论文总字数：27014字

摘 要

近年来，计算机技术的发展势头一直很强劲，在实现人机交互方面，研究人员做了很多努力，刚开始，我们都是通过键盘、鼠标以及触摸屏等相对快捷的方法，但是手势识别的使用，人机交互就会显得更加智能化，也更能体现以人为中心的思想。使用手势传感系统的手势识别技术在将来有广泛的实用性，在家用电器的使用，在商场的购物的选择等方面会更加快捷。

我的课题是通过实现红外手势识别功能，使人机交互从接触式到非接触式的转变。使用9轴手势传感器模块，LED点阵模块及Arduino开发板，实现上下左右前后、顺逆时针，还有波浪式前进手势识别功能，及利用I²C和UART协议实现串口通信，并通过连续或者不连续的手势识别来控制内置的led灯的亮灭，实现简单的类似密码解锁功能。

关键词：手势识别 传感系统 非接触式 人机交互

Design and implementation of infrared gesture recognition sensor system

Abstract

In recent years, development of computer technology has been a strong momentum in terms of realizing human-computer interaction, researchers have done a lot of effort, at first, we are all through the keyboard, mouse, and the method of touch screen and other relatively fast methods, but the use of gesture recognition can make the human-computer interaction more intelligent, more can reflect the thought of people-centered. Gesture recognition technology using gesture sensor system had a wide application prospect, it will be more efficient in the use of household appliances, shopping in shopping malls and other aspects.

In this paper, the infrared gesture recognition is mainly realized, which makes the man-machine interaction change from contact to non-contact. Use 9 shaft gesture sensor module, LED dot matrix module and Arduino board and realize the up and down, before and after, good or poor clockwise, and wave forward of gesture recognition, and using the I²C serial communication and UART protocol implementation, and through continuous or discontinuous gesture recognition to control destroy the light of the built-in LED lights, achieve the function of simple similar password to unlock.

Keywords: gesture recognition; sensor system; non-contact; human-computer interaction；

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 1

1.3 研究挑战 3

1.4 国内外研究现状 3

1.5 本文组织结构 5

第二章 总体设计方案 6

2.1 总体设计方案 6

2.1.1 总体设计思路 6

2.2 开发平台的选取 6

2.2.1Arduino IDE的优缺点 6

2.2.2 keil的优缺点 7

2.3 相关模块的优缺点 7

2.3.1 PAJ7620U2手势传感器的优缺点 7

2.3.2 led点阵的优缺点 7

2.4本章小结 8

第三章 系统硬件电路 9

3.1 选取的硬件 9

3.2 Arduino UNO 10

3.2.1 Arduino的介绍 10

3.2.2 Arduino Uno的用途 10

3.2.3 Arduino的内部构成 10

3.2.4 Arduino的特点 10

3.3 PAJ7620U2手势传感模块的介绍 11

3.3.1 PAJ7620U2的说明 11

3.3.2串口通信 13

3.4 本章小结 15

第四章 软件设计 16

4.1 软件设计 16

4.2 开发工具 16

4.2.1 Arduino 16

4.2.2 led点阵显示 17

4.2.3 PAJ7620U2手势传感器 18

4.3结果显示 26

4.3.1串口通信 26

4.3.2 手势解锁功能的实现 27

4.4 本章小结 29

第五章 总结和展望 30

5.1 本文总结 30

5.2工作展望 30

参考文献 32

附 录 部分关键源代码 34

致 谢 42

第一章 绪论

1.1 研究背景

计算机技术的广泛应用，人机交互已经成为人们生活中不可或缺的一部分。显而易见，人机交互的主要目的就是为了能够让计算机更好的服务人类。手势识别自然也成为了发展趋势中的一部分。但是手势本身还是相当复杂的，其多样性，多义性，手势识别无法构建一个完整的框架出来，研究其的人员只能根据自己的需要来实现某些需要实现的功能，继而进一步拓展。自然针对手势识别的一些共性的问题，还是需要大家得到一个普遍适用的结论。

现阶段，手势识别还是多学科重点研究的课题，目前，如果要实现一些不是很复杂的控制或者与别的设备进行交互，只需要使用简单的手势，手势识别也是PC机能够理解人体语言的一种方式，在将来的应用肯定是很广泛的。

1.2 研究意义

移动交互早就不局限于对屏幕的触摸，几乎都要借助于传感，这样也比较符合用户的第一直觉。自然，随着智能手机的流行，性能上也越来越强，如果能增加手势识别作为手机摄像头识别的一个方向，比如识别手势动作，手势的移动轨迹，这无疑是一个很大的亮点。

与传统的已经成熟的交互方式相比，手势识别肯定也具有其比较突出的优势，比如学习的成本比较低，原来都是接触式的，比如像触屏，现在转变成非接触式的，这也是一个很大的突破，而且在动作上也丰富了好多，比如九轴手势传感器就可以实现9种手势，在生活上，可以做到不影响其他的事情的完成的前提下，进行各种简单的手势操作。

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