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基于Android系统的手势识别方法研究及应用

作　者: 王连鹏
导　师: 何鹏
学　校: 齐齐哈尔大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 手势识别人机交互安卓操作系统开源计算机视觉库智能终端
分类号: TP316
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

Android操作系统在智能手机、车载系统、平板电脑、数字电视等领域已占有相当大的市场份额，稳定、开放且免费的Android操作系统倍受各大厂商的青睐。目前，基于Android操作系统的智能终端，其人机交互方式以屏幕触控为主，或配有少量的物理按键。有些产品还配备轨迹球、触控板等辅助操控方式。然而，当前的人机交互方式仍有一定的局限性，这种局限性主要体现在人机交互的距离上。为了突破当前人机交互在使用距离上的限制，让用户能以更自然的方式与设备交互，本文研究并实现了一种通过非接触式的自然手势来操控Android设备的方法。论文研究重点是将一款优秀的计算机视觉库OpenCV向Android平台移植，并在此基础上实现一个可供二次开发的自然手势识别系统。文中首先介绍了Android系统和OpenCV库的背景及架构原理，论述了当前Android设备的人机交互方式；详细讨论了移植OpenCV库并部署到Android系统中的方法，其中OpenCV库是作为支撑识别自然手势信息处理或进行其它开发的基础图像处理函数库；重点论述了基于Android平台实现自然手势识别系统的整体框架设计，以及组成系统的各个模块的设计与实现方法；详细介绍了使用此框架进行二次开发的方法，包括添加分类器、定制决策命令和事件处理动作等方法，二次开发者可在此框架的基础上实现所需的应用功能。最后，对自然手势识别系统进行了测试。此系统可以根据分类器识别用户的静态手势，然后做出相应的决策，测试结果符合实时性检测要求，整体运行达到了预期的效果。这种交互方式更符合用户的自然行为习惯，交互过程中用户只需通过手势来传达命令给Android智能设备，随着这种非接触式人机交互技术的不断成熟与完善，它将成为Android智能设备的一种主要操控方式。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-17
  1.1 课题的背景及意义  11-12
  1.2 课题研究现状  12-15
    1.2.1 Android 系统软件发展现状  12-13
    1.2.2 Android 设备交互方式的发展现状  13-14
    1.2.3 手势识别研究现状  14-15
  1.3 论文主要内容安排  15-17
2 关键技术探讨  17-35
  2.1 Android 系统的开发平台  17-26
    2.1.1 Android 系统架构原理  17-20
    2.1.2 Android 系统目录结构  20-21
    2.1.3 Android 应用程序开发框架  21-24
    2.1.4 Android 开发环境搭建  24-26
  2.2 JNI 与 NDK  26-28
    2.2.1 JNI 的架构原理  26-27
    2.2.2 NDK 简介  27-28
  2.3 计算机视觉库 OpenCV  28-32
    2.3.1 OpenCV 简介  28-29
    2.3.2 OpenCV 的体系结构  29-30
    2.3.3 常用数据结构  30-32
  2.4 Adaboost 算法  32-35
3 基于 Android 平台的底层视觉库的开发  35-46
  3.1 OpenCV 的移植  35-42
    3.1.1 编译原理分析  35-36
    3.1.2 配置文件设置与编译  36-42
  3.2 OpenCV 的部署  42-46
4 自然手势操控系统的设计与实现  46-66
  4.1 系统总体设计  46-47
    4.1.1 系统概述  46
    4.1.2 系统的架构设计  46-47
    4.1.3 系统各功能模块的划分  47
  4.2 视频图像采集模块  47-49
    4.2.1 获取摄像头服务的原理  47-48
    4.2.2 采集模块功能的设计与实现  48-49
  4.3 识别模块  49-60
    4.3.1 训练哈尔特征的分类器  50-57
    4.3.2 目标手势的识别方法  57-58
    4.3.3 分类器的训练与添加  58-60
  4.4 决策模块  60-64
    4.4.1 决策约束机制  60-63
    4.4.2 决策控制方法  63-64
    4.4.3 决策控制功能的扩展方法  64
  4.5 事件处理模块  64-66
5 系统测试分析  66-75
  5.1 测试环境  66
  5.2 系统的安装  66-68
  5.3 系统用户界面  68-69
    5.3.1 系统主界面  68-69
    5.3.2 系统菜单界面  69
  5.4 分类器识别性能  69-71
  5.5 系统后台程序运行测试  71-75
    5.5.1 系统后台程序的初始化  71-72
    5.5.2 系统后台程序的实时检测  72
    5.5.3 系统后台程序的决策执行  72-75
结论  75-76
参考文献  76-80
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  80-81
致谢  81-82

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