@ -1,3 +1,9 @@ | |||||
.vscode/ | |||||
node_modules/ | node_modules/ | ||||
src-py/__pycache__/ | |||||
dist/ | |||||
build/ | |||||
model/ | |||||
.vite/ | |||||
src-tauri/ | src-tauri/ | ||||
~$项目测试结果.xlsx | |||||
db.sqlite3 |
@ -1,149 +1,109 @@ | |||||
# 📡 WaveControl 隔空手势控制系统 | |||||
# 基于 Mediapipe 与虚拟手柄实现的沉浸式赛车游戏交互系统 | |||||
> 一套融合**手势识别**与**语音控制**的非接触式人机交互系统,包含主控制平台、手语学习平台 WaveSign、赛车游戏控制模块三大子系统,致力于打造自然、高效、多场景适配的“举手即控”体验。 | |||||
------ | |||||
## 一、项目简介 | |||||
本项目基于 Google 的 MediaPipe 手部追踪系统,结合自定义几何规则与信号滤波算法,实现了无需物理手柄的赛车游戏操作方式。用户通过简单自然的手势(如拇指上扬、手掌倾斜等),即可完成加速、刹车、转向等核心动作,实现“举手即控”,打造更**自然流畅、沉浸感强**的赛车体验。 | |||||
## 项目简介 | |||||
系统已成功应用于 Steam 游戏 **《Rush Rally Origins》**,在实机演示中展现出流畅、精准的控制体验,广泛适用于支持 Xbox 手柄输入的竞速类游戏。 | |||||
在厨房、医疗、演讲等“无法触控”或“不便触控”的环境中,传统鼠标/键盘交互模式效率低、操作受限。**WaveControl**以此为切入点,构建了一个基于摄像头识别的隔空控制系统,融合手势识别与语音识别,实现对系统级输入(键盘/鼠标)、手语教学以及游戏控制等功能。 | |||||
------ | |||||
项目采用模块化架构设计,包含三大子系统: | |||||
## 二、核心功能亮点 | |||||
1. **主控制平台**:支持窗口操作、媒体控制、鼠标替代、游戏映射等功能 | |||||
2. **赛车游戏交互系统**:实现与《Rush Rally Origins》等赛车游戏的隔空手柄交互 | |||||
3. **WaveSign 手语通**:面向听障人群的手语学习与社区互动平台 | |||||
为提升可视性与操作便利性,系统配套开发了基于 PySide2 的图形界面,集成摄像头画面、手势识别反馈、指令图标展示与灵敏度调节等功能,支持完整的交互闭环。 | |||||
**主要功能:** | |||||
| 功能项 | 实现细节 | | |||||
| ------------ | ---------------------------------------------------- | | |||||
| 实时画面展示 | OpenCV 摄像头采集 + QImage 渲染窗口 | | |||||
| 手势图标反馈 | 根据识别结果在界面中央展示代表性图标(如加速、左转) | | |||||
| 文本提示 | 显示当前识别出的指令(如“加速”、“左转”) | | |||||
| 灵敏度调节 | 滑动条实时控制手势判断敏感度(用于调试与个性化) | | |||||
| 平滑识别 | Kalman Filter + Sigmoid 映射,过滤角度抖动与误判 | | |||||
| 虚拟控制输出 | 手势状态映射为 Xbox 指令,传递至 `vgamepad` 接口 | | |||||
## 测试信息 | |||||
**稳定机制:** | |||||
本项目配套了完整的[测试文档](./项目测试文档.md),涵盖以下子模块: | |||||
- 采用手势状态组合(如 `"left_up"`、`"unknown_bark"`)构建指令队列; | |||||
- 取历史 N 次指令中出现频率最高的结果作为最终决策; | |||||
- 实现多帧确认机制,避免“瞬时误识别”导致错误控制。 | |||||
- ✅ **主控制系统测试程序**:手势识别 → 键盘鼠标映射 → 交互反馈 | |||||
- ✅ **游戏控制测试程序**:手势实时识别 → 虚拟手柄信号发送 → 赛车游戏响应验证 | |||||
- ✅ **手语识别与打分测试程序**:摄像头实时捕捉动作 → MediaPipe评分 → UI动画与文本反馈 | |||||
- ✅ **用户交互测试**:社区发帖、点赞评论、任务管理、日程提醒等核心功能均有覆盖 | |||||
**部分功能:** | |||||
测试方式支持浏览器调试 + 控制台运行日志追踪,若遇白屏可通过 Chrome DevTools 检查模块加载或路径引用情况。 | |||||
- 👋 中心图标实时展示当前识别手势 | |||||
- 📷 窗口左上角显示摄像头原始图像流 | |||||
- 🎚️ 窗口底部滑动条调整灵敏度 | |||||
- 🔘 “退出”按钮关闭程序 | |||||
> 项目整体已形成:摄像头采集 → 手势识别 → 稳定判断 → 图像反馈 → 虚拟控制 的完整闭环。 | |||||
------ | |||||
## Git 分支说明 | |||||
## 三、 技术栈一览 | |||||
| 分支名 | 描述 | 跳转链接 | | |||||
| -------------------- | ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ | | |||||
| `master` | 主分支,已完成整合,适用于演示与部署 | [🔗 master 分支](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/tree/master/) | | |||||
| `finalv1` | 前后端初步融合尝试,手势 → 页面响应逻辑测试阶段 | [🔗 finalv1](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/tree/finalv1/) | | |||||
| `finalv2` | 完成手势识别与前端事件联动,页面按钮联动测试 | [🔗 finalv2](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/tree/finalv2/) | | |||||
