توضیحات
عنوان: بررسی پژوهش های پیشین در زمینه ارتباط انسان و ماشین(HCI) و طرح پیشنهاد روشی جدید
- مفاهیم
- مقدمه
- تعاریف
- کارهای پیشین
- تکنولوژیهای تشخیص حالت دست
- نمایشهای ژست دست مبتنی بر دید
- تکنیکهای تشخیص مبتنی بر دید
- شناسایی
- رنگ
- شکل
- مقادیر پیکسل
- مدل سه بعدی
- حرکت
- ردیابی
- ردیابی بر اساس قالب
- تخمین بهینه
- تشخیص
- حوزه کاربرد
- شبکه های خودسازمانده
- چشم انداز
- نتیجه گیری
- منابع
مفاهیم
مقدمه
در دنیای امروز، ارتباط با کامپیوتر آنچنان گسترده شده است که ما، بعنوان انسان، قادر به زندگی بدون کاربرد آنها نیستیم.
این تکنولوژی آنچنان با زندگی ما ترکیب شده است که از آن برای کار کردن، خرید، ارتباط برقرار کردن و حتی سرگرم کردن استفاده میکنیم[1]. بسیاری از محققین بر این باورند که تکنولوژیهای ارتباطی، نمایشی و محاسباتی به پیشرفت خود ادامه میدهند، اما نحوه ارتباط با آنها و بهرهگیری از جریان اطلاعات، به گره پیشرفت و استفاده از آنها تبدیل خواهد شد.
برای استفاده موثر از این تکنولوژیها، بیشتر برنامههای کامپیوتری، نیازمند ارتباط بیشتر و بیشتر هستند. به همین خاطر، ارتباط انسان-کامپیوتر یا به اختصار، HCI، در سالیان اخیر مورد توجه قرار گرفته است.
هرچند که ابداع ماوس و کیبورد، تأثیرات فراوانی بر نحوه ارتباط داشته است، اما برای کاربریهای جدید HCI نامناسب هستند. یکی از این مسائل، کار کردن با اشیاء سهبعدی است. دو درجه آزادی ماوس، نمیتواند به خوبی شرایط محیط سهبعدی را پیادهسازی کند. استفاده از دست برای این قبیل مسائل، جایگزین مناسبی برای ابزارهای کنونی ارتباط انسان-کامپیوتر بنظر میرسد.
ما بطور پیوسته، از دستانمان برای بیان مفاهیم استفاده میکنیم. حرکات دست، ابزاری برای ارتباط غیرکلامی هستند. ژست یا Gesture، حرکت دست، سر و صورت به منظور انتقال مفهوم است.
تعاریف
در این بخش، به معرفی اصطلاحات معمول در حوزه ارتباط انسان و کامپیوتر میپردازیم.
این اصطلاحات شامل:
1) HCI: مخفف عبارت Human-Computer interaction است. معنای لغوی آن، تعامل انسان-کامپیوتر میباشد. در تعریف، شامل تمامی جنبههای ارتباطی انسان و کامپیوتر، چه از طریق لوازم معمول امروزی و چه از طریق فناوریهای در حال رشد میباشد.
2) Vision-Based Recognition: تشخیص بر اساس دید. یک روش تشخیص مفاهیم از طریق ارتباط بصری با کامپیوتر است. تمرکز تحقیق حاضر، بر این حوزه از تعامل انسان-کامپیوتر استوار است.
3) Detection: شناسایی. به معنایی مکانیابی ویژگیهای تعیین شده توسط الگوریتم در تصویر مورد نظر است.
4) Tracking: ردیابی. پس از تشخیص، نیاز به ردیابی مسیر حرکت هدف مورد نظر در تصویر هستیم. به این فرایند، ردیابی گفته میشود.
5) Recognition: تشخیص. دراینجا؛ شامل تعیین نوع ژست و مفهوم منتسب به آن است.
6) SOM: مخفف Self-Organizing Maps یا شبکههای خودسازمانده. نوعی شبکه عصبی که با توجه به ماهیت توپولوژیکی دادهها، کار نگاشت را انجام میدهد. مناسب برای مدلسازیهایی که هندسه آنها دارای ارزش اطلاعاتی است.
کارهای پیشین
کاربرد مستقیم دست بعنوان ابزار ورودی برای سیستمهای کامپیوتری، روش جذاب و مورد توجهی در سالیان اخیر بوده و تا به امروز، پیادهسازی درست و کامل آن به وسیله روش استفاده از دستکش انجام شده است. اما دشواری بکارگیری دستکش و عدم کاربری طبیعی آن، عرصه را برای رشد تکنیکهای مبتنی بر دید باز گذاشته است.
روشهای متنوعی برای حل هریک از بخشهای این مسئله ارائه شده است.
در ادامه، به تفکیک به مرور روشهای پیشنهادی پرداخته شده است.
