Modelo abrangente e reconhecimento de gestos com as mãos livres para ambientes 3D. / Comprehensive model and gesture recognition with free hands for 3d environments.

O principal objetivo deste trabalho é possibilitar o reconhecimento de gestos com as mãos livres, para uso em interação em ambientes 3D, permitindo que gestos sejam selecionados, para cada contexto de interação, dentre um grande conjunto de gestos possíveis. Esse grande conjunto deve aumentar a probabilidade de que se possa selecionar gestos já existentes no domínio de cada aplicação ou com associações lógicas claras com as ações que comandam e, assim, facilitar o aprendizado, memorização e uso dos gestos. Estes são requisitos importantes para aplicações em entretenimento e educação, que são os principais alvos deste trabalho. Propõe-se um modelo de gestos que, baseado em uma abordagem linguística, os divide em três componentes: postura e movimento da mão e local onde se inicia. Combinando números pequenos de cada um destes componentes, este modelo permite a definição de dezenas de milhares de gestos, de diferentes tipos. O reconhecimento de gestos assim modelados é implementado por uma máquina de estados finitos com regras explícitas que combina o reconhecimento de cada um de seus componentes. Essa máquina só utiliza a hipótese que os gestos são segmentados no tempo por posturas conhecidas e nenhuma outra relacionada à forma como cada componente é reconhecido, permitindo seu uso com diferentes algoritmos e em diferentes contextos. Enquanto este modelo e esta máquina de estados são as principais contribuições do trabalho, ele inclui também o desenvolvimento de algoritmos simples mas inéditos para reconhecimento de doze movimentos básicos e de uma grande variedade de posturas usando equipamento bastante acessível e pouca preparação. Inclui ainda um framework modular para reconhecimento de gestos manuais em geral, que também pode ser aplicado a outros domínios e com outros algoritmos. Além disso, testes realizados com usuários levantam diversas questões relativas a essa forma de interação. Mostram também que o sistema satisfaz os requisitos estabelecidos. / This work\'s main goal is to make possible the recognition of free hand gestures, for use in interaction in 3D environments, allowing the gestures to be selected, for each interaction context, from a large set of possible gestures. This large set must increase the probability of selecting a gesture which already exists in the application\'s domain or with clear logic association with the actions they command and, thus, to facilitate the learning, memorization and use of these gestures. These requirements are important to entertainment and education applications, this work\'s main targets. A gesture model is proposed that, based on a linguistic approach, divides them in three components: hand posture and movement and the location where it starts. Combining small numbers for each of these components, this model allows the definition of tens of thousands of gestures, of different types. The recognition of gestures so modeled is implemented by a finite state machine with explicit rules which combines the recognition of each of its components. This machine only uses the hypothesis that gestures are segmented in time by known posture, and no other related to the way in which each component is recognized, allowing its use with different algorithms and in different contexts. While this model and this finite state machine are this work\'s main contributions, it also includes the development of simple but novel algorithms for the recognition of twelve basic movements and a large variety of postures requiring highly accessible equipment and little setup. It likewise includes the development of a modular framework for the recognition of hand gestures in general, that may also be applied to other domains and algorithms. Beyond that, tests with users raise several questions about this form of interaction. They also show that the system satisfies the requirements set for it.

Identiferoai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-19012011-114850
Date18 November 2010
CreatorsJoão Luiz Bernardes Júnior
ContributorsRomero Tori, Valdir Grassi Júnior, Ricardo Nakamura, Anna Helena Reali Costa, Robson Augusto Siscoutto
PublisherUniversidade de São Paulo, Engenharia Elétrica, USP, BR
Source SetsIBICT Brazilian ETDs
LanguagePortuguese
Detected LanguageEnglish
Typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Sourcereponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP
Rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess

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