基于DSP的手勢識別電視遙控器設(shè)計

　　2. 4紅外遙控模塊電路設(shè)計

　　紅外遙控模塊包括三個部分：接收部分、發(fā)送部分和數(shù)據(jù)處理部分。接收部分包括光電轉(zhuǎn)換、解調(diào)、高速采樣以及數(shù)據(jù)分析等模塊，發(fā)送部分包括遙控發(fā)送和電光轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)處理部分包括中央處理以及存儲模塊。

　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　3. 1手勢圖像預(yù)處理算法

　　手勢圖像提取算法選擇幀間差分的方法實現(xiàn)手部圖像分割。利用間隔短暫時間的兩幀圖像比較，獲取兩張圖像運(yùn)動方向的手部圍成的一小段白色區(qū)域，然后采用閾值分割的方法對獲取的圖像二值化，消除噪聲，最后根據(jù)此圖像序列含有的白色像素點(diǎn)的多少來確定圖像序列中有無物體存在。對手勢圖像預(yù)處理的算法描述如下：

　　1)從視頻圖像序列中選取相鄰n幀的兩幀圖像，其中前一幀圖像為Pk-1( x，y )，如圖6( a)所示，后一幀圖像為Pk( x，y)，如圖6( b)所示;

　　圖6從視頻圖像序列中選取的圖像

　　2)為了減少計算量，將480×640的圖像隔4行6列提取像素點(diǎn)，左右各忽略20列，上下各忽略40行，獲得兩幀100×100的圖像

　　和

　　圖7縮小后的圖像

　　3)計算后一幀與前一幀的差為Gk( x，y)，得到目標(biāo)的變化量，如圖8所示;

　　圖8兩幅圖像的目標(biāo)變化量

　　4)對幀間差分法得到的圖像按選定的閾值進(jìn)行二值化，得到目標(biāo)圖像序列的二值化圖像序列Fk( x，y)，如圖9所示。其中，

　　式( 1)中，T為閾值。對于給定視頻序列的圖像，假設(shè)像素點(diǎn)k處沒有運(yùn)動，其幀差dk服從均值為0，方差為σ2的Gauss分布N( 0，σ2) ：

　　式( 2)中，H0表示無運(yùn)動假設(shè)，σ2是幀差的統(tǒng)計方差，通常認(rèn)為它等于攝像頭噪聲方差的兩倍。根據(jù)概率統(tǒng)計假設(shè)檢驗“3σ”法則和“正確的閾值T應(yīng)該能消除大部分噪聲”的原則。經(jīng)試驗測試得閾值T選擇在35～45之間比較合適。二值化后的圖像如圖9所示。觀察Fk( x，y)的圖像序列，可以看到圖像中的噪聲很少，這是因為①幀間差分法達(dá)到了加大目標(biāo)信息的權(quán)重，同時抑制了靜態(tài)背景的效果;②攝像頭采集范圍背景比較單一，光線均勻。

　　Fk( x，y)中主要存在兩大類的噪聲。一種是由于光線變化產(chǎn)生的噪聲，這種噪聲往往以孤立的黑色像素點(diǎn)的形式出現(xiàn)。第二種噪聲是一些面積較小的背景塊。為了盡可能消除這兩種噪聲，可以求每個N×M小塊的灰度平均值，根據(jù)灰度平均值可估計出白色區(qū)域的大小。當(dāng)灰度平均值小于某一閾值時，可以認(rèn)為是噪聲，把對應(yīng)的N×M個點(diǎn)賦值為0.算法實現(xiàn)如下：

　　( 1)建立一個大小是Fk( x，y)的1 /25倍的矩陣來存20×20個5×5像素塊的平均灰度值fk( x，y)。

　　( 2) fk( x，y)和Hk( x，y)滿足如下關(guān)系：

　　圖10噪聲消除后的圖像