立體雙目視覺原理及其在手勢識別中的應用研究.pdf

1、隨著信息技術的發(fā)展，三維場景重建技術得到了長足的進步，被廣泛的應用于虛擬現(xiàn)實、機器人避障、無人機飛行等領域，手勢作為一種自然的人機交互方式有著良好的用戶體驗受到人們越來越多的關注和研究，引入立體視覺技術使得手勢識別不再局限于二維平面，有著更加良好的識別效果，并且可以識別三維手勢。
　　雙目立體視覺在獲取三維深度信息方面有著成本低廉、數據易于獲取、非接觸式的優(yōu)點，但處理算法比較復雜。傳統(tǒng)基于中央處理器(CentralProcessi

2、ng Unit，CPU)、圖形處理器（Graphics Processing Unit，GPU）和數字信號處理(Digital Signal Processor，DSP)的處理平臺難以滿足圖像高速實時處理的要求，對高性能嵌入式系統(tǒng)的支持也存在不足之處?，F(xiàn)場可編程門陣列（Field-Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）提供大量的邏輯運算單元，在高速圖像處理上有著獨一無二的優(yōu)勢。Zynq-7000 SoC全可編程片上系

3、統(tǒng)將ARM Cortex-A9處理器與FPGA集成在單芯片中，實現(xiàn)了串行處理和并行處理的完美結合，高效的嵌入式解決方案在性能和成本之間提供更加靈活的選擇。
　　論文首先研究了立體視覺技術，分析了傳統(tǒng)立體匹配絕對差值和（Sum of Absolute Differences，SAD）算法數據結構在FPGA中的存儲方式及運算機制，使用Xilinx提供的高級算法建模工具高層次綜合（High-Level Synthesis，HLS）進行編

4、程與優(yōu)化，實現(xiàn)了一種可以在FPGA上實現(xiàn)的高性能SAD算法。在此基礎上研究現(xiàn)有的手勢識別技術，針對膚色識別難以區(qū)分臉部和手部的缺點，實現(xiàn)了基于雙目立體視覺深度信息進行區(qū)分的算法。最后在Zynq-7000 SoC器件上對兩種算法進行驗證，實現(xiàn)了基于立體視覺的嵌入式手勢識別系統(tǒng)。
　　實驗結果表明，該系統(tǒng)很好的分配了軟硬件資源，具有良好的人機交互功能、高速的處理性能和優(yōu)良的網絡遠端控制功能，并且相比于其他系統(tǒng)具有更加低成本、低功耗的優(yōu)