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，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)，得到目標的變化量，如圖8所示;

　　圖8兩幅圖像的目標變化量

　　4)對幀間差分法得到的圖像按選定的閾值進行二值化，得到目標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k處沒有運動，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表示無運動假設(shè)，σ2是幀差的統(tǒng)計方差，通常認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幀間差分法達到了加大目標信息的權(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，可以認為是噪聲，把對應(yīng)的N×M個點賦值為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