資料庫,如此本研究之成果除可作為手勢控制外亦可應用於與瘖啞耳聾人士之溝通,更能使瘖啞耳聾人士可以以其熟悉之手語使用或控制電器產品。
With the advance of technology in recent years, some electronic products which can be controlled by gesture have been developed, and have a lot of impact on the design of user interface of their kind, such as X-box Kinect game console. Therefore, using gesture to fulfill man–machine interaction has been one of the hottest research topic. So far, people are used to use buttons, keyboard or touch panel to control electronic products. In the near future, electronic products will use computer vision which can recognize human gesture to interact with human.
In this paper, we use the android smart phone to implement a gesture recognition system. Eclipse integrate development environment is used to developandroid program, and OpenCV library is used to do image processing . Implemented in two ways, First method the image to be processed is taken by the camera built in the android smart phone. First of all, edge detection is applied to the image to form an edge detected image, and then the edge detected image is compared with the standard gesture image library. In practice, five image are taken every second, and each image is processed immediately right after been taken. The process of image is as follows: firstly, convert the image to OpenCV image buffer, secondly, using OpenCV cvCanny API to edge detect the image, thirdly, normalize the image obtained in the previous step to be able to be compared to the standard gesture library, and finally compare to the standard gesture library , a cross correlation is used to calculate the similarity of the edge detected image and image in the standard gesture library. The higher the cross correlation is, the higher similarity is. Therefore, the gesture recognition can be obtained by this way, and achieve man-machine interaction. The second method , First find the gesture biggest contour following can calculate the center point, each finger and reasonable angle ,after find fingertips and labeled with names of the corresponding, finally the center point with each finger painting on the line and painting on fingertips, as a result ,gesture recognition can be done.
In this study, we use sign language images as the standard gesture library, so the result of this study can be applied to both gesture control and communication between the deaf and the mute. And also allow the deaf and the mute can use their already familiar sign language to control or use electronic products.
摘要 1
Abstract 4
致謝 6
目錄 7
圖目錄 10
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的 1
1.3 論文架構 2
第二章 手勢辨識原理 3
2.1 影像構成 3
2.2 灰階影像 4
2.3 邊緣偵測 4
2.3.1 邊緣偵測簡介 4
2.3.2 邊界及邊界點 5
2.3.3 梯度的計算 6
2.3.4 計算梯度之方式 6
2.3.5 各邊緣偵測種類及介紹 8
2.3.6 理想的邊緣偵測方式 8
2.3.7 Canny邊緣偵測 9
2.3.8 Canny的邊緣偵測器原理 10
2.3.9 Canny 邊緣偵測濾波演算法步驟 10
2.4 特徵提取 11
2.4.1 邊緣 11
2.4.2 角 11
2.4.3 脊 11
2.4.4 區域 11
2.5 Fast特徵偵測 12
2.6 特徵描述 13
2.7 特徵比對 13
2.7.1 角偵測 13
2.8 OpenCV 14
2.8.1 OpenCV應用領域 14
2.8.2 OpenCV使用之程式語言 15
2.9 Android智慧型手機 15
2.10 Android平台架構 16
2.11 人機互動 17
2.11.1 人機介面 17
2.11.2 互動模式 18
第三章 系統架構與流程 19
3.1 開啟Camera架構流程 20
3.2 邊緣偵測架構流程 21
3.3 特徵提取之架構流程 22
3.4 特徵描述之架構流程 23
3.5 特徵比對 24
3.6 最大輪廓之流程與架構 25
3.7 尋找手掌中心點及角度 26
3.8 尋找指尖架構與流程 27
3.9 為手指命名架構與流程 27
第四章 研究方法 29
4.1 特徵辨識法 29
4.1.1 Camera拍攝 29
4.1.2 邊緣偵測 29
4.1.3 特徵提取 30
4.1.4 特徵描述與比對 31
4.2 手指辨識法 31
4.2.1 尋找最大輪廓 31
4.2.2 尋找中心點 32
4.2.3 尋找指尖 33
4.2.4 命名手指 34
4.2.5 畫出手指名稱 34
第五章 問題與討論 37
第六章 結論及未來展望 38
6.1 結論 38
6.2 未來展望 38
參考文獻 40
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1. 34. 盧文民、何東興與高博瑜,智慧資本與軍民通用科技發展專案績效關聯性之研究,長庚人文社會學報,第5卷第1期,頁159-195,2012。
2. 34. 盧文民、何東興與高博瑜,智慧資本與軍民通用科技發展專案績效關聯性之研究,長庚人文社會學報,第5卷第1期,頁159-195,2012。
3. 31. 劉祥熹、涂登才與羅建昇,從關係價值與關係品質觀點探討品牌形象對消費者滿意度與忠誠度之影響:臺灣筆記型電腦產業為例,管理學報,第27卷第3期,頁225-245,2010。
4. 31. 劉祥熹、涂登才與羅建昇,從關係價值與關係品質觀點探討品牌形象對消費者滿意度與忠誠度之影響:臺灣筆記型電腦產業為例,管理學報,第27卷第3期,頁225-245,2010。
5. 30. 劉春初、鄧瑜旻與王澤宇,服務品質、品牌形象、顧客滿意度與再購意願之關係:以國際品牌行動電話為例,中華管理學報,第10卷第4期,頁17-38,2009。
6. 30. 劉春初、鄧瑜旻與王澤宇,服務品質、品牌形象、顧客滿意度與再購意願之關係:以國際品牌行動電話為例,中華管理學報,第10卷第4期,頁17-38,2009。
7. 27. 湯玲郎、邱文瑛與邱嘉萍,服務品質、關係品質與顧客價值對顧客滿意度之關聯性研究 - 以大學推廣教育機構為例,品質學報,第19卷第4期,頁325-337,2012。
8. 27. 湯玲郎、邱文瑛與邱嘉萍,服務品質、關係品質與顧客價值對顧客滿意度之關聯性研究 - 以大學推廣教育機構為例,品質學報,第19卷第4期,頁325-337,2012。
9. 23. 郭亭亞,消費者對品牌形象、服務品質及滿意度之看法研究:以T珠寶公司為例,商業現代化學刊,第6卷第1期,頁251-275,2011。
10. 23. 郭亭亞,消費者對品牌形象、服務品質及滿意度之看法研究:以T珠寶公司為例,商業現代化學刊,第6卷第1期,頁251-275,2011。
11. 19. 張廖麗珠,遊客對鹿港鎮旅遊意象、旅遊品質、知覺價值與再遊意願之研究,休閒產業管理學刊,第3卷第1期,頁62-80,2010。
12. 19. 張廖麗珠,遊客對鹿港鎮旅遊意象、旅遊品質、知覺價值與再遊意願之研究,休閒產業管理學刊,第3卷第1期,頁62-80,2010。
13. 18. 張景盛、蔡岳展、徐村和、黃俊英、藍宜亭與陳卜僑,品牌形象與顧客滿意對再購意願之影響:以台灣啤酒為例,正修學報,第23期,頁197-210,2010。
14. 18. 張景盛、蔡岳展、徐村和、黃俊英、藍宜亭與陳卜僑,品牌形象與顧客滿意對再購意願之影響:以台灣啤酒為例,正修學報,第23期,頁197-210,2010。
15. 10. 李春長,媒體資訊、搜尋成本、品牌形象對消費者委託房屋仲介業意願之研究,商管科技季刊,第10卷2期,頁365-394,2009。