| `finalv3` | 增加语音识别、手势控制切换、音乐控制、手语平台接入、各子系统联调优化 | [🔗 finalv3](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/tree/finalv3/) | | |||||
| `gesture` | 手势识别逻辑独立开发模块 | [🔗 gesture](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/tree/gesture/) | | |||||
| `gesture_for_chrome` | 针对 Chrome 插件开发的手势控制方案(PPT翻页) | [🔗 gesture_for_chrome](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/tree/gesture_for_chrome/) | | |||||
| `gesture-game` | 初步游戏控制实验,控制小球移动 | [🔗 gesture-game](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/tree/gesture-game/) | | |||||
| `game_control` | 控制《Rush Rally Origins》赛车游戏,已支持加速转向等 | [🔗 game_control](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/tree/game_control/) | | |||||
| `wavesign` | 手语通子系统开发主线,包括教学评分、社区、日程等 | [🔗 wavesign](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/tree/wavesign/) | | |||||
| `web` | 最初的网页原型设计,UI 静态草稿 | [🔗 web](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/tree/web/) | | |||||
| `screenshot` | 手势控制截屏模块,用于快速抓取操作界面 | [🔗 screenshot](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/tree/screenshot/) | | |||||
| `vosk_inc` | 接入 VOSK 实现语音识别与实时字幕展示 | [🔗 vosk_inc](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/tree/vosk_inc/) | | |||||
| 模块 | 技术方案 | | |||||
| -------- | ---------------------- | | |||||
| 图像处理 | OpenCV | | |||||
| 手势识别 | Mediapipe(21点追踪) | | |||||
| 虚拟手柄 | vgamepad(XInput模拟) | | |||||
| UI界面 | PySide2(Qt5框架) | | |||||
| 数据滤波 | Kalman Filter | | |||||
## 技术架构 | |||||
------ | |||||
| 层级 | 技术方案 | | |||||
| ------------ | ------------------------------------------------------------ | | |||||
| 前端 | vue3 + TypeScript +HTML + CSS + Tailwind CSS + JavaScript + PySide2(Qt GUI) | | |||||
| 后端 | Django 4.x(主平台 + 手语通) + Python 脚本逻辑(游戏控制) | | |||||
| 手势识别 | MediaPipe Hand Landmarker | | |||||
| 虚拟设备控制 | 键盘鼠标模拟、vgamepad 虚拟手柄(XInput) | | |||||
| 数据处理 | Kalman Filter(手势抖动滤波)、SQLite3 数据库 | | |||||
## 四、安装与运行 | |||||
1. 建议使用 Python 3.8(推荐 Anaconda 创建虚拟环境) | |||||
2. 安装依赖库: | |||||
``` | |||||
pip install -r requirements.txt | |||||
``` | |||||
## 模块介绍 | |||||
3. 运行主程序: | |||||
### 1️⃣ 主控制平台(WaveControl) | |||||
``` | |||||
python main.py | |||||
``` | |||||
##### ✌️ **功能特色** | |||||
> 请确保电脑已连接摄像头,并支持 DirectShow 接口访问 | |||||
- 多种预设手势操作(点击、滚动、后退等) | |||||
- 手势范围调节与自定义手势库 | |||||
- 支持语音识别辅助控制 | |||||
- 界面直观,状态反馈实时 | |||||
------ | |||||
##### 🎯 应用场景 | |||||
## 五、使用说明 | |||||
- 📺 沙发上追剧时,不再找遥控器,用手势暂停/快进 | |||||
- 👨🏫 教学/演讲中,用手势控制 PPT 流畅翻页 | |||||
- 🧑🍳 厨房做饭时,隔空查食谱不怕弄脏设备 | |||||
- 🏥 医疗/无菌操作室中,非接触式操作电脑界面 | |||||
- 🕹️ 游戏中挥手即控,沉浸感倍增 | |||||
- 启动程序后将自动弹出窗口,显示摄像头画面与实时识别状态 | |||||
- 系统识别以下手势并映射对应游戏操作: | |||||
🖼️ **UI 示例** | |||||
| 手势 | 游戏行为 | | |||||
| -------------- | -------- | | |||||
| 👍 右手拇指上扬 | 加速 | | |||||
