手势识别技术近年来随着智能手机和智能穿戴设备的普及而得到快速发展。本研究《论文研究-安卓平台下基于传感器的手势识别研究》是李正山与王海婴在北京邮电大学信息与通信工程学院的研究成果,它主要关注了在安卓智能终端上通过三轴加速度传感器实现手势识别。这篇论文详细介绍了研究的背景、手势识别技术的分类、改进方法以及实验结果等。
在人机交互领域,手势识别技术的兴起为人与计算机间的沟通带来了新的可能性,它直接使用人类自然的手势动作作为输入,相较于语音识别等其他交互方式,在某些场景下可以提供更为直观和便捷的交互体验。手势识别技术根据输入设备的不同主要分为基于视觉图像的识别技术和基于运动传感器的识别技术。其中,基于视觉图像的识别技术依赖于摄像设备捕捉的手势图像,对环境的光线、背景等因素比较敏感;而基于运动传感器的识别技术,例如本研究中的加速度传感器,则通过捕捉手势运动引起的物理变化来识别手势。
在本研究中,针对传统手势识别方法存在的手势采集困难、空间姿态变化识别等问题,研究者提出了一套改进方案。他们设计了基于手势加速度特征的自动采集算法,通过加速度波形自动确定数据采集的开始和结束,以此来改善用户体验。同时,为了处理加速度传感器采样范围有限、噪声以及空中姿态变化等问题,研究者设计并引入了一系列预处理算法。这些算法包括波形补偿算法,用以解决传感器振幅范围问题,以及坐标变换理论,以减轻角度偏移的影响。此外,为了提高系统的效率和精确度,研究者在动态时间规整(DTW)算法的基础上进行了研究分析,并加入失真门限和倒序匹配技术。
动态时间规整是一种有效的模板匹配算法,尤其适用于时间序列数据。在本研究中,它被用来匹配手势的动态特征,并对错误的匹配进行纠偏,从而提高了手势识别的准确率。此外,研究者在训练阶段引入了亲和传播聚类算法(Affinity Propagation, AP),用于提取核心样本和样本聚类。通过这些方法的结合,本研究设计并实现了10种手势的识别系统,并通过14名参与者采集到3800个手势样本进行实验测试。实验结果表明,该系统在手势识别方面具有良好的性能。
本研究利用智能终端的三轴加速度传感器,结合改进的动态时间规整算法和预处理技术,成功实现了一个适用于安卓平台的高效率手势识别系统。研究者们不仅对算法进行了创新性的改进,还通过实证研究证明了系统的实用性和有效性。这对于未来人机交互技术的进一步发展,尤其是在智能穿戴设备和智能家居控制等领域的应用,具有重要的理论和实际意义。