计算机毕业设计开题报告范文.doc

中国网络大学CHINESENETWORKUNIVERSITY本科毕业设计论文院系名称网络学院专业学生姓名稻壳儿学号123456789指导老师XX中国网络大学教务处制20XX年XX月XX日计算机毕业设计开题报告范文1计算机毕业设计开题报告范文课题名称基于嵌入式的智能手势识别器的设计一课题研究背景国内外的研究现状目前国内外实现的手语识别系统主要分为基于传感器的系统识别和基于图像处理的识别系统利用传感器识别的系统就是利用空间加速度和角速度这两个参数来进行的当信息量比较大时能更方便的获取到数据缺点是需要在手臂上装置大量装置在表达上带来了不便性基于图像的视觉识别是用摄像机采集手势信息进行识别的技术这种方式的优点是动作的识别更加自然缺点是图像处理识别时容易受到环境的干扰手势识别领域的研究在国外要比国内早国内最早开始研究手势手语的识别是哈工大团队提出了将多种手势识别算法融合的方法这种方法在分类时特征和模型的参数都很少但这种技术对手语手势的识别在那个年代取得了良好的识别效果通过将神经网络和算法相结合使系统对简单静态手语的识别率达到百分之八十以上随着技术的发展人们将模型运用到手语识别系统中通过这种方法对手语识别得到的结果更好年南开大学的李国峰等人研发了基于加速度传感器的简单输入系统该系统也为自热的人机交互研究开启了新理念年华中师范大学团队开始了基于加速度传感器手语识别研究对预设的八种手势进行识别其识别率达到了年清华研究团队利用信号去识别手臂和手指动作采用多电极阵列获取信号虽然实用性不是很强识别率不是很高但是在该领域的探索研究做出了大量的探索工作年由于传感器的手势识别领域的快速发展国内学者张欣和陈勋等人将传感器技术与生理信号相互结合构建了手势识别系统的远程医疗系统该系统研发为识别领域注入了新的血液使得国内对相关领域的研究更加热衷起来课题研究的意义根据世卫组织最近的一项报道表明在全球有亿多的残疾人其中就聋哑人占残疾人口的截止到年末中国残疾人的数量已经占到全国总人口数的百分之2六是世界上残疾人最多的国家在这些残疾人当中具有听力障碍的人占人数大约为万这些人中只有少部分人只有听力或语言障碍而大多数人完全失去了与健康人类正常沟通的能力手语则是它们唯一的交流方式对于健康的人们来说除一些专业人士外大部分人并不能理解手语的含义那么将手语转换成声音和图像并被人们轻易理解就变得很有实用价值这将清除它们与社会交流的障碍为它们融入到有声世界提供了很大的帮助手势手语是将人体产生的动作赋予了特定的含义且高度的结构化后的集中体现它主要是由人的手势决定也会有一些面部表情进行辅助因此我们要对手语进行识别首先必须要弄清手势含义目前很多对手语的识别是依靠计算机视频识别来实现的自上世纪九十年代以来计算机技术得到迅猛发展已经深入到生活的方方面面之中影响迅速扩大而且在日常生活中多模态接口技术已经变得越来越普遍虽然传统鼠标和键盘随着计算机技术飞速发展而变得越来越先进但是由于人的需求也在发生着很大的变化这些传统设备也逐渐凸显出了它们的局限性在虚拟现实和人机交互上这种限制是有着明显的表现人机交互中手势是输入和输出的非常重要的方式所以手势识别是多模式接口技术的一个重要部分随着技术的不断革新用户对传统计算机的要求已经不仅仅局限在便利性和人机交互的方面导致传统设备在人机互动方面已经无法满足用户的需求而手势识别就是解决高人工智能领域的局限性问题的它作为多模式人机接口技术已成为当前计算机技术继续深入研究的方向能使通信在人机交互界面技术上使用的更加自然和谐手势识别最接近的就是手语识别对它的研究涉及心理学人工智能计算机视觉等多领域的学科研究而且作为日常生活中沟通的一种方式已开始受到大批专家和学者的关注并在手势识别研究方向开始投入大量科研经费和精力由于手势手臂本身较为复杂而且它的时间和空间差异使得手势识别已经成为一个具有挑战性的多学科交叉融合的研究课题二课题研究内容手势的表示手势表示通常是利用手势模型和模型参数来表示的所以在识别手势的时候首先要要对手势建模识别是根据手势表示内容而选取手势特征量与模型匹配由于环境文化和地区的不同会导致了手势的差异可能会有使用不同的表达方式所以手势通常是一个不太明确的概念有时手势表达的含义在不同情景下承载的信息是不同的3比如不同地区表示暂停的时候是左手在上右手在下而其它地方可能就是右手在上左手在下本文设计的关键是对手势的建模训练尤其是对待识别的手势的确定具体的应用决定了采用什么样的手势模式只有建立准确的手势模型才能利用算法进行对识别到的手势做出正确反馈通常手势建模和手势识别所使用到的方法是相异的采集手势特征数据的方法也不一样目前基于数据手套的特征捕获方法是比较常用的采集数据信息的方式通过选择相应的识别算法实现手势的识别反馈常用手势识别算法分析人工神经网络算法这种算法还具有抗干扰能力和容错性强识别速度快等优点它能把预处理和识别的过程同时进行处理在目前的识别领域