| 👍 左手拇指上扬 | 刹车 | | |||||
| ✋ 手掌向左倾斜 | 左转 | | |||||
| ✋ 手掌向右倾斜 | 右转 | | |||||
- 控制主面板(准确率/响应时间/识别窗口) | |||||
- 手势管理面板(快捷操作映射设置) | |||||
------ | |||||
## 六、项目演示 | |||||
### 1. 虚拟手柄控制演示 | |||||
### 2️⃣ 游戏控制模块 | |||||
展示从摄像头采集 → 手势识别 → 指令生成 → 虚拟手柄控制的全过程,含实时反馈 UI 和多种手势切换效果: | |||||
🔗 项目演示:[游戏控制项目演示视频](https://www.bilibili.com/video/BV1H5gLzsEn8?vd_source=46a0e2ec60dfb8a247c96905ee47d378) | |||||
<img src="./img/手柄控制.gif" alt="手柄控制演示" width="600"/> | |||||
🎮 目标:**无需实体手柄,通过摄像头即可玩赛车游戏!** | |||||
------ | |||||
适配游戏:Steam平台《Rush Rally Origins》及支持 Xbox手柄的其他游戏 | |||||
### 2. 游戏实录:手势驾驶《Rush Rally Origins》 | |||||
**实现要点:** | |||||
[🔗 B站视频链接(游戏实录完整版)](https://www.bilibili.com/video/BV1H5gLzsEn8?vd_source=46a0e2ec60dfb8a247c96905ee47d378) | |||||
| 功能 | 技术说明 | | |||||
| ------------ | ----------------------------------------------------------- | | |||||
| 摄像头识别 | OpenCV + MediaPipe | | |||||
| 手势控制映射 | 👍右手拇指上扬 = 加速 👍左手 = 刹车 ✋左倾 = 左转,右倾 = 右转 | | |||||
| 虚拟手柄接口 | vgamepad + XInput | | |||||
| 抖动滤除 | Kalman 滤波器平滑动作 | | |||||
| UI反馈 | PySide2 构建调试窗口 | | |||||
### 3️⃣ 手语通子项目:**WaveSign** | |||||
🔗 项目演示:[手语通项目演示视频](https://www.bilibili.com/video/BV1Fig5zHEhq?vd_source=46a0e2ec60dfb8a247c96905ee47d378) | |||||
项目定位:帮助听障人群及其家人朋友学习、练习、交流手语的综合平台 | |||||
**功能模块:** | |||||
- ✅ **手语教学与评分系统**:上传视频或用摄像头练习手语动作,系统打分反馈 | |||||
- 🗺️ **课程地图与互动练习**:任务式学习,配合卡片式巩固练习 | |||||
- 👥 **社区交流**:发帖、评论、点赞、关注等功能 | |||||
- 📅 **日程管理**:内置待办事项与日历,辅助学习安排 | |||||
- 🧭 **生活服务**: | |||||
- 出行导航(结合地图与实时提醒) | |||||
- 辅助器具推荐 | |||||
- 就业信息推送 | |||||
- 无障碍亲子/技能活动预告 | |||||
**技术实现:** | |||||
- Django + SQLite 构建用户系统与服务逻辑 | |||||
- 使用 MediaPipe 实时评分用户手语表现 | |||||
- 前端页面响应式 + 卡片式交互体验 | |||||
## 项目成员 | |||||
王云岱 朱子玥 杨嘉莉 | |||||
## 📌 项目进度 | |||||
- ✅ 第一轮:系统原型 + UI设计 + 手势识别框架 | |||||
- ✅ 第二轮:主平台功能实现 + 手势控制实现 | |||||
- ✅ 第三轮:打通语音识别 + 游戏交互控制 + 手语通平台初步实现 | |||||
- ✅ 第四轮:赛车游戏交互实现 + 手语通平台完整搭建 | |||||
- 🧪 第五轮:综合测试 + 用户体验调优 + 结项演示 | |||||
说明:展示项目在真实竞速游戏中的使用效果,包括自然过弯、加速等场景。 | |||||
项目已实现较高精度识别 + 流畅操作体验,证明可作为真实控制手段用于轻量竞速类游戏。 |
@ -0,0 +1,22 @@ | |||||
import vgamepad as vg | |||||
gamepad = vg.VX360Gamepad() | |||||
def gamepad_Control(signal): | |||||
gamepad.reset() | |||||
angle = signal["Angle"] | |||||
if signal["up"] and not signal["bark"]: | |||||
gamepad.right_trigger_float(value_float=0.7) | |||||
gamepad.left_joystick_float(x_value_float=angle, y_value_float=0.5) | |||||
# print("前进") | |||||
elif signal["bark"]: | |||||
gamepad.left_trigger_float(value_float=0.8) | |||||
gamepad.left_joystick_float(x_value_float=angle, y_value_float=-0.5) | |||||
# print("后退") | |||||
elif not signal["up"] and not signal["bark"]: | |||||
gamepad.left_joystick_float(x_value_float=angle, y_value_float=0.5) | |||||
gamepad.update() | |||||
return |
@ -0,0 +1,38 @@ | |||||
import cv2 | |||||
import mediapipe as mp | |||||
