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本文针对数字娱乐用户实际需求及其应用环境,围绕人机交互主体人的身体的局部和整体,研究了基于计算机视觉的快速人体特征提取与人体运动分析方法和技术,并应用这些技术与方案开发了典型的数字娱乐应用,对将视觉交互技术研究与数字娱乐应用开发相结合进行了有益的探索。本研究主要内容及结果如下:
⑴提出了一种基于脸部特征点检测的个性化人脸建模的快速方法。为建立个性化的人脸模型,文中首先讨论了基于单目视觉的脸部正面特征点的检测方法。在获取正脸特征点之后,本文作者采用径向基函数RBF方法对标准模型进行变形并重新生成纹理贴图,自动生成个性化3D人脸模型。本文作者提出了该方法在网络游戏中的应用技术和方案,并设计实现了网络游戏角色置入系统。
⑵提出了贝叶斯框架下的基于颜色和运动及外观信息的手部检测和跟踪方法。为实现应用双手的自然交互,本文作者用人脸位置的颜色信息建立肤色模型,并根据图像差分方法获取运动信息。结合肤色模型和运动信息以及表观信息,本文作者实现了对手部位置的精确检测与跟踪。本文作者提出了该方法在模拟驾驶中的应用方案,并设计开发了利用双手运动模拟汽车和飞行驾驶操作的互动娱乐应用。
⑶提出了基于时间差分和背景减除相结合的快速背景分割与人体提取方法。为实现更为普遍的交互手段,本文作者将人体作为一个整体的控制设备。联合应用时间差分和背景减除,本文作者实现了快速的背景分割和人体提取,进一步应用运动历史图像HMI方法进行运动分析,提取人体运动参数和识别简单的人体姿势。应用这些技术,本文作者设计开发两类应用系统:面向家庭环境个人用户的、基于普通USB摄像头的自然互动游戏;面向公共场所群体用户的、允许参与者与投影图像实时交互的互动投影系统。