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摄像头手势识别 概要设计说明书 成员： 1.引言 在人机接口的发展历程中，键盘是基于文本方式的初始用户接口，而鼠标的发明把我们带到一个图形用户接口的时代，然而，从某种程度上说，这些机械设备在自然直接交互方面是不方便和不适用的，因为这些设备很难进行3 D和高度自由的输入。随着计算机技术的迅猛发展，研究符合人际交流习惯的新颖人机交互技术变得异常活跃，也取得了可喜的进步，这些研究包括人脸识别、面部表情识别、唇读、头部运动跟踪、凝视跟踪、手势识别、以及体势识别等等。总的来说，人机交互技术已经从以计算机为中心逐步转移到以人为中心的多种媒体、多种模式的交互技术。本系统的目的针对基于计算机视觉的手势输入方法，识别自然手势，使人机交互更加灵活、方便。 编写目的 从该阶段开发正式进入软件的实际开发阶段，本阶段是为了说明对程序系统的设计考虑，包括程序系统的基本处理流程、程序系统的组织结构、模块划分、功能分配、接口设计、运行设计、数据结构设计和出错处理设计等。主要用于设计人员使用，为程序的详细设计提供基础。 1.2 项目背景 （1）本项目的名称是：摄像头手势识别 （2）本项目的任务提出者和开发者是信息学院08计算机系软件工程第四小组，用户是**企业的各部门人员及相关部门。 1.3 定义 在该概要中的出现的术语有: 总体设计 接口设计 数据结构设计 运行设计 VC++：visual c++ OpenCV: … 1.4参考资料 （1）孙丽娟，张立材，郭彩龙，基于视觉的手势识别技术，计算机技术与发展，vol.18,No.10,2008 （2）William T.Freeman, Michal Roth, Orientation Histograms for Hand Gesture Recognition, IEEE International Workshop on Automatic Face and Gesture Recognition, Zurich, June, 1995 (3)L Bretzner, I Laptev, Hand gesture recognition using multi-scale colour features,hierarchical models and particle filtering, IEEE International Conference on Automatic Face and Gesture Recognition, 2002 2．总体设计 2.1概述 本系统通过单目摄像头获取手势输入建立与计算机图像处理技术为基础的手语识别系统。系统首先检测数据流里是否有手势出现。如果检测到手势，则把手势图像从视频信号中分割出来；然后根据手势模型进行手势分析，包括特征提取和选择；最后根据模型参数对手势进行分类并根据需要生产手势描述。 根据系统功能，系统大致划分为以下四个部分（如图 1）： 图 1. 摄像头手势识别系统的基本构成 信息获取： 通过单目摄像头获取手势输入视频流； 预处理： 当获取到的手势信息转换成可用计算机处理的数字图像时，手势图像在生成、传输或变化过程中会受到各种因素的干扰和影响，因而图像会出现畸变。该模块的主要目的在于去除噪声，加强有用的信息，并对摄像头或其他因素所造成的退化现象进行复原； 特征提取和选择： 为了有效地实现分类识别，对原始数据进行变换，得到最能反映分类本质的特征。通过变换，把在由原始数据组成的高维测量空间转换到维数较低的特征空间； 分类决策： 在特征空间中用统计方法把被识别对象归为某一类别。在样本训练集基础上确定某个判决规则，使按这种判决规则对被识别对象进行分类所造成的错误识别率最小。 2.2 性能的要求 实时地从视频流中分割出手势； 能准确的识别出预定义的十种简单手势； 系统能扩展识别多种手势。 2.3 运行环境 运行本系统的计算机处理器要求在奔3以上，内存512MB以上。 支持的操作系统在Windows xp以上，支持的开发工具：Visual C++ 2010， OpenCV 3系统架构设计 3.1系统假设与约束 该系统对用户的限制少，使用中无需外加限制。但是由于其基于单目视觉的手势识别方法，环境因素对识别质量好坏影响比较大，因此该系统目前适用于室内环境干扰小的地方。视频输入通过简易摄像头就可以实现，不需要另外安装视频采集卡。 3.2总体设计 在本系统需要处理的数据量大，处理方法比较复杂，每个模块功能由若干子模块分别实现，其整体软件结构图如图 2所示。 3.3功能模块描述 信息获取： 通过单目摄像头获取手势输入视频流； 预处理： 对获取的数字图