class GestureDetector(): | |||||
def __init__(self, mode=False, maxHands=2, detectionCon=0.5, trackCon=0.5): | |||||
self.mode = mode | |||||
self.maxHands = maxHands | |||||
self.detectionCon = detectionCon | |||||
self.trackCon = trackCon | |||||
self.mpHands = mp.solutions.hands | |||||
self.hands = self.mpHands.Hands(static_image_mode=self.mode, | |||||
max_num_hands=self.maxHands, | |||||
min_detection_confidence=self.detectionCon, | |||||
min_tracking_confidence=self.trackCon) | |||||
self.mpDraw = mp.solutions.drawing_utils | |||||
def findHands(self, img, draw=True): | |||||
imgRGB = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB) | |||||
self.x,self.y,c=img.shape | |||||
self.results = self.hands.process(imgRGB) | |||||
if self.results.multi_hand_landmarks: | |||||
for handLms in self.results.multi_hand_landmarks: | |||||
if draw: | |||||
self.mpDraw.draw_landmarks(imgRGB, handLms, self.mpHands.HAND_CONNECTIONS) | |||||
return imgRGB | |||||
def findPosition(self, img, handNo=0): | |||||
lmList = [] | |||||
if self.results.multi_hand_landmarks: | |||||
myHand = self.results.multi_hand_landmarks[handNo] | |||||
for id, lm in enumerate(myHand.landmark): | |||||
h, w, c = img.shape | |||||
cx, cy = int(lm.x * w), int(lm.y * h) | |||||
lmList.append([id, cx, cy]) | |||||
return lmList |
@ -0,0 +1,213 @@ | |||||
from PySide2.QtWidgets import QWidget, QApplication, QSlider, QLabel, QPushButton, QHBoxLayout, QVBoxLayout | |||||
from PySide2.QtCore import Qt, QTimer,QRect | |||||
from PySide2.QtGui import QPainter, QPixmap,QFont,QImage | |||||
import sys | |||||
import cv2 | |||||
import utils | |||||
from gesture_detector import GestureDetector | |||||
import con_signal | |||||
from collections import defaultdict | |||||
from pykalman import KalmanFilter | |||||
import math | |||||
# 创建一个摄像头捕获对象,使用默认的摄像头设备 | |||||
cap = cv2.VideoCapture(0) | |||||
detecor = GestureDetector() | |||||
# 创建一个覆盖窗口类,用来显示手势反馈和摄像头画面 | |||||
class OverlayWidget(QWidget): | |||||
def __init__(self): | |||||
QWidget.__init__(self, geometry=QApplication.desktop().screenGeometry()) | |||||
self.setAttribute(Qt.WA_TranslucentBackground) | |||||
self.setWindowFlags(Qt.FramelessWindowHint | Qt.WindowStaysOnTopHint) | |||||
self.frame = None | |||||
# 创建一个定时器,用来定时更新窗口的内容 | |||||
timer = QTimer(self) | |||||
timer.timeout.connect(self.update) | |||||
timer.start(10) | |||||
self.cmd_history = [] | |||||
self.cmd_history_max_len = 5 | |||||
# 初始化手势图像和文字的字典,用来存储不同手势对应的图像和文字 | |||||
self.gesture_img_dict = { | |||||
"up": QPixmap("./source/speedup.png"), | |||||
"left": QPixmap("./source/left.png"), | |||||
"right": QPixmap("./source/right.png"), | |||||
"bark": QPixmap("./source/bark.png"), | |||||
"unknown": QPixmap("unknow.png") | |||||
} | |||||
self.gesture_text_dict = { | |||||
