CN211479074U - 一种基于fpga的手势识别与无线控制装置 - Google Patents
一种基于fpga的手势识别与无线控制装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置。本装置包括识别模块，所述识别模块连接核心模块，核心模块连接反馈模块。本装置优点是操作简单、精度高、成本低、体积小、速度快、实时处理的特点；通过控制云台模块，来实现多种功能，通过显示器去实时观察手势检测情况和功能实现情况来进行反馈，以及达到方便下一步操作的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及手势识别、无线传输及自动控制领域，具体地说是一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置。
背景技术
随着现代社会信息化程度的提高，人机互动日益成为人们关注的焦点。而在此之中，基于视觉传感器的手势识别是一个大的方向，能够用于各种人机交互场景，虚拟现实场景。手势输入设备比起鼠标和键盘操作这些技术是更加方便的人机交互方式，所以基于手势识别的控制系统越发的被人们所需要。此方法的优点在于脱离了工具的直接接触；但是手势识别由于是需要实时监测，所以数据量较大，对仪器要求较高。
目前市面上的基于数据手套的手势识别系统基于数据手套的位置跟踪测量手掌的位置信息来进行终端控制，这种方法的优点是所需的数据量较小、速度高、系统的识别率高，缺点是操作需要特殊设备手套的协助，每次操作都比较麻烦，手套和设备需要连接，有距离的限制且输入设备比较昂贵。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，具有资源占用小、速度高、系统识别率高、无线传输、价格低廉等优点。
为实现上述目的，本实用新型所述一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，包括识别模块，所述识别模块连接核心模块，核心模块连接反馈模块；
所述识别模块包括摄像头驱动模块和摄像头，所述摄像头驱动模块和摄像头电性连接；
所述核心模块包括FPGA芯片、储存器、无线传输模块，所述FPGA芯片分别与储存器和无线传输模块连接；
所述反馈模块包括云台模块和显示器模块；
所述摄像头驱动模块与储存器连接，所述FPGA芯片与显示器连接，所述无线传输模块与云台模块连接。
所述摄像头驱动模块与储存器之间连接有摄像头控制模块，所述摄像头控制模块连接摄像头初始化模块。
所述摄像头控制模块与摄像头初始化模块分别连接PLL模块。
所述摄像头控制模块与储存器之间连接有VGA时序控制模块。
所述FPGA芯片与储存器之间连接有除法器模块，FPGA芯片和无线传输模块通过I/O口连接；所述FPGA芯片与显示器通过VGA接口连接。
所述FPGA芯片主要包括控制模块、计算模块和通信适配模块，控制模块、计算模块和通信适配模块相互连接。
所述无线传输模块与云台模块通过无线接收器连接。
所述显示器为液晶显示器，所述摄像头为100万高清摄像头。
所述云台模块包括上云台和下云台，所述上云台和下云台连接，上云台和下云台分别与无线接收器连接；所述上云台用于垂直方向180°旋转、下云台用于水平360°旋转。
所述无线传输模块与无线接收器通过蓝牙进行传输和接收。
所述识别模块为摄像头模块。
所述本装置的运行原理为，所述摄像头3接收的数据输入到摄像头驱动模块2中，再经系统总线发送到FPGA芯片1，FPGA芯片1再把数据分九路储存到储存器5(九个RAM)中，进行二值化处理，再将处理好的数据分为两路，一路通过无线传输模块6和无线接收器7控制云台模块，另一路通过VGA接口4及数据线连接到液晶显示器。
所述计算模块12在寻找手部重心时，使用的公式为：
M＝∑x∑yf(x,y)
Mx＝∑x∑yx*f(x,y)
My＝∑x∑yy*f(x,y)
Xc＝Mx/M
Yc＝My/M
由于已经进行了二值化处理，所以通过该公式便可方便寻找出手部的重心。
所述计算模块12在寻找指尖时，首先要求指尖与重心之间不存在完全间断的地方，排除大部分外界的干扰，其次指尖部分要求除了与重心方向是手部信号之外，其余方向均为非手部信号，排除手指部分，然后准确找到指尖且不会受外界干扰。
本实用新型所述一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，其有益效果在于：本装置通过设置100万高清摄像头和摄像头驱动模块将摄像头所采集到的手势图像，对图像信息进行计算、保存、传输、控制，具有传输的信息量小、传输速率快、传输效率高的优点；通过FPGA实现核心处理，具有多路并行数据处理的优越性；通过设置控制模块，对采集的图像信息进行读与写的控制，保证数据传输高效、稳定；通过设置高清摄像头的时序与FPGA的电路连接，在FPGA之中的RAM中，配置出数据/地址/控制三路进行数据的分配和处理，达到既能控制又有较高的传输速度的目的；通过设置无线传输模块及无线接收器，控制云台模块；具有简单、精度高、成本低、体积小、速度快、实时处理的特点；通过控制云台模块，来实现多种功能，通过显示器去实时观察手势检测情况和功能实现情况来进行反馈，以及达到方便下一步操作的目的。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的摄像头数据流向；
图中：1-FPGA芯片、2-摄像头驱动模块、3-摄像头、4-VGA接口、5-储存器、6-无线传输模块、7-无线接收器、8-下云台、9-上云台、10-显示器、11-控制模块、12-计算模块、13-通信适配模块。
具体实施方式
实施例1
如图1-2所示，本实用新型所述一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，包括识别模块，所述识别模块连接核心模块，核心模块连接反馈模块；
所述识别模块包括摄像头驱动模块2和摄像头3，所述摄像头驱动模块2和摄像头3电性连接；
所述核心模块包括FPGA芯片1、储存器5、无线传输模块6，所述FPGA芯片1分别与储存器5和无线传输模块6连接；
所述反馈模块包括云台模块和显示器10模块；
所述摄像头驱动模块2与储存器5连接，所述FPGA芯片1与显示器10连接，所述无线传输模块6与云台模块连接。
所述摄像头驱动模块2与储存器5之间连接有摄像头控制模块，所述摄像头控制模块连接摄像头初始化模块。
所述摄像头控制模块与摄像头初始化模块分别连接PLL模块。
