Die vorliegende Arbeit bietet einen Überblick über Zweck, Ablauf und Methoden der Handverfolgung aus Kameradaten.
Anwendungsgebiete der Handverfolgung reichen in der
Literatur von der automatischen Übersetzung von Zeichen in
gesprochene Sprache über Input für Human Computer
Interfaces bis hin zur Telerobotik.
Der im folgenden erläuterte Ablauf beginnt mit der Bildaufnahme und der Vorverarbeitung, um die Hände im Bild zu
lokalisieren und gewisse Merkmale, wie z. B. Schwerpunkte oder Kanten, zu extrahieren. Im Anschluss daran erfolgt die
Berechnung der Handposition, -orientierung und Gelenkwinkeln
aus den Bilddaten teilweise unter Zuhilfenahme von Modellen
der Hand, teilweise mit statistischen Methoden. Da die Verarbeitung von Bilddaten immer die Gefahr birgt, dass
sich Hände des Benutzers oder andere hautfarbene Bereiche
verdecken, ist es abschließend nötig eine Erkennung und Behandlung dieser Fälle vorzunehmen.
Die Verwendung der Handverfolgung für humanoide Roboter
bildet das letzte Thema des vorliegenden Aufsatzes; hierbei soll
insbesondere die Umsetzbarkeit verschiedener Verfahren untersucht werden.
Inhaltsverzeichnis
- Zusammenfassung
- Einleitung
- Einsatzgebiete und Zweck der Handverfolgung
- Human Computer Interface
- Roboterprogrammierung
- Situation bei der Bildaufnahme
- Beleuchtung
- Beschaffenheit des Hintergrundes
- Kleidung des Benutzers
- Anzahl und Beweglichkeit der Kameras
- Bewegungsfreiheit des Benutzers
- Bildaufbereitung und Merkmalsextraktion
- Hintergrundausblendung
- Bewegungserkennung durch das Differenzbildverfahren
- Farberkennung für Hautfarbe (Farbsegmentierung)
- Kantenextraktion
- Handmodelle und Modellanpassung
- Positionstracking
- Orientierung der Hand
- Articulated Rigid Objects mit inverser Kinematik
- Articulated Rigid Objects mit Maximierung der Modell- und Bildüberdeckung
- Gestenerkennung
- Handhabung von Verdeckungen
- Zusammenfassung
- Literatur
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit bietet einen umfassenden Überblick über die Handverfolgung, ein Verfahren, das die Position, Orientierung und Gelenkwinkel der menschlichen Hand anhand von Kamerabildern ermittelt. Die Arbeit beleuchtet die verschiedenen Anwendungsgebiete der Handverfolgung, vom Human Computer Interface bis hin zur Programmierung humanoider Roboter. Es wird ein detaillierter Einblick in die verschiedenen Schritte der Handverfolgung gegeben, beginnend mit der Bildaufnahme und Vorverarbeitung, über die Merkmalsextraktion und Handmodellierung bis hin zur Handhabung von Verdeckungen.
- Einsatzgebiete der Handverfolgung: Human Computer Interface, Roboterprogrammierung, Telerobotik
- Schritte der Handverfolgung: Bildaufnahme und Vorverarbeitung, Merkmalsextraktion, Handmodellierung, Handhabung von Verdeckungen
- Verwendete Methoden: Histogram Backprojection, Modellanpassung, inverse Kinematik, Maximierung der Modell- und Bildüberdeckung
- Anwendungen in der Robotik: Programmierung humanoider Roboter, Einsatz in Servicerobotern
- Herausforderungen der Handverfolgung: Verdeckungen, Echtzeitfähigkeit, Komplexität der Modelle
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung führt in das Thema der Handverfolgung ein, erläutert das Ziel der Arbeit und stellt verschiedene Ansätze zur Kategorisierung der Verfahren vor. Das zweite Kapitel befasst sich mit den Einsatzgebieten und dem Zweck der Handverfolgung, insbesondere im Kontext von Human Computer Interfaces und Roboterprogrammierung. Das dritte Kapitel behandelt die Situation bei der Bildaufnahme und beleuchtet verschiedene Kriterien wie Beleuchtung, Hintergrundbeschaffenheit, Kleidung des Benutzers, Kameranutzung und Bewegungsfreiheit. Kapitel vier widmet sich der Bildaufbereitung und Merkmalsextraktion, wobei Methoden wie Hintergrundausblendung, Bewegungserkennung und Farberkennung vorgestellt werden. Kapitel fünf beschreibt die Handmodellierung und Modellanpassung, einschließlich Positionstracking, Orientierung der Hand und verschiedenen Ansätzen zur Modellierung von Gelenkbewegungen.
Schlüsselwörter
Handverfolgung, Human Computer Interface, Roboterprogrammierung, Bildverarbeitung, Merkmalsextraktion, Handmodellierung, inverse Kinematik, Modellanpassung, Gestenerkennung, Verdeckungen, Echtzeitfähigkeit
- Arbeit zitieren
- Ulrich Merzbach (Autor:in), 2002, Handtracking. Zweck, Ablauf und Methoden der Handverfolgung aus Kameradaten, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/3094
