手勢(shì)識(shí)別技術(shù)原理及解決方案

時(shí)間：2020-08-17 09:30:02

關(guān)鍵字： NXP 手勢(shì)識(shí)別

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[導(dǎo)讀] 　　手勢(shì)識(shí)別對(duì)于我們來(lái)說(shuō)并不陌生，手勢(shì)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(wú)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(shì)識(shí)別控制功能，必

　　手勢(shì)識(shí)別對(duì)于我們來(lái)說(shuō)并不陌生，手勢(shì)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(wú)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(shì)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(shì)識(shí)別可以帶來(lái)很多的好處，功能炫酷，操作方便，在很多應(yīng)用場(chǎng)合都起到了良好的助力功能。

　　手勢(shì)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展

　　說(shuō)起手勢(shì)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(shì)識(shí)別以及三維手勢(shì)識(shí)別。

　　早期的手勢(shì)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(guò)普通攝像頭拍出場(chǎng)景后，得到二維的靜態(tài)圖像，然后再通過(guò)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(shì)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(shì)識(shí)別，三維手勢(shì)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(shì)和動(dòng)作。三維手勢(shì)識(shí)別也是現(xiàn)在手勢(shì)識(shí)別發(fā)展的主要方向。不過(guò)這種包含一定深度信息的手勢(shì)識(shí)別，需要特別的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。常見的有通過(guò)傳感器和光學(xué)攝像頭來(lái)完成。

　　手勢(shì)識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)

　　手勢(shì)識(shí)別中最關(guān)鍵的包括對(duì)手勢(shì)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(shì)動(dòng)作捕捉主要是通過(guò)光學(xué)和傳感器兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。手勢(shì)識(shí)別推測(cè)的算法，包括模板匹配技術(shù)（二維手勢(shì)識(shí)別技術(shù)使用的）、通過(guò)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)。

　　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(shì)識(shí)別大約有三種：

　　1、結(jié)構(gòu)光（Structure Light），通過(guò)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(guò)由于以來(lái)折射光的落點(diǎn)位移來(lái)計(jì)算位置，這種技術(shù)不能計(jì)算出精確的深度信息，對(duì)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(guò)CMOS傳感器來(lái)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(shì)識(shí)別功能的三維攝像頭。

　　3、多角成像（MulTI-camera），現(xiàn)在手勢(shì)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(guò)比對(duì)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(lái)計(jì)算深度信息，從而多角三維成像。

　　簡(jiǎn)單介紹兩個(gè)手勢(shì)識(shí)別解決方案：

　　1、基于NXP LPC824 和 Vishay VCNL4020 的手勢(shì)識(shí)別方案

　　推出基于NXP LPC824 和 Vishay VCNL4020 的手勢(shì)識(shí)別方案，可以判斷手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的方向。

　　功能框圖

　　功能描述

　?、?手勢(shì)識(shí)別，LCD 顯示手勢(shì)運(yùn)動(dòng)方向

　?、?兼容 arduino 接口

　?、?VCNL4020 感應(yīng)光線強(qiáng)度變化

　?、?集成調(diào)試器，無(wú)需第三方調(diào)試器

　　重要特征

　?、?VSMF2890RGX01 發(fā)射紅外光

　?、?LPC824M201JHI33 運(yùn)行手勢(shì)識(shí)別算法