所述摄像头控制模块与储存器5之间连接有VGA时序控制模块。
所述FPGA芯片1与储存器5之间连接有除法器模块，FPGA芯片1和无线传输模块6通过I/O口连接；所述FPGA芯片1与显示器10通过VGA接口4连接。
所述FPGA芯片1主要包括控制模块11、计算模块12和通信适配模块13，控制模块11、计算模块12和通信适配模块13相互连接。
所述无线传输模块6与云台模块通过无线接收器7连接。
所述显示器10为液晶显示器。
所述云台模块包括上云台9和下云台8，所述上云台9和下云台8连接，上云台9和下云台8分别与无线接收器7连接；所述上云台9用于垂直方向180°旋转、下云台8用于水平360°旋转。
所述无线传输模块6与无线接收器7通过蓝牙进行传输和接收。
本装置工作时，由摄像头3进行图像数据RGB格式的实时采集工作，发送给FPGA芯片1进行处理和计算，主要包括颜色区分、噪声滤除和图像二值化，将手部颜色与环境色相区分得到手部轮廓，再经过二值化处理后将数据储存在储存器5中；经储存器5图像数据读出，将处理结果按照协议发送至显示器10和无线传输模块6，从而通过改良的图形处理技术，采用非接触式的隔空操作和无线控制。本实用新型颠覆以往的键盘、鼠标形式，完全解放了双手操作和仪器距离限制，能够较好的满足手部交互多样性的需求。
Claims (10)
1.一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，包括识别模块，其特征在于：所述识别模块连接核心模块，核心模块连接反馈模块；
所述识别模块包括摄像头驱动模块(2)和摄像头(3)，所述摄像头驱动模块(2)和摄像头(3)电性连接；
所述核心模块包括FPGA芯片(1)、储存器(5)、无线传输模块(6)，所述FPGA芯片(1)分别与储存器(5)和无线传输模块(6)连接；
所述反馈模块包括云台模块和显示器(10)模块；
所述摄像头驱动模块(2)与储存器(5)连接，所述FPGA芯片(1)与显示器(10)连接，所述无线传输模块(6)与云台模块连接。
2.如权利要求1所述一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，其特征在于：所述摄像头驱动模块(2)与储存器(5)之间连接有摄像头控制模块，所述摄像头控制模块连接摄像头初始化模块。
3.如权利要求2所述一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，其特征在于：所述摄像头控制模块与摄像头初始化模块分别连接PLL模块。
4.如权利要求3所述一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，其特征在于：所述摄像头控制模块与储存器(5)之间连接有VGA时序控制模块。
5.如权利要求4所述一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，其特征在于：所述FPGA芯片(1)与储存器(5)之间连接有除法器模块，FPGA芯片(1)和无线传输模块(6)通过I/O口连接；所述FPGA芯片(1)与显示器(10)通过VGA接口(4)连接。
6.如权利要求5所述一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，其特征在于：所述FPGA芯片(1)主要包括控制模块(11)、计算模块(12)和通信适配模块(13)，控制模块(11)、计算模块(12)和通信适配模块(13)相互连接。
7.如权利要求6所述一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，其特征在于：所述无线传输模块(6)与云台模块通过无线接收器(7)连接。
8.如权利要求7所述一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，其特征在于：所述显示器(10)为液晶显示器。
9.如权利要求8所述一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，其特征在于：所述云台模块包括上云台(9)和下云台(8)，所述上云台(9)和下云台(8)连接，上云台(9)和下云台(8)分别与无线接收器(7)连接；所述上云台(9)用于垂直方向180°旋转、下云台(8)用于水平360°旋转。
10.如权利要求9所述一种基于FPGA的手势识别与无线控制装置，其特征在于：所述无线传输模块(6)与无线接收器(7)通过蓝牙进行传输和接收。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020568315.7U CN211479074U (zh) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | 一种基于fpga的手势识别与无线控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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|---|---|
| CN211479074U true CN211479074U (zh) | 2020-09-11 |
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ID=72360528
Family Applications (1)
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| CN202020568315.7U Active CN211479074U (zh) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | 一种基于fpga的手势识别与无线控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN211479074U (zh) |
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2020
- 2020-04-16 CN CN202020568315.7U patent/CN211479074U/zh active Active
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