第 32 卷 第 1 期
2017 年 1 月
控 制 与 决 策
Control and Decision
Vol. 32 No. 1
Jan. 2017
手势分割问题的多目标优化模型及其进化求解方法
文章编号: 1001-0920 (2017) 01-0100-05 DOI: 10.13195/j.kzyjc.2015.1159
刘 可, 巩敦卫
†
(中国矿业大学 信息与电气工程学院,江苏 徐州 221116)
摘 要: 提出一种手势分割问题的多目标优化模型, 并给出该模型的进化求解方法. 建立模型时, 以像素点的位置作
为决策变量, 以像素点的颜色与人手肤色的差值作为目标函数. 此外, 根据手部像素点的位置具有相关性, 建立多目
标分布估计算法来求解上述模型, 以得到最佳的像素点集, 从而形成人的手势. 实验结果表明了所提出模型和方法的
有效性.
关键词: 多目标优化;分布估计算法;手势分割;进化计算
中图分类号: TP273 文献标志码: A
Multi-objective optimization model and its evolution-based solution for
gesture segmentation problems
LIU Ke, GONG Dun-wei
†
(School of Information and Electrical Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China)
Abstract: A multi-objective optimization model for the problem of gesture segmentation is proposed, and a method of
solving the above model based on evolutionary algorithms is presented. When building the model, the positions of a series
of pixels are taken as the decision variable, and the differences between the color of the pixels and that of a hand are taken
as the objective functions. In addition, a multi-objective estimation of the distribution algorithm is presented based on the
correlation among the positions of the hand pixels to solve the model so as to get the best pixel set, thus forming the human
gesture. The experimental results show the effectiveness of the proposed model and algorithm.
Keywords: multi-objective optimization;estimation of distribution algorithm;gesture segmentation;evolutionary
computation
0 引引引 言言言
基于肤色的图像分割, 是解决手势分割问题的主
要方法之一. YCbCr 是肤色分割中常用的颜色空间
[1]
,
该空间中的 Y 分量表示亮度, Cb 和 Cr 分 量表 示色
度. 文献 [2] 指出, 存在最佳匹配肤色的 Cb 或 Cr 数值.
基于此, 如果从所有像素点中选择最接近肤色的, 则
有可能将手势与背景分割开, 这是一个优化问题. 许
多学者采用进化算法求解优化问题
[3-4]
; Deb 等
[5]
提出
了 NSGA-II; Zhang 等
[6]
提出了 RM-MEDA.
基于肤色的图像分割, 首先需要选择颜色空间;
然后, 通过训练样本集建立肤色模型, 进而区分出肤
色与非肤色像素点. 在文献 [7] 中, 肤色的 Cb、Cr 分量
需同时满足下列条件: 77 6 Cb 6 127, 133 6 Cr 6 173.
在文献 [8] 中, 肤色的 Cb、Cr 分量分布在与 Y 分量有
关的区域内; 如果像素点的 HSV 向量分布在一个三
维空间内, 则可以识别为肤色像素点. 文献 [9] 采用单
峰高斯模型, 表示 CbCr 平面上的肤色分布. 文献 [10]
采用高斯混合模型, 表示 CbCr 平面和 RGB 空间中的
肤色分布. 文献 [11] 对离散化的颜色空间中的每个单
元赋予一个肤色概率值, 建立肤色的直方图模型. 但
是, 肤色在颜色空间中的分布具有随机性, 对于出现
概率较小的手部颜色, 已有的肤色分割方法存在局限
性.
为了能够识别出现概率较小的手部颜色, 本文建
立手势分割问题的多目标优化模型, 并给出求解该模
型的方法. 建立模型时, 以像素点的位置为决策变量,
收稿日期: 2015-09-16;修回日期: 2016-01-04.
基金项目: 国家自然科学基金项目(61403155).
作者简介: 刘可 (1979−), 男, 博士生, 从事进化计算的研究;巩敦卫 (1970−), 男, 教授, 博士生导师, 从事智能优化与控
制、基于搜索的软件工程、交互式遗传算法、区间多目标进化计算等研究.
†
通信作者. E-mail: dwgong@vip.163.com