1、jdNbk 論文發表專家一 畫P中國學木期測 .q i kanwang ,nel 一種非接觸式多點觸摸交互算法研究及實現 摘要： 對使用 hsvhsv 顏色描述的圖像進行視覺分析，可以檢測出特 征物的位置和大小。對圖像進行連續不斷的檢測即 可實現對特征物的跟蹤。在手指上佩帶彩色指套，并將此作為特 征物進行標定和訓練，即可實現非接觸式多點操作。采用這種方法 實現多點觸摸的方式比較容易實現并可根據實際場景進行優化。相 比于使用觸摸屏實現多點觸摸的方式，其具有成本低廉，設備通用, 適于配合大尺寸顯示設備等優點。 關鍵詞：人機交互 非接觸式多點觸摸 hsvhsv 顏色聚類 1 1、引言 觸摸屏作為一種

2、用于人機交互的硬件設備已經越來越多的應用 于我們的日常生活。銀行自動柜員機、商場服務臺、手機甚至電腦, 幾乎所有的電子設備中都出現了觸摸屏的身影。觸摸屏的基本原理 就是利用傳感器(電容、電阻感應或紅外線)來跟蹤手指的位置， 從而實現控制操作的功能。其具有精確度高，操作方式自然，成本 比較低廉等優勢。但是觸摸屏的應用也有局限性，特別是在進行演 示和展覽時因受到觸摸設備尺寸的限制而無法達到最好的展示效 果， 或者因成本限制而無法采用大尺寸顯示器和大尺寸觸摸屏。 另 外這種交互方式有賴于觸摸設備的支持， 作為一種專用的硬件產 品， 其識別點數以及精確程度完全由硬件決定，其成本與這兩方面 的性能正比增

3、加，且其應用范圍亦比較局限。123123 非接觸式(touchless touchless )交互技術則無需硬件觸摸設備，本質上 論文發表專家一 J中國學木期刊網 %ww .q i kanwang Pnei 屬于增強現實技術應用的范疇。由于其主要依賴標定物的識別和跟 蹤技術，屬于圖像識別和處理的范疇，因此只需一個視頻采集設備 （普通攝像頭或者紅外攝像頭）在一定的光照條件下，可搭配任何 尺寸的顯示設備。其成本低廉，技術部署方式簡單，非常適合搭建 交互演示平臺，可用于教學、展覽等。44 本文提出了一種采用顏色識別技術實現非接觸式交互操作的方 法，該方法包括使用顏色聚類跟蹤手指位置以及根據多個手指相

4、對 位置的變化識別對應手勢的算法。55 2 2、hsvhsv 色彩空間 hsvhsv 色彩空間具有視覺一致性，完整性，緊湊性和自然性，大多 數人認為 hsvhsv能更好地描述顏色聯系，同時也不會提高計算上的復 雜度。使用 hsvhsv 色彩空間描述顏色并進行聚類分析， 更接近于人類 真實的視覺感知， 因此也被本算法所采用。 2.1 rgb2.1 rgb 色彩空間到 hsvhsv 色彩空間的轉換 圖像采集設備獲取的圖片通常是由用 rgbrgb 色彩空間描述的像素組 成，它們的值（r,g,br,g,b）是在 0 0 到 255255 之間的整數。設 maxmax 等于 r,g r,g 和 b b

5、中的最大者。設 minmin等于這些值中的最小者，則從 rgbrgb 色彩空 間向 hsvhsv 色彩空間轉換的方法為： 公式（1 1）rgbrgb 顏色值到 hsvhsv 顏色值的換算 這里的 h h 0,360 0,360 ）是角度的色相角，而 s,v s,v 0,2550,255是飽和 度和色調，三者和色彩空間的關系可由下面的圓柱圖表示。 66 2.22.2 使用 hsvhsv 顏色空間的圖像特征描述方式 論文發表專家一 J中國學木期刊網 .q i kanwang Pnei 采用三維數組存儲整張圖片所包含的顏色信息，數組中每個單元 的下標表示 hsvhsv 的三個分量的值，而這個單元的值

6、則等于此顏色值 在計算時的權重。 2.3 hsv2.3 hsv 色彩空間中的色彩分類算法 在特征物標定時計算區域內顏色的平均值，閾值通過特征物范圍 內的像素的顏色與平均顏色相比較而得出，同時和特征物的其他信 息一起存儲，區域內的hsvhsv 顏色平均值實際上就是所有權重不為 0 0 的顏色值的加權平均數，h h、s s 和 v v值分別計算平均數后，再轉換為 hsvhsv 顏色空間中的值，即為平均顏色。77 3 3、算法的實現及優化 3.13.1 特征物標定與訓練 特征物的標定過程是將特征物的顏色特征值輸入算法的過程。現 提供一種可能的實現方法供參考：將特征物展示在相機前，用戶手 動指定一個范圍，這個范圍可以盡量大，但不宜超過特征物的大小。 程序會記錄當前的這張圖像，以及用戶指定的特征物的位置和大 小。之后遍歷這張圖像，將不在特征物范圍內的像素標記為無效， 這樣，一個特征物實際上就被確定了出來。 對特征物進行訓練的過程實際上就是求解一定范圍內顏色的平 均值的過程。現提供一種實現方法，除了計算平均的顏色外還提供 一個