中运用的比较多的神经网络是误差反向传播神经网络简称网络神经网络结构图算法是一种有监督式的学习算法它由三部分构成输入层中间层也叫隐藏层和输出层其中的输入层和输出层的神经元节点是固定的数目两层之间存在从输入层到输出层的前馈连接和输出层至输入层的反馈连接只有隐藏层的神经元是可以自由定义的在人际交互识别领域中应用神经网络算法进行手势的识别时首先需要有自己的数据库系统再对采集到的手势数据序列进行算法的训练使用训练好的网络去识别输入的手势数据信息数据的含义即达到识别手势的目的识别到后经由计算处理以实现人机交互的目的神经网络的优点是抗干扰性和容错能力强缺点是训练量比较大扩充性不强对时序建模能力差无法有效处理动作的速率带来的问题动态时间规整动态时间规整曾是语音识别的一种主流方式它是一种将时间归整与距离测度结合起来的非线性正则化的技术算法是建立一套科学的时间校准匹配路径将测试模式和参考模式建立起联系的算法的算法主要利用的动态编程技术去实现它的算法实现是将全局的优化分化成众多的局部最优化所以在使用算法的时候需要将各局部最优化已达到全部的最优化4在算法中由于容易实现和数据的训练简单等优点被用在语音识别中广泛应用但在手势识别领域由于其运算量太大和较弱的抗噪能力很难达到对手势识别的实时性的要求特征选择手势识别本质上是对手势进行多分类任务在实际的实验测试过程中能够准确区分手部状态是进行手势识别任务的前提条件且对后续的分类以及检测等任务的精准度至关重要比如在进行图像识别过程中对拍摄到的图像进行特征提取是判别手势的第一步特征性质的优劣是后续进行图像信息处理的关键对采集到的数据进行特征提取提取过程中如果特征过于简单就会造成对图像信息的提取不全导致最后的判别精确度较低的问题不能满足手势识别对人体手势识别高精确度的要求而如果不考虑提取到的特征维度问题容易造成数据维度灾难现象即产生大量的特征数据使计算机无法短时间进行处理这样不能满足手势识别对于现场实时性的要求因为在三维空间中执行的手势是动态的采集到的加速度和姿态角的数据也是实时变化的所以对于手势识别的数据是由内嵌在手套中的两个六轴陀螺仪加速度传感器产生的当手部移动时会产生加速度角速度姿态角等实时数据信息处理器通过对传感器识别的运动数据进行采集计算最终识别手势的动作三实验结果测试与分析实验手势本章主要内容是根据前面内容进行试验通过实验验证可穿戴智能手套翻译器能够使用改进型的识别算法提高手势的识别率和识别精度为验证嵌入式系统对手势手语识别的可行性在进行试验时候从准备好的手势模型中各取四个进行手势识别试验开始手势表达时要按箭头的方向做轨迹同时要求一次性完成动作不能在动作执行时有停顿做完每一个手势都要停顿一定时间实验过程及数据统计本文所采取的实验方法及过程如下5首先实验所用的手势模板是已经定义好了的手势集合实验时从中选取定义好的手势集其次从手势集合中选取部分手势进行算法识别在这个过程中逐渐将训练样本数量由少到多增加观察样本数量对识别率的影响最后使用改进型算法对手势进行识别同样将样本数量逐渐增多观察样本数量对手势识别率的影响将两种算法识别的结果进行对比比较识别率整个识别的流程通常是由以下几步完成的系统的初始化检测动作的状态是否开始记录数据集检测动作是否结束模型对比和识别结果实验的流程图如图所示识别动作时最重要的是准确判断手势的开始时刻因为每一个手势动作通常可能会连续摆动来表达含义所以在进行动作识别时需要采集传感器信息加速度的变化去判断是否为开始信号过程是传感器采集到数据时判断是否开始若是开始信号则开始转换数据进行对手势的识别当传感器停止传输数据时则表动作结束同时语音播放根据实验结果可知手势识别率总体上是随着样本的训练次数增加有微量上升因此再一次增加样本的训练次数进行实验对比来确认训练的样本数对识别率的影响分别选用经过次和次训练的手势总体上手势的识别率是随着样本训练次数的增加而略有提升不过达到一定程度之后识别率就基本保持了稳定四研究步骤年月年月收集资料建立模型年月年月开发软件年月年月教学试验评价修改年月年月扩大试验归纳总结cankaowenxian五参考文献李强张然鲍国东姜海燕聋人大学生心理健康状况及相关因素分析中国特殊教育6陆德阳残疾人与近代中国残疾人事业的发展齐鲁学刊王丹蕾聂桂平手语翻译设备的发展现状及未来趋势设计晶茹刘丽娜商务沟通中口译人员的跨文化意识培养学周刊贾建锋潘梦佳马可心发达国家本科招生制度经验借鉴与启示基于美国英国和日本的多案例研究重庆理工大学学报社会科学李金宋阳梁洪语言残障患者医疗辅助系统设计中国仪器仪表学会第九届全国信息获取与处理学术会议论文集中国仪器仪表学会孟繁玲我国手语翻译专业教育的现状问题及对策中州大学学报刘卓璇国内聋人高校课堂手语翻译问题与对策中州大学学报贾建锋潘梦佳马可心发达国家本科招生制度经验借鉴与启示基于美国英国和日本的多案例研究重庆理工大学学报社会科学王卫民贺冬春自然手语翻译器系统设计和实现无线互联科技