基本信息
- 项目名称：
- 基于头面部动作检测的算法研究与控制软件--一款助残软件的实现
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目通过摄像头捕捉并识别的头面部动作来控制计算机进而通过计算机与家庭自动控制系统相结合来用头面部动作控制门窗、空调、电视等各种家居，从而给残疾人带来更多的便利，也给普通用户带来不同的体验。
- 详细介绍：
- 据统计，全国各类残疾人总数为8296万人，其中上肢残疾占14.12%。对于这些没有胳膊的人来说，使用电脑是一件困难的事。这款助残软件实现了用头面部来对计算机进行任何操作，完全无需手的帮助，从而使上肢残疾人也能也能像常人一样流畅的操控计算机。目前，此软件能够准确的检测出15种相互独立的头部动作，而且这些动作可以相互组合，能够提供足够多的头部动作命令。 本项目具体实现了控制鼠标键盘、辅助阅览、颈部操游戏、控制赛车游戏等一系列重要而实用的功能。同时，基于人性化原则，还设计了诸如操作帮助、系统设置等许多辅助功能。更值得一提的是，本项目已经能应用于家庭自动控制系统中，使残疾人只用头部就能控制电视、空调等所有家庭设施，从而给他们带来更多的便利。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的：此软件是一款助残软件，为了能够让那些不能使用双手的残疾人用他们的头面部动作来开关门窗、控制电视机、空调等家具，并且用他们的头面部动作流畅的操作计算机。 创作思路：去年暑假我们有幸成为残奥志愿者，这让我们更深入的了解了残疾人。我国有各类残疾人8296万，其中肢体残疾人2412万，上肢残疾人也有上千万。这些人无法使用他们的双手，以致无法开门、开窗，控制电视机、空调等家居，更不用说操控计算机。于是我们想到用头面部动作来操控计算机、并且控制这些家居。 此款助残软件已经成功研发，通过此软件，用户可以完全不用手，只用头面部动作来流畅操作计算机，并且控制家居。能够真正地帮助残疾人逐步实现自理！ 创新点： 1) 通过头面部动作来控制计算机，进而通过计算机控制各种家居，能够帮助上肢残疾人完成一些日常工作，让他们的生活能够逐步自理。 2) 给普通用户提供了一种全新的控制电脑的方式，给他们带来更好的体验。 3) 在算法方面，突破思维定势，使用多线程和adboost算法相结合，把检测速度由原来的每秒15帧提高到每秒30帧，提高检测的效率。 4) 对用户头部运动轨迹进行动态预测，使操作更加流畅。 技术关键：采用adaboost目标检测算法对头面部动作进行检查，用多线程处理与adaboost算法相结合提高检测率为原来的两倍，对头面部运动轨迹进行预测。 技术指标：目标检测速率30帧/秒（提高为原来的两倍），各种头面部动作的正确检测率均超过了90%。
科学性、先进性
- 此软件运用了目标检测中速度最快，检测率也非常高的adaboost算法并且对此算法进行了改进，使检测速率提高为原来的两倍。 近期的文章中提高的adaboost检测速率最高为15帧/秒，而我们作品中的检查速率为30帧/秒。 采用头部运动轨迹的预测提高了帧数。
获奖情况及鉴定结果
- 作品前期版本在2008年12月进入“全国大学生软件创新大赛”十强 并荣获三等奖 主办单位 教育部国家示范性软件学院建设工作办公室 承办单位 重庆大学 支持单位 重庆市信息产业局 赞助单位 太阳（SUN）计算机系统（中国）有限公司 2009年4月本校第十九届“冯如杯”一等奖 获2009年微软“创新杯”中国赛区总决赛前三名 主办单位：微软公司 2009年首都“挑战杯”特等奖。 主办单位：北京团市委、北京市科委、北京市科协、北京市教委、北京市学联联合主办。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 待定
作品可展示的形式
- 实物、产品,现场演示,图片,录像,样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 系统简单易操作，打开软件后系统检测到用户后会一步一步对用户进行向导。用户根据操作提示选择不同的功能，能对计算机进行流畅操作，在网络家居自动控制系统中控制门、窗、电视机、空 调等。 我们对检查算法做了许多的优化，操作灵敏度可与鼠标键盘媲美。 此作品可解决上千万上肢残疾人的计算机使用问题，并且已经实现与网络家居自动控制系统结合来对门、窗、电视机、空调等的控制，即用头部在计算机上操作，计算机对控制控制系统中心设备 发送信号，中心设备再对各种家居发送信号，让肢体残疾人逐步自理，解决国家和社会面临的一个非常迫切的问题。目前我们正在进一步研究对眼球和舌部的动作的检测，让受益群体进一步扩大，让 全身瘫痪的残疾人也可以完成上面提到的那些操作。 上千万的用户群体必然能够带来很好的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 根据调研，目前国内外无类似的助残软件，我们正在筹备申请专利当中。 基于视觉的用头面部动作来操控计算机的作品也未曾在市面上出现过。
