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深度剖析:手勢識(shí)別技術(shù)原理及解決方案

發(fā)布時(shí)間:2016-12-26 責(zé)任編輯:sherry

 【導(dǎo)讀】手勢識(shí)別對于我們來說并不陌生,手勢識(shí)別技術(shù)很早就有,目前也在逐漸成熟,現(xiàn)在大部分消費(fèi)類應(yīng)用都在試圖增加這一識(shí)別功能,無論是智能家居,智能可穿戴以及VR 等應(yīng)用領(lǐng)域,增加了手勢識(shí)別控制功能,必能成為該應(yīng)用產(chǎn)品的一大賣點(diǎn)。手勢識(shí)別可以帶來很多的好處,功能炫酷,操作方便,在很多應(yīng)用場合都起到了良好的助力功能。
 
  手勢識(shí)別技術(shù)的發(fā)展
 
  說起手勢識(shí)別技術(shù)的發(fā)展,可以粗略分為兩個(gè)階段:二維手勢識(shí)別以及三維手勢識(shí)別。
 
  早期的手勢識(shí)別識(shí)別是基于二維彩色圖像的識(shí)別技術(shù),所謂的二維彩色圖像是指通過普通攝像頭拍出場景后,得到二維的靜態(tài)圖像,然后再通過計(jì)算機(jī)圖形算法進(jìn)行圖像中內(nèi)容的識(shí)別。二維的手型識(shí)別的只能識(shí)別出幾個(gè)靜態(tài)的手勢動(dòng)作,而且這些動(dòng)作必須要提前進(jìn)行預(yù)設(shè)好。
 
  相比較二維手勢識(shí)別,三維手勢識(shí)別增加了一個(gè)Z軸的信息,它可以識(shí)別各種手型、手勢和動(dòng)作。三維手勢識(shí)別也是現(xiàn)在手勢識(shí)別發(fā)展的主要方向。不過這種包含一定深度信息的手勢識(shí)別,需要特別的硬件來實(shí)現(xiàn)。常見的有通過傳感器和光學(xué)攝像頭來完成。
 
  手勢識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)
 
  手勢識(shí)別中最關(guān)鍵的包括對手勢動(dòng)作的跟蹤以及后續(xù)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理。關(guān)于手勢動(dòng)作捕捉主要是通過光學(xué)和傳感器兩種方式來實(shí)現(xiàn)。手勢識(shí)別推測的算法,包括模板匹配技術(shù)(二維手勢識(shí)別技術(shù)使用的)、通過統(tǒng)計(jì)樣本特征以及深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
手勢識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)
根據(jù)硬件實(shí)現(xiàn)方式的不同,目前行業(yè)內(nèi)所采用的手勢識(shí)別大約有三種:
 
  1、結(jié)構(gòu)光(Structure Light),通過激光的折射以及算法計(jì)算出物體的位置和深度信息,進(jìn)而復(fù)原整個(gè)三維空間。結(jié)構(gòu)光的代表產(chǎn)品有微軟的Kinect一代。不過由于以來折射光的落點(diǎn)位移來計(jì)算位置,這種技術(shù)不能計(jì)算出精確的深度信息,對識(shí)別的距離也有嚴(yán)格的要求。
 
  2、光飛時(shí)間(TIme of Flight),加載一個(gè)發(fā)光元件,通過CMOS傳感器來捕捉計(jì)算光子的飛行時(shí)間,根據(jù)光子飛行時(shí)間推算出光子飛行的距離,也就得到了物體的深度信息。代表作品為Intel帶手勢識(shí)別功能的三維攝像頭。
 
  3、多角成像(MulTI-camera),現(xiàn)在手勢識(shí)別領(lǐng)域的佼佼者Leap MoTIon使用的就是這種技術(shù)。它使用兩個(gè)或者兩個(gè)以上的攝像頭同時(shí)采集圖像,通過比對這些不同攝像頭在同一時(shí)刻獲得的圖像的差別,使用算法來計(jì)算深度信息,從而多角三維成像。
 
  簡單介紹兩個(gè)手勢識(shí)別解決方案:
 
  1、基于NXP LPC824 和 Vishay VCNL4020 的手勢識(shí)別方案
 
  推出基于NXP LPC824 和 Vishay VCNL4020 的手勢識(shí)別方案,可以判斷手勢運(yùn)動(dòng)的方向。
 
  功能框圖
功能框圖
功能描述
 
 ?、?手勢識(shí)別,LCD 顯示手勢運(yùn)動(dòng)方向
 
 ?、?兼容 arduino 接口
 
  ③ VCNL4020 感應(yīng)光線強(qiáng)度變化
 
  ④ 集成調(diào)試器,無需第三方調(diào)試器
 
  重要特征
 
 ?、?VSMF2890RGX01 發(fā)射紅外光
 
  ② LPC824M201JHI33 運(yùn)行手勢識(shí)別算法
 
 ?、?LPC11U35FHI33 為調(diào)試器
 
  2、基于PAJ7620U2智能隔空手勢解決方案
 
  原相科技(Pixart)為CMOS光感應(yīng)用集成電路領(lǐng)導(dǎo)廠商,產(chǎn)品特點(diǎn)為低功耗、準(zhǔn)確性、小尺寸及低成本。
 
  功能框圖
功能框圖
PAJ7620U2是一種光學(xué)數(shù)組式傳感器,以使復(fù)雜的手勢和光標(biāo)模式輸出。
 
  主要特征
 
  •內(nèi)置光源和環(huán)境光抑制濾波器 集成的LED,鏡頭和手勢傳感器在一個(gè)小的立方體模塊。能在黑暗或低光環(huán)境下工作,減少環(huán)境光干擾。
 
  •內(nèi)置手勢識(shí)別支持9個(gè)手勢類型和輸出的手勢中斷和結(jié)果,大大節(jié)省了系統(tǒng)的電源。
 
  •支持率為240Hz的報(bào)告可程序設(shè)計(jì)手勢中斷喚醒系統(tǒng)。
 
  產(chǎn)品應(yīng)用
 
  后視鏡、車載中控、HUD、智能眼鏡、機(jī)器人、VR、幼教類產(chǎn)品。。等等。
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