万昔源

（义乌工商职业技术学院 义乌创新研究院，浙江 义乌 322000）

0 引言

中国发展基金会发布报告预测，到2022年中国65岁以上人口将占总人口的14%，从老龄化社会进入老龄社会。报告还显示，2050年左右，中国60岁以上的人口将达到5亿人[1]。因此，轮椅的需求量将越来越大。但是，目前市场上的电动轮椅仍然以通过摇杆控制为主。部分科研机构已进行新型人机交互控制轮椅方式的研究。比如，重庆邮电大学智能机器人研究所开发了基于手指命令识别的机器人运动控制系统，如图1所示[2]；日本神奈川理工学院的方案是，将手作为虚拟鼠标进行轮椅控制，如图2所示[3]。但是，手指识别的方案受限于操作者的手指灵活度；虚拟鼠标控制的方案经过测试，操作难度较高，容易误操作。考虑到老年用户的操作精度问题，本文利用深度摄像头，采用了较大幅度的手势以及头部动作识别来控制轮椅[4]，并设计了一套安全优先的控制逻辑。

图1 重庆邮电大学研究成果

图2 日本神奈川理工学院研究成果

本系统整体研究框架如下：第一，原始数据利用Kinect传感器深度数据与RGB图像；第二，通过双指数平滑滤波，以消除抖动，平滑数据；第三，将用户深度数据与背景分离，以降低背景噪声干扰；第四，创新地利用匹配深度坐标系和RGB相机坐标系的方式检测用户手势命令，提高识别率，并使得用户操作感知更加直观。系统框架如图3所示。

图3 系统框架

1 数据获取与处理

1.1 深度数据的获取

Kinect传感器的深度数据流由图像帧组成（如图4所示）。……