"up": "加速", | |||||
"bark": "刹车", | |||||
"left": "左转", | |||||
"right": "右转", | |||||
"unknown": "未知" | |||||
} | |||||
# 初始化当前手势图像和文字为未知 | |||||
self.gesture_img = self.gesture_img_dict["unknown"] | |||||
self.gesture_text = self.gesture_text_dict["unknown"] | |||||
self.kf = KalmanFilter(transition_matrices=1, observation_matrices=1) | |||||
# kalman | |||||
self.kf.initial_state_mean = 0 | |||||
self.kf.initial_state_covariance = 1 | |||||
self.kf.transition_covariance = 0.001 | |||||
self.kf.observation_covariance = 0.5 | |||||
self.observation = 1 | |||||
def get_most_frequent(self): | |||||
count = defaultdict(int) | |||||
for cmd_str in self.cmd_history: | |||||
count[cmd_str] += 1 | |||||
most_common = max(count, key=count.get) | |||||
self.cmd_history=[] | |||||
return most_common | |||||
def stable_sigmoid(self,x): | |||||
a = 0.05 | |||||
if x >= 0: | |||||
z = math.exp(-a*x) | |||||
sig = 1 / (1 + z) | |||||
return sig-0.5 | |||||
else: | |||||
z = math.exp(a*x) | |||||
sig = z / (1 + z) | |||||
return sig-0.5 | |||||
def update(self): | |||||
ret, frame = cap.read() | |||||
if not ret: | |||||
return | |||||
frame= cv2.flip(frame,1) | |||||
self.frame = detecor.findHands(frame) | |||||
detecor.findPosition(self.frame) | |||||
gesture = utils.update_gesture_status_low(detecor) | |||||
cmd1='unknown' | |||||
cmd2='unknown' | |||||
self.kf.transition_matrices = 1 | |||||
self.kf.observation_matrices = self.observation | |||||
filtered_angle = self.kf.filter(gesture['Angle'])[0][0][0] | |||||
filtered_angle = self.stable_sigmoid(filtered_angle) | |||||
filtered_angle = filtered_angle*2 | |||||
print(filtered_angle) | |||||
signal = { | |||||
"up":False, | |||||
"bark":False, | |||||
"Angle":filtered_angle | |||||
} | |||||
if(gesture['Left Thumb']): | |||||
cmd2 = 'bark' | |||||
signal["bark"] = True | |||||
elif(gesture['Right Thumb']): | |||||
cmd2 = 'up' | |||||
signal["up"] = True | |||||
if(filtered_angle<-0.25): | |||||
cmd1 = 'left' | |||||
elif(filtered_angle>0.25): | |||||
cmd1 = 'right' | |||||
self.cmd_history.append(cmd1 + '_' + cmd2) | |||||
if len(self.cmd_history) > self.cmd_history_max_len: | |||||
gmf = self.get_most_frequent() | |||||
cmd1, cmd2 = gmf.split('_') | |||||
# 根据手势类别,从字典中获取对应的图像和文字 | |||||
if(cmd1!='unknown'): | |||||
self.gesture_img = self.gesture_img_dict.get(cmd1, self.gesture_img_dict["unknown"]) | |||||
self.gesture_text = self.gesture_text_dict.get(cmd1, self.gesture_text_dict["unknown"]) | |||||
elif(cmd2!='unknown'): | |||||
self.gesture_img = self.gesture_img_dict.get(cmd2, self.gesture_img_dict["unknown"]) | |||||
self.gesture_text = self.gesture_text_dict.get(cmd2, self.gesture_text_dict["unknown"]) | |||||
else: | |||||
self.gesture_img = self.gesture_img_dict.get('unknow', self.gesture_img_dict["unknown"]) | |||||
