基于Kinect的虚拟触控系统的设计

摘要

随着科技的不断发展，人工智能和人机交互技术在计算机技术中占有至关重要的地位。触摸屏已开始逐渐替代鼠标键盘等，成为人机交互的一个重要接口。但由于现在大多数触控屏存在操控受光线影响，屏幕尺寸适应范围窄，价格昂贵等缺点，同时在投影等演示用显示幕布上实现触控基本上是不可能的。为此本文设计了一种基于Kinect的新型虚拟触摸交互系统（以下简称本系统），能够有效的克服上述缺点。
　　首先搭建了Kinect实验平台，利用Kinect采集三维手势信息，进行肤色分割实验，去除干扰信息，从中提出仅仅包含手势的图像；然后基于人体形态学，从提取出的图像中找到指尖，同时进行动作判断；最后是采用CA算法对手指的路径滤波处理，实现平滑过渡。本系统将显示部分和识别触控部分分开，成功实现了虚拟触控功能。
　　本系统的两个关键技术分别是基于人体形态学的指尖识别算法和手势视觉跟踪滤波优化算法（CA模型）。指尖识别算法采用了样本训练，得到关于手势的特征分析，精确的提取出指尖信息。而滤波优化算法根据人体手势的运动特征，消除手势轨迹的抖动，增加了精确度。本文对比了CA模型及CV模型对机动目标跟踪效果及响应精度，发现CA模型滤波效果更好，结果更加拟合手指的原始动作，使实验效果更加精准。
　　对系统进行测试的结果表明，无论手势识别的响应速度还是准确率都达到设计要求，满足了人们正常的使用需求。并且在触摸精度方面更是比部分实体带有触摸屏的设备更高。

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