Построение непрерывного скелета кисти руки в задачах распознавания жестов

Программные средства и информационные технологии

Для подготовки инженерно-технических специалистов к работе с командно-измерительными системами и разработанным программным обеспечением в объеме, необходимом для проектирования и тестирования составных частей бортовой аппаратуры КИС, создана учебно-исследовательская подсистема ПММ. Программное обеспечение предоставляет функции создания и трансляции учебных материалов. Навигация по учебному курсу осуществляется через оглавление или расширенный тезаурус. Реализация исследовательских функций выполнена средствами имитационного моделирования, позволяющими наглядно демонстрировать различные особенности работы бортовой аппаратуры. Изучение современных направлений и тенденций развития образовательных ресурсов показало необходимость организации индивидуальных траекторий обучения и персонализации учебного процесса. Это потребовало разработки и применения интеллектуальных методов организации учебно-исследовательской среды.

В настоящий момент ведутся работы по развитию функциональных возможностей и повышению эрго-номичности как отдельных подсистем, так и про-

граммно-инструментального комплекса в целом. Разработка программного и информационного обеспечения программно-математической модели БА КИС в полнофункциональном варианте рассчитана до конца 2015 года.

Библиографические ссылки

1. Новосельцев В. И., Тарасов Б. В. Теоретические основы системного анализа // Майор. М., 2013. С. 256.

2. Ноженкова Л. Ф., Исаева О. И., Грузенко Е. А. Построение программно-математической модели командно-измерительной системы космического аппарата // Информатизация и связь. 2014. № 1. С. 87-93.

References

1. Novoseltsev B. I., Tarasov B. V. Teoreticheskie osnovy sistemnogo analiza. Moscow Maior 2013, P 256.

2. Nozhenkova L. F., Isaeva O. S., Gruzenko E. A. Informatizatsiya i svyaz, 2014, no. 1, p. 87-93.

© Ноженкова Л. Ф., Исаева О. С., Грузенко Е. А., 2014

УДК 004.932

ПОСТРОЕНИЕ НЕПРЕРЫВНОГО СКЕЛЕТА КИСТИ РУКИ В ЗАДАЧАХ РАСПОЗНАВАНИЯ ЖЕСТОВ

А. В. Носов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: alexander@nosov.org

Предложен метод построения непрерывного скелета кисти руки. Приведены понятия «непрерывный скелет многоугольной фигуры», «радиальная функция скелета» и «максимальный пустой круг».

Ключевые слова: обработка изображений, распознавание жестов, непрерывный скелет.

MODEL CONSTRUCTION OF THE TOPOLOGICAL SKELETON OF THE HAND IN PROBLEMS FOR GESTURE RECOGNITION

A. V. Nosov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation Е-mail: alexander@nosov.org

The method of construction of topological skeleton is proposed. The following terms are defined: "Topological skeleton ofpolygonal figure", "radial function of topological skeleton", "maximum empty circle".

Keywords: image processing, hand gesture recognition, topological skeletons.

В задачах машинного зрения и искусственного интеллекта одной из перспективных задач является задача распознавания жестов рук. Применение технологии распознавания жестов рук включают в себя приложения виртуальной реальности, распознавания языка глухонемых, человеко-машинного взаимодействия и др.

В большинстве случаев жесты разделяют на статические и динамические. Под статическими жестами понимается положение кисти руки в пространстве в определенный момент времени. Динамические жесты являются последовательностью статических жестов. Эффективным средством распознавания статических жестов является анализ непрерывного скелета кисти руки [1-3].

Решетневскуе чтения. 2014

Процесс построения скелета: а - исходное изображение; б - скелет исходного изображения; в - скелет после стрижки

Рассмотрим построение скелета кисти руки более подробно.

Предполагается, что на этапе построения скелета мы получили бинарное изображение с силуэтом кисти руки. На основе контурного представления силуэта жеста строится его скелет. Для определения скелета используется понятие максимального пустого круга.

Определение 1. Для многоугольной фигуры F максимальным пустым кругом будем называть всякий круг B, полностью содержащийся внутри фигуры F, такой, что любой другой круг B', содержащийся внутри фигуры F , не содержит в себе B [1].

Определение 2. Скелетом многоугольной фигуры F является множество центров ее максимальных пустых кругов.

Непрерывный скелет многоугольной фигуры является подмножеством диаграммы Вороного [1]. Совокупность общих линий всех пар несмежных ячеек диаграммы Вороного образуют ветви скелета [1]. На скелете определена радиальная функция R(x, y), ставящая в соответствие каждой точке скелета (x, y) значение радиуса максимального пустого круга с центром в этой точке.

В большинстве случаев скелет ладони имеет шумы в виде малозначимых ветвей, которые, как правило, мешают дальнейшему анализу. Для удаления шумовых ветвей используется дополнительная обработка, называемая «стрижкой» [1; 3]. Процесс «стрижки» заключается в удалении ветвей, граничащих с контурами силуэта руки. Демонстрация процесса построения скелета представлена на рисунке.

На основе непрерывного скелета и радиальной функции R(x, y) можно с большой точностью вычислить координаты кончиков пальцев и координаты центра ладони, а они, в свою очередь, являются эффективным дескриптором кисти руки. Достоинством метода распознавания жестов на основе непрерывного скелета является его быстродействие, высокая точность локализации особых точек и, как следствие, высокий результат распознавания.

Библиографические ссылки

1. Местецкий Л. М. Непрерывная морфология бинарных изображений: фигуры, скелеты, циркуляры. М. : Физматлит, 2009.

2. Местецкий Л. М., Рейер И. Непрерывное скелетное представление изображения с контролируемой точностью // International Conference Graphicon. M., 2003. C. 51-54.

3. Носов А. В. Алгоритм распознавания жестов рук на основе скелетной модели кисти руки // Вестник СибГАУ. 2014. Вып. 2(54). С. 62-67.

References

1. Mesteckij L. M. Nepreryvnaja morfologija binarnyh izobrazhenij: figury, skelety, cirkuljary. Moscow : Fizmatlit, 2009.

2. Mesteckij L. M., Rejer I. International Conference Graphicon. Moscow, 2003. p. 51-54.

3. Nosov A. V. Vestnik SibGAU. 2014, no. 2(54). p. 62-67.

© Носов А. В., 2014