基于深度学习的FMCW雷达手势识别算法研究

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kmyzkmyz
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
手势识别作为一种自然直观的人机交互方式,用户可以通过手部运动来实现对电子设备的控制。毫米波作为5G无线通信关键技术,可大幅度提高无线网络速率。除了超高速无线传输,毫米波的短波长、大带宽、有向波束等特点,也使得高分辨率、高健壮性的人员手势识别成为可能。为了取得更智能、便捷的人机交互体验,本文基于调频连续波毫米波雷达平台进行了手势分类和识别的研究,具体工作如下:(1)针对微小手指动作、易混淆手势的分类效果不好问题,本文在手势数据预处理、特征利用以及网络架构等方面进行了研究,提出了基于多尺度特征融合的手势识别算法。在数据预处理方面,对回波信号进行预处理剔除异常点和无效点,达到抑制杂波和噪声的效果。另外,利用毫米波雷达平台多发多收的特性,从不同角度提取手势特征,充分利用不同位置下的手势运动信号变化,提高手势识别的鲁棒性。在特征利用方面,本文采用多角度融合的DTM和手势运动轨迹RAM作为手势特征。在网络架构方面,本文提出的多尺度特征融合网络,可以同时学习手掌和手指的特征。实验结果表明,与现有其他基于毫米波雷达的手势识别算法相比,本文提出基于多尺度特征融合的手势识别算法在兼顾手掌动作识别率的同时,也明显提高手指细微动作的识别率。(2)针对单一特征输入时手势识别准确性不高,多维特征输入时网络结构复杂且计算耗时的问题,本文在系统实时性以及空间复杂度等方面进行了研究,提出了一种基于手势时空压缩特征的轻量级手势识别算法。该方法在预处理后的距离-多普勒特征图基础上,利用动目标点的主导速度来表示手势的运动特征,实现手势时空特征的压缩,然后设计一个轻量级的卷积神经网络来学习和分类手势。实验结果表明,与现有其他手势识别算法相比,本文提出的基于手势时空压缩特征的轻量级手势识别算法在保证识别精度的同时,在网络模型大小、系统实时性以及泛化能力上都具有明显的优势。
其他文献
在量子力学基本原理保证下,量子密钥分发使合法用户Alice和Bob能够在Eve窃听情形下获取安全密钥,其安全性已得到严格证明,且目前已成为可实用的一种量子技术。光子是量子密钥分发过程中的一种常见的信息载体,其在分发过程中由于信道噪声会丢失从而导致量子密钥分发的安全密钥率存在着上界,该上界也被称为PLOB界。然而,双场量子密钥分发(Twin-Field Quantum Key Distributio
学位
自动调制识别是非合作通信系统中非常关键的一种技术,被广泛应用在军用和民用等诸多领域,具体是在部分或全部通信参数未知的情况下,对接收信号的调制类型进行分类识别,从而有助于后续信号解调等相关信号处理工作,最终提高通信系统的性能。随着日益复杂多变的通信场景,以往很多研究中假设的高斯分布加性噪声已经不再满足实际信道环境的准确描述。实际中,由于飞机、火车等现代交通工具的高速移动,在其中的用户进行通信时会导致
学位
随着物联网的普及和5G应用的发展,越来越多的图像数据被产生和收集。为了有效地对这些数据进行处理,研究者们对计算机视觉下的图像分类、目标检测、图像分割和目标跟踪等各个子领域都进行了深入研究与探索。多目标跟踪是从连续的图像帧中得出所有感兴趣目标的轨迹,其广泛应用在自动驾驶、人机交互和机器人视觉导航,近年来受到越来越多的关注。由于多目标跟踪目标数量的随机性、跟踪背景的复杂性、目标间的遮挡等多种因素的干扰
学位
注意力与学生的学习效率紧密相关。注意力是一种复杂的认知能力,仅仅通过神态、眼睛等外部特征难以判断认知功能是否发挥作用。脑电信号作为一种能够反应个体的思维状态的电信号,为注意力水平识别提供了一种新的可能。然而基于脑电信号的注意力水平识别仍有一些问题有待解决,如目前对注意力的研究多数停留在两级注意力上;传统的注意力识别仅通过单一特征刻画注意力水平,分类率并不理想。针对以上问题,在前人研究成果的基础上,
学位
近年来,随着无线通信、智能终端和人工智能技术的进步和推广,基于位置服务的需求快速增长。由于卫星导航系统无法在室内提供高精度的位置服务,因此室内定位技术具有重要的研究意义和应用价值。凭借便捷和易布署等特点,无线定位和视觉定位的新发现成为了室内定位技术的重点研究方向。一方面信道状态信息克服了仅用接收信号强度作为无线定位特征的诸多缺点,另一方面从建筑信息模型生成合成图像能极大地减少视觉定位中样本采集需要
学位
近年来,人工智能的热潮让机器学习再次回归,大量应用在光网络和光通信的各个方面,成为研究的热点。机器学习凭借能够解决耗时的复杂分类或回归问题的优势,被提出作为一个新的思路去评估光路的传输质量,以获得高精度的光路传输质量评估结果。目前,大量研究提出光路传输质量是否达到设定阈值的机器学习分类器,对构建光纤链路传输质量评估器具有启发作用。本文围绕改进机器学习在光纤链路传输质量的评估模型和评估方法,进行了深
学位
世界卫生组织统计并公布的数据显示每年新增约一千万神经系统疾病患者。贫困、营养和医疗资源的缺乏,导致部分发展中国家神经系统疾病正面临严峻的形势。目前常见的神经系统疾病主要有癫痫、阿尔兹海默症、中风、偏头痛、耳鸣、抑郁症和药物成瘾等。经颅电刺激已被证明是一种针对神经系统疾病非侵入式、安全的治疗手段,可以持续作用于一部分患者,改善各类神经系统疾病。部分研究者也进行了经颅电刺激对人类认知系统影响的研究。多
学位
2004年,科研人员成功制备出石墨烯,这激发了研究者对二维材料的研究热情。研究人员不断寻找结构独特且具有优异性质的新颖二维材料。其中,单层磷化硼(BP)是一种性能很好的二维材料,具有类石墨烯结构和较高的稳定性。BP的带隙值随着层数的增加而减小,其能带可以通过堆叠和施加外电场进行调控,单层BP是一种带隙值约为1 e V的半导体材料且具有直接带隙的性质。此外,它还具有极高的载流子迁移率。由于单层BP的
学位
电力系统的安全稳定运行是社会有秩序发展的心脏和动力,促使我国经济稳步快速发展,为人类社会的发展起到了巨大的促进作用。因此,对电力系统领域的研究对社会和国家来说都有重要的价值和意义。本文主要对智能优化算法中粒子群优化算法进行研究,针对其易过早陷入局部最优值和对于某些多维问题难以搜索到最优解的缺陷进行改进,并应用于电力系统经济调度问题。首先,本文对基本粒子群优化算法做了深入的研究,从算法原理、认知分析
学位
随着信息时代的发展,高质量的图像在摄影、航天、生物医学、通信以及资源勘探等方面具有重要应用。然而图像在采集传输过程中易受到设备以及外部环境的干扰,最终得到的往往是降质图像(通常含有噪声、模糊、下采样等),极大地影响了后续分析与应用。作为一类特殊的含乘性噪声的降质图像,由于乘性噪声的高度图像依赖性,使得图像乘性噪声去除变得相当困难和极具挑战性,因此研究更加有效的图像乘性噪声去除方法变得尤为重要。由于
学位