基于惯性导航型动作捕捉的交警手势识别系统

1. Page_1:选题背景

//第一个想到做的就是动作捕捉，好像很好玩就决定做这个了。

• 动作捕捉技术已经有数十年的历史，衍生出了多种解决方法，但是目前只有光学式有比较成熟的民用方案，惯性导航式仍然局限于摄影棚和实验室中；然而，惯性导航式动捕由于其本身使用传感器的技术特点，具有可穿戴、易携带、精度高、成本低等光学式难以比拟的优点，也更契合现在可穿戴的技术趋势，因此我们希望以此作为载体对惯性导航式动捕进行开发和学习。

• 然后考虑到实用性，可以做动作捕捉在电脑建模以提供更真实的人体运动姿态，但是考虑到成本、复杂度和性能的高要求我们难以做出来。另一个是手势识别。我们做交警手势识别系统是因为交警的动作幅度大而且不复杂，性能要求就降低了，成本也下降了，我们要在短期内实现也更为现实。

• 而在现实需求上，在诸如春运等客流量大的情况下，通过交警手势来指挥车流仍是短时间内无法避免的情况，但是在天气恶劣等情况下，司机一方面要注意其他车辆，一边又要识别交警手势，往往由于分心等问题导致识别错误，因此我们希望以此为载体研究惯性导航式动捕系统，试图通过这种系统尽可能的避免各种事故。交警手势识别系统可以帮助极端交通状况下的车辆正确识别交警手势，提高指挥效率和行车安全。

2. Page_2:总体方案

在交警身上装备传感器与处理器，然后传感器上数据通过有线连接（杜邦线）的方式传输到处理器上，处理器再通过有线连接（USB）传数据到交警手机上，交警手机再把数据上传到服务器，服务器再把处理后信息传输到对应位置车辆的终端。我们只做从传感器到服务器的过程，最后到终端为附加的，视实际情况确定做不做。如果有时间可以考虑在上位机上通过数据变换进行3D建模。

电子与系统设计模块.png

3. Page_3:方案论证与可行性分析

• 传感器数量、规格和位置

  mag3110 电子罗盘模块 16.8（20）......x1
  mpu6050 姿态传感器 28（30） .....X6

• 处理器选择

  树莓派 3b+ （自备）

• 传感器数据怎么传输到处理器

  杜邦线连接，通过串口连接树莓派

• 处理器数据怎么传输到手机

  利用树莓派的蓝牙模块和手机通信

• 处理器怎么处理数据

  • 数据预处理
    • 滤波：卡尔曼滤波
    • 数据归一化处理：避免由于物理意义不同和数值范围过大造成的误差
  • 上位机数据截取与特征提取
    • 结合差分阈值和加窗法
  • 动作分类识别
    • 动作特征提取
      • 利用FFT对惯性传感器的连续信号进行处理获取频谱特征
    • 动作特征识别
      • kmeans、贝叶斯分类算法、决策树算法、bp神经网络算法
  • 磁力计模块：该模块确定使用者的朝向

• 树莓派怎么上传数据到服务器

  • 通过自带的wifi模块连接网络并传输数据到服务器端（http协议）

• （服务器怎么传数据到终端）

• （怎样把数据变换后进行建模）

3. Page_4:具体模块