self.gesture_text = self.gesture_text_dict.get('unknow', self.gesture_text_dict["unknown"]) | |||||
print(f"Detected gesture: {gesture}") | |||||
con_signal.gamepad_Control(signal) | |||||
# 更新窗口的绘制 | |||||
self.repaint() | |||||
def paintEvent(self, event): | |||||
painter = QPainter(self) | |||||
opacity = 0.8 | |||||
painter.setOpacity(opacity) | |||||
rect = self.gesture_img.rect() | |||||
rect.moveCenter(self.rect().center()) | |||||
painter.drawPixmap(rect.topLeft(), self.gesture_img) | |||||
painter.setFont(QFont("Arial", 20)) | |||||
painter.drawText(self.rect(), Qt.AlignBottom | Qt.AlignHCenter, self.gesture_text) | |||||
img = QImage(self.frame.data, self.frame.shape[1], self.frame.shape[0], | |||||
self.frame.strides[0], QImage.Format_RGB888) | |||||
img_width = img.width() // 2 | |||||
img_height = img.height() // 2 | |||||
camera_rect = QRect(0, 0, | |||||
img_width, img_height) | |||||
# 绘制图像 | |||||
painter.drawImage(camera_rect, img) | |||||
# 创建一个主窗口类,用来显示灵敏度调节和退出按钮 | |||||
class MainWindow(QWidget): | |||||
def __init__(self): | |||||
QWidget.__init__(self) | |||||
# 创建一个滑动条用来调节手势识别的灵敏度 | |||||
self.sensitivity_slider = QSlider(Qt.Horizontal) | |||||
self.sensitivity_slider.setMinimum(0) | |||||
self.sensitivity_slider.setMaximum(100) | |||||
self.sensitivity_slider.setValue(50) # 默认值为50 | |||||
self.sensitivity_slider.valueChanged.connect(self.on_sensitivity_changed) | |||||
# 标签 | |||||
self.sensitivity_label = QLabel("灵敏度: 50") | |||||
# 按钮 | |||||
self.exit_button = QPushButton("退出") | |||||
self.exit_button.clicked.connect(self.on_exit_clicked) | |||||
self.hbox = QHBoxLayout() | |||||
self.hbox.addWidget(self.sensitivity_slider) | |||||
self.hbox.addWidget(self.sensitivity_label) | |||||
self.vbox = QVBoxLayout() | |||||
self.vbox.addLayout(self.hbox) | |||||
self.vbox.addWidget(self.exit_button) | |||||
self.setLayout(self.vbox) | |||||
def on_sensitivity_changed(self, value): | |||||
self.sensitivity_label.setText(f"灵敏度: {value}") | |||||
def on_exit_clicked(self): | |||||
# 关闭程序 | |||||
sys.exit() | |||||
if __name__ == "__main__": | |||||
app = QApplication([]) | |||||
overlay_window = OverlayWidget() | |||||
overlay_window.show() | |||||
main_window = MainWindow() | |||||
main_window.show() | |||||
app.exec_() |
@ -0,0 +1,7 @@ | |||||
mediapipe==0.10.7 | |||||
opencv_contrib_python==4.8.0.76 | |||||
opencv_python==4.4.0.46 | |||||
opencv_python_headless==4.8.0.76 | |||||
pykalman==0.9.5 | |||||
PySide2==5.15.2.1 | |||||
vgamepad==0.0.8 |
@ -1,75 +0,0 @@ | |||||
### PPT1 标题 时间 组员 | |||||
- 标题:隔空手势识别系统Sprint1 | |||||
- 时间:[具体时间] | |||||
- 组员:[组员姓名] | |||||
### PPT2 motivation | |||||
在当今数字化时代,传统的鼠标键盘操作方式存在一定的局限性,如在某些场景下操作不够便捷、卫生等问题。隔空手势识别系统的出现,能够为用户提供更加自然、便捷的交互方式,填补了市场在非接触式交互领域的空白。它可以广泛应用于智能家居、智能办公、教育演示等多个场景,为用户带来全新的体验。 | |||||
