基於Leap Motion之三維手寫中文文字特徵擷取

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姓名

連俊宇(Chun-Yu Lien) 查詢紙本館藏

畢業系所

資訊工程學系在職專班

論文名稱

基於Leap Motion之三維手寫中文文字特徵擷取
(Feature extraction of 3D handwritten Chinese characters based on Leap Motion)

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摘要(中)

近年來，由於智慧型手機和 3C 產品的普及，手寫輸入變得越來越重要。手寫輸入功能使 3C 產品的操作變得容易。然而，現今的輸入設備大多為接觸式，必須使用觸控筆或者是手指直接寫在輸入裝置上。雖然已有以攝影機來擷取手指的移動軌跡的手寫輸入法，但此系統在使用上仍受限於環境光源。本論文提出一個使用者可以在不穿戴任何體感設備，不需使用接觸式裝置的情況下，直接在空中寫字，並基於 Leap Motion 感測設備，擷取出輸入中文字的特徵。在此系統中，由於 Leap Motion 的紅外線感測技術，讓系統即使在昏暗的環境中，也可正常使用。系統利用 Leap Motion 所擷取到的基本資訊，包括每一個 frame 手指的空間座標，移動速度，以及輸入的時間，進而分析出所輸入的中文字的實筆及虛筆。這些從中所擷取到的實筆和虛筆及基礎資訊，對於中文字的辨識以及簽名認證均有很大的幫助。實驗結果顯示，透過本論文的方法，能正確且有效地擷取出三維手寫中文的文字特徵。

摘要(英)

Recently, the demand of handwriting input becomes more and more important due to the popularity of smartphones and 3C products. Handwriting input makes 3C products operations becomes easy. However, most of the input devices nowadays are generally not contactless so that user has to write directly on the device with a pen or finger. Although there are some video based air-finger-writing systems using a camera to capture hand/ finger trajectory motions while handwriting. However, they are easily affected by illuminations. In this thesis, we propose a novel feature extraction method of 3D handwritten Chinese characters based on Leap Motion which can extract the features from air-finger-writing Chinese characters without carrying or contacting any device. In the proposed system, the moving fingers and hands can be captured clearly even in the dusky environments because Leap Motion uses infrared sensor in capturing moving trajectories. With the trajectories being captured, all embedded features including coordinate, velocity, and total writing time of each input character captured from Leap Motion are applied to extract the real and virtual strokes of the input Chinese character. The extracted real strokes, virtual strokes, and embedded features provide significant discriminative information for later 3D signature verification and 3D Chinese character recognition. Experimental results verify the validity and effectiveness of our proposed method in extracting features of 3D handwriting Chinese characters.

關鍵字(中)

★ 虛筆
★ 手寫輸入
★ 空中寫字

關鍵字(英)

★ Virtual Stroke
★ Leap Motion
★ Air Finger Writing

論文目次

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iv
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 ix
一、緒論 1
1-1 前言 2
1-2 研究動機與目標 2
1-3 論文架構 4
二、相關研究 5
2-1 影像為基礎的中文輸入系統 5
2-2 體感裝置為基礎的輸入系統 6
2-3 實虛筆與簽名認證 8
2-4 商業應用 8
2-4-1 電子白板與互動式投影機 8
2-4-2 AirSig密碼錢包App 9
三、系統架構與實作 10
3-1 指尖軌跡追蹤 11
3-2 轉折點判斷 13
3-3 實筆與虛筆的判斷 15
3-4 筆劃的合成 17
3-5 特徵擷取 17
四、實驗與結果 19
4-1 實驗環境 19
4-2 轉折點偵測及虛筆判斷 20
4-3 特徵資訊的應用 31
4-4 已知問題 32
五、結論及未來展望 34
參考文獻 35

參考文獻

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[2] Xtion PRO, 取自http://www.asus.com/Multimedia/Xtion_ PRO/。
[3] Hands-on: gesture, voice, and the many inputs of Samsung’
s smart TV, 取自http://arstechnica.com/gadgets/2012/ 03/hands-on-gesture-voice-and-the-many-inputs-of- samsungs-smart-tv/。
[4] Samsung UN55D8000 LED LCD HDTV -First Review, 取自http://hdguru.com/samsung-un55d8000-led-lcd-hdtv- first-review/4547/。
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[9] 6D Motion Gesture Database
http://www.ece.gatech.edu/6DMG/Air-fingerwriting.html
35[10] 賴承澤,“利用虛筆資訊特徵作中文簽名確認”,國立中央大學資訊工程研究所碩士論文,2001 年 6 月。
[11] 陳建宏,“結合實筆與虛筆資訊特徵作中文簽名確認”,國立中央大學資訊工程研究所碩士論文,2005 年 6 月。
[12] 王志銘,“利用虛筆資訊進行中文字字根自動分析”,國立中央大學資訊工程研究所碩士論文,2009 年 6 月。
[13] 互動電子白板,取自維基百科 http://en.wikipedia.org/wiki/Interactive_whiteboard。
[14] Epson EB-485Wi 互動式投影機,取自http://www.epson.com. tw/Projectors/V11H452054/Overview。
[15] AirSig
http://www.airsig.com
[16] AirSig Unlock: Activate upon Writing,取自http://www.airsig.
com/tech/airsig-unlock。
[17] Leap Motion SDK
http://developer.leapmotion.com
[18] 教育部常用國字標準字體筆順學習網 http://stroke-order.learningweb.moe.edu.tw

指導教授

范國清、陳映濃
(Kuo-Chin Fan、Ying-Nong Chen)

審核日期

2014-7-24

推文