تکنولوژیهای تشخیص حالت دست
عبارت تشخیص حالت دست، به فرایند تشخیص نحوه قرارگیری و فرم دست و تبدیل آن به فرمانهای معنادار گفته میشود. تحقیقات در این حوزه مربوط به طراحی و توسعه سیستمهایی است که میتوانند ژستهای انسان را بعنوان ورودی گرفته و این ژستها را بعنوان فرمان پردازش کرده و خروجی را ارائه دهند. پیادهسازی این مسئله، بوسیله دو فناوری انجام میشود: 1) ابزارهای تماسی 2) ابزارهای بصری.
ابزارهای تماسی، بر اساس تعامل فیزیکی کاربر با دستگاههای واسط بوده و از این رو، کاربر نیازمند فراگیری نحوه کار است. این تکنولوژیها، معمولأ بر اساس استفاده از ابزارهایی همچون دستکش، شتابسنجها و صفحات چند-لمسی بوده که از چندین آشکارساز بهره میبرند. این کلاس از تجهیزات تماسی را میتوان به گروههای: مکانیکی، هپتیکی، فراصوتی، اینرسیایی و مغناطیسی نیز تقسیم بندی کرد[2].
بدلیل نیاز به فراگیری نحوه کار با ابزارهای تماسی، این دسته از وسایل ارتباطی مقبولیت زیادی کسب نکردهاند و بنابراین، گروه بصری، اقبال بیشتری از سوی محققین را داراست. این دسته از روشها، بر اساس ثبت و تحلیل ویدئوهای بدست آمده از یک یا چندین دوربین که حرکت را ضبط میکنند عمل میکنند. همچنین، از نشانگرها نیز میتوان برای بهبود تشخیص محل دست در هر فریم استفاده کرد. چالش اساسی این روش، روبرو شدن با تنوع گسترده ژستهاست. تشخیص نوع ژست شامل مدیریت درجه آزادی بسیار بالای دست، تنوع بسیار زیاد ظاهر دست در شرایط مختلف نور و محیط و سرعتهای متفاوت نشان دادن یک ژست است.
همچنین، این روش نیازمند حفظ قابلیت اطمینان، سرعت عمل مناسب(تحلیل همزمان)، قابلیت تغییر مقیاسها و مستقل بودن از کاربر است.
نمایشهای ژست دست مبتنی بر دید
برای نمایش و مدلسازی حرکت دست و اعضای بدن، چند روش مختلف توسط محققان ارائه و پیاده شدهاند. دو روش عمده آنها، مدلسازی سهبعدی و مدلسازی بر اساس ظاهر هستند.
تکنیکهای تشخیص مبتنی بر دید
اکثر تکنیکهای ارائه شده در این زمینه، شامل سه مرحله اساسی هستند: 1)شناسایی 2)ردیابی 3)تشخیص.
شکل 1. طبقه بندی روشهای مختلف تشخیص دست
شناسایی
مرحله اول فرایند، شناسایی دست و روشهای مختلف قطعه
بندی اجزاء آن است. مرحله قطعهبندی بسیار حیاتی است. زیرا، بخشهای مهم تصویر که شامل اطلاعات مفید(دست) است را از زمینه جدا میکند. روشهای بسیاری برای این مرحله ارائه شدهاند که از پارامترهایی چون رنگ پوست، شکل، حرکت و مدلهای آناتومیک برای شناسایی استفاده میکنند. در [4] و [5] یک مطالعه قیاسی روی چند تکنیک مختلف قطعهبندی دست ارائه شده است.
رنگ
تا کنون چندین روش شناسایی دست بر اساس رنگ پوست ارائه شدهاند. یک تصمیم مهم در این روش، انتخاب فضای رنگی مناسب است. چندین فضای رنگی متفاوت از جمله: RGB, HSV, YCrCb, YUV و غیره پیشنهاد شدهاند. فضاهای رنگیای که دو ویژگی Chromaticity و Luminance را تفکیک میکند، گزینههای بهتری نسبت به بقیه هستند. دلیل این امر، مستقل بودن نسبی ویژگیهای مرتبط با Chromaticity از تغییر شرایط نوری محیط است. در [6] چند حالت کروماتیک پوست بررسی و عملکردهای مختلف آن بررسی شده است. برای افزایش مقاومت در برابر تغییر شرایط نور محیطی، تحقیقات [7],[8],[9],[10] در فضای رنگی HSV، [11] در فضای YCrCb، و [12] در YUV به منظور تخمین کروماتیسیتی پوست به جای مقدار رنگی آن انجام شدهاند. این تکنیکها، پارامتر Luminance را از تصویر حذف کرده تا اثرات حاصل از سایه، تغییرات نوری و جهتگیری دست نسبت به نور را از بین ببرند. فضای رنگی دوبعدی حاصل، تقریبأ برای ناحیه پوست ثابت بوده و هیستوگرام آن، برای ناحیه دست مقادیر بالاتری را نشان میدهد.
توجه:
- برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.
- پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.