基于DSP的手勢識別電視遙控器設計

　　2. 4紅外遙控模塊電路設計

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

　　3系統軟件設計

　　3. 1手勢圖像預處理算法

　　手勢圖像提取算法選擇幀間差分的方法實(shí)現手部圖像分割。利用間隔短暫時(shí)間的兩幀圖像比較，獲取兩張圖像運動(dòng)方向的手部圍成的一小段白色區域，然后采用閾值分割的方法對獲取的圖像二值化，消除噪聲，最后根據此圖像序列含有的白色像素點(diǎn)的多少來(lái)確定圖像序列中有無(wú)物體存在。對手勢圖像預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(jìn)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，假設像素點(diǎn)k處沒(méi)有運動(dòng)，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(wú)運動(dòng)假設，σ2是幀差的統計方差，通常認為它等于攝像頭噪聲方差的兩倍。根據概率統計假設檢驗“3σ”法則和“正確的閾值T應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(guān)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重，同時(shí)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(xiàn)均勻。

　　Fk( x，y)中主要存在兩大類(lèi)的噪聲。一種是由于光線(xiàn)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。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(gè)N×M小塊的灰度平均值，根據灰度平均值可估計出白色區域的大小。當灰度平均值小于某一閾值時(shí)，可以認為是噪聲，把對應的N×M個(gè)點(diǎn)賦值為0.算法實(shí)現如下：

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

　　( 2) fk( x，y)和Hk( x，y)滿(mǎn)足如下關(guān)系：

　　圖10噪聲消除后的圖像