### PPT3 影响地图 | |||||
- why? | |||||
- 解决传统交互方式在特殊场景下的不便,如疫情期间减少接触、医疗场景避免交叉感染等。 | |||||
- 满足用户对更加自然、便捷交互方式的需求,提升用户体验。 | |||||
- 助力企业提升产品的科技感和竞争力,开拓新的市场领域。 | |||||
- who? | |||||
- 普通消费者:用于家庭娱乐、智能家居控制等。 | |||||
- 办公人群:在会议演示、办公操作中提高效率。 | |||||
- 教育工作者:在教学过程中进行更加生动的演示。 | |||||
- 医疗人员:在医疗操作中避免交叉感染。 | |||||
- how? | |||||
- 核心部分分工:算法团队负责手势识别和语音识别算法的开发;软件团队负责系统的整体架构和交互界面的设计;硬件团队负责传感器等硬件设备的选型和开发。 | |||||
- 采用的技术:计算机视觉技术用于手势识别,语音识别技术用于语音交互,深度学习算法提高识别的准确性和稳定性。 | |||||
- what? | |||||
- 核心功能:远程操控鼠标指针、点击操作、复杂手势识别与响应、语音识别与指令执行。 | |||||
### PPT4 头脑风暴 | |||||
- 点子1:在游戏中使用手势进行角色控制,增强游戏的沉浸感。 | |||||
- 点子2:在商场的自助购物终端上使用手势操作,提高购物效率。 | |||||
- 点子3:在汽车驾驶中,通过手势控制车内娱乐系统和导航系统,提高驾驶安全性。 | |||||
- 点子4:在智能健身房中,使用手势控制健身设备和课程选择。 | |||||
- 点子5:在虚拟现实和增强现实场景中,使用手势进行更加自然的交互。 | |||||
### PPT5 basic design | |||||
系统采用分层架构设计,包括硬件层、驱动层、算法层和应用层。硬件层负责数据的采集,驱动层负责硬件设备的驱动和数据传输,算法层负责手势和语音的识别,应用层负责与用户的交互和业务逻辑的处理。 | |||||
### PPT6 用户故事 | |||||
- card1 | |||||
- conversation1:用户在客厅看电视,想要切换频道,但不想起身找遥控器。 | |||||
- confirmation1:用户通过隔空手势轻松切换频道,无需使用遥控器。 | |||||
- card2 | |||||
- conversation2:办公人员在会议中需要展示文档,想要翻页但不想触碰鼠标。 | |||||
- confirmation2:办公人员通过手势实现文档的翻页操作,提高会议效率。 | |||||
- card3 | |||||
- conversation3:教育工作者在教学过程中,想要展示图片但不想走到电脑前操作。 | |||||
- confirmation3:教育工作者通过手势控制图片的切换和缩放,使教学更加生动。 | |||||
### PPT7 初步开发构想 | |||||
- v1(本周四):完成硬件设备的选型和采购,搭建开发环境,实现基本的手势识别算法。 | |||||
- v2(下周一):完成系统的整体架构设计,实现手势识别与鼠标指针的初步关联。 | |||||
- v3(下周四):完善手势识别的准确性和稳定性,实现语音识别功能,并进行初步的测试。 | |||||
- v4(最终):完成系统的所有功能开发,进行全面的测试和优化,准备上线发布。 | |||||
### PPT8 初步模块设想 | |||||
- 子模块:硬件模块、手势识别模块、语音识别模块、交互界面模块、业务逻辑模块。 | |||||
- 工作量对比:硬件模块和算法模块的工作量相对较大,交互界面模块和业务逻辑模块的工作量相对较小。可以用简单的数字比例表示,如硬件模块:30%,手势识别模块:25%,语音识别模块:20%,交互界面模块:15%,业务逻辑模块:10%。 | |||||
- 优先级:手势识别模块和硬件模块的优先级较高,需要优先开发;语音识别模块和交互界面模块的优先级次之;业务逻辑模块的优先级相对较低。 | |||||
### PPT9 future view | |||||
未来,我们将不断优化系统的性能和功能,拓展更多的应用场景。例如,与更多的智能家居设备进行集成,实现更加智能化的家居控制;在工业领域应用,提高生产效率和安全性等。 | |||||
### PPT10 用户旅程 | |||||
- 优化点1:手势识别的准确性和稳定性需要进一步提高,减少误识别的情况。 | |||||
- 优化点2:语音识别的灵敏度和准确性需要优化,确保在不同环境下都能准确识别用户的语音指令。 | |||||
- 优化点3:交互界面的设计需要更加简洁直观,提高用户的操作体验。 | |||||
- 优化点4:系统的响应速度需要加快,减少用户操作的等待时间。 | |||||
- 优化点5:增加更多的手势和语音指令,满足用户多样化的需求。 | |||||
- 优化点6:提高系统的兼容性,支持更多的操作系统和硬件设备。 | |||||
### PPT11 在迭代中开发 | |||||
- sprint planning:在每个冲刺阶段开始前,制定详细的计划,明确目标和任务。 | |||||
- daily scrum:每天进行短会,沟通工作进展和遇到的问题。 | |||||
- sprint review:在每个冲刺阶段结束后,进行评审,展示成果并收集反馈。 | |||||
- sprint retrospective:对每个冲刺阶段进行回顾和总结,分析问题并提出改进措施。 | |||||
### PPT12 thanks | |||||
感谢大家的聆听! |
@ -1,10 +0,0 @@ | |||||
# 📈 迭代计划(Sprint Plan) | |||||
## 🗓️ 项目时间线 | |||||
| 时间 | 内容说明 | | |||||
| -------- | ------------------------------------------------- | | |||||
| 本周四 | 🧩 第一次迭代演示(系统架构设计 + 原型 + UI 草稿) | | |||||
| 下周一 | 🔁 第二次迭代演示(打通手势识别 → 系统控制的闭环) | | |||||
| 下周四 | 🎙 第三次迭代演示(加入语音控制,初步功能联动) | | |||||
