基于手机手势识别的通用控制研究

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在信息时代中,“普适计算”得到了广泛的应用,通过普适计算从而可以提供设备的利用率,使人们在生活中得到的服务更方便、更加有效。人机交互是普适计算研究中最热点的课题之一,而自然手势的识别又是人机交互中研究的热点之一。本文研究的主要目的是把自然手势识别的结果应用到人机交互的接口中,从而实现更加自然、和谐的人机交互。比如我们可以将手势识别应用于智能监控、场景服务、虚拟现实、三维设计、可视化、医学研究等研究领域。通过这些研究成果的应用,可以实现良好的社会和经济效益。  本文研究的是基于“普适计算”的环境下,实现用手机示意的识别自然手势的新型媒体控制界面和基于手机蓝牙数据传输服务的通用控制。用户通过挥动个人的手机表达操作意图,由手机内置三轴加速度传感器获取相应的手势数据,利用手机蓝牙将手势数据模式实时传输至服务器,服务器获取手势数据模式进行实时手势识别,将手势识别结果匹配通用控制命令,最后实现通用控制系统简单方便的操作。本文包括以下方面的工作:  首先:本文通过充分挖掘和利用通用的手机的功能,将手机作为系统的交互设备。与别的设备相比更加方便、实用,体现了普适计算普遍适用的优点。设计和实现了基于手机的加速度数据采集与蓝牙数据传输软件。  其次:通过阅读国内外手势识别相关文献,选择DTW,HMM和SVM三个经典的识别算法对用户手势做训练模型实验对比。对这三个算法的训练样本需求数量,训练时间复杂度和训练预处理的分析,从中选用最简单的DTW算法作为系统的识别算法,然后将此算法改进为DTW-MT算法。实验证明:选用DTW-MT算法为系统的最佳识别算法,基于5个模板的DTW-MT算法识别一个样本所需的时间为14.4ms,该识别算法能够有效的减少用户在实际操作中更换模板的频率,提高平均识别准备率,对手机的几种通用手势的平均识别率能够达到98.2%,此算法用于通用控制系统中,能够实现实时识别与通用控制。  最后:本文将手机加速度和蓝牙模块结合DTW-MT手势识别算法实现了两个通用控制系统:(1)基于手机手势识别的新型媒体控制界面,本系统实现用户对新型媒体机的简单、方便、实用的通用控制,用户只需挥动手机就能够实现媒体机的播放目录切换,快进,增加或者减少声音等;(2)基于手机蓝牙数据传输服务的通用控制系统,本系统实现用户用手机访问服务器上的文件,并通过手势识别的方式来获取服务器上的文件或者对文件进行简单的操作,比如通过挥动手机可以实现服务器上文件的传输,复制和删除操作。  本文实现手机功能结合手势识别算法的两个通用控制系统,能够为用户提供简单、方便的通用控制操作。
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