| 下下周三 | 🚀 第四次迭代汇报(最终系统完整交付 + 场景演示) | |
@ -1,120 +0,0 @@ | |||||
## 一、本轮迭代目标 | |||||
本 Sprint 主要目标是完成 **基于浏览器端的手势控制系统雏形**,实现如下基础功能: | |||||
- 搭建前端 Web 应用结构与 UI 页面 | |||||
- 集成 MediaPipe 手势识别模型,完成实时手势检测 | |||||
- 映射部分手势为系统控制行为(鼠标移动、点击等) | |||||
- 搭建基础手势处理逻辑与组件封装结构 | |||||
- 支持语音识别指令发送流程(准备后端对接) | |||||
------ | |||||
## 二、本轮主要完成内容 | |||||
| 类别 | 工作内容 | | |||||
| -------- | ------------------------------------------------------------ | | |||||
| 前端搭建 | 基于 Vite + Vue 3 + TypeScript 完成项目结构、模块划分、页面初始化 | | |||||
| 手势识别 | 集成 Google MediaPipe WASM 模型,完成实时检测与渲染 | | |||||
| 控制逻辑 | 封装 `GestureHandler`、`TriggerAction`,实现手势到系统操作的映射 | | |||||
| UI设计 | 完成仪表盘式主界面设计,支持响应式、自定义手势预览等 | | |||||
| 模型结构 | 初步梳理 `Detector` 识别流程,统一封装初始化与推理逻辑 | | |||||
| 后端准备 | 初始化 Python 接口 WebSocket 构建,支持语音识别交互 | | |||||
------ | |||||
## 三、系统结构设计 | |||||
``` | |||||
[用户摄像头] | |||||
↓ | |||||
[VideoDetector.vue] → 捕捉视频帧,传入检测器 | |||||
↓ | |||||
[Detector.ts] → 调用 MediaPipe 识别手势 | |||||
↓ | |||||
[GestureHandler.ts] → 映射行为(鼠标/键盘/语音) | |||||
↓ | |||||
[TriggerAction.ts] → 向后端/系统发出控制指令 | |||||
↓ | |||||
[Python 后端](语音识别/扩展指令) ← WebSocket 接入 | |||||
``` | |||||
------ | |||||
## 四、核心技术栈与理由 | |||||
| 技术 | 用途 | 原因 | | |||||
| ---------------- | -------------------- | ------------------------------------------ | | |||||
| Vue 3 + Vite | 前端框架 + 构建工具 | 快速开发,热更新快,Composition API 更灵活 | | |||||
| TypeScript | 增强类型约束 | 减少运行时错误,提升可维护性 | | |||||
| MediaPipe Tasks | 手势识别模型 | 体积小,支持浏览器部署,准确率高 | | |||||
| WebSocket | 前后端实时通信 | 保持实时交互流畅 | | |||||
| Python + FastAPI | 后端扩展接口(语音) | 快速搭建接口,后续支持 Py 模型运行 | | |||||
------ | |||||
## 五、主要功能点与说明 | |||||
### 1. Detector 类封装 | |||||
- 初始化 WASM 模型与识别器 | |||||
- 封装 `detect()` 每帧调用逻辑 | |||||
- 支持获取 `landmarks`, `gestures`, `handedness` | |||||
### 2. 手势识别与映射 | |||||
- 仅识别食指 → 鼠标移动 | |||||
- 食指 + 中指 → 鼠标点击 | |||||
- 食指 + 拇指捏合 → 滚动 | |||||
- 四指竖起 → 发送快捷键 | |||||
- 小指+拇指 → 启动语音识别(前端 WebSocket) | |||||
### 3. UI 界面模块 | |||||
- 实时视频预览窗口 | |||||
- 子窗口:手势反馈 / 执行动作提示 | |||||
- 配置面板:开关检测 / 配置行为映射 | |||||
------ | |||||
## 六、识别代码示例(关键手势) | |||||
```ts | |||||
if (gesture === HandGesture.ONLY_INDEX_UP) { | |||||
this.triggerAction.moveMouse(x, y) | |||||
} | |||||
if (gesture === HandGesture.INDEX_AND_THUMB_UP) { | |||||
this.triggerAction.scrollUp() | |||||
} | |||||
``` | |||||
- 每种手势匹配后,调用封装的 WebSocket + 系统接口发送动作 | |||||
- `TriggerAction` 支持复用 | |||||
------ | |||||
## 七、问题与解决方案 | |||||
| 问题描述 | 解决方法 | | |||||
| --------------------------------- | ---------------------------------------------------- | | |||||
| WebSocket 连接后反复断开 | 增加连接状态判断 `readyState !== OPEN`,避免提前发送 | | |||||
| Tauri 插件调用 `invoke undefined` | 使用 `npm run tauri dev` 启动,而非普通浏览器启动 | | |||||
| 页面刷新后路由丢失(404) | Vue Router 改为 `createWebHashHistory()` 模式 | | |||||
| 模型未加载或报错提示 | 增加 loading 控制,捕捉初始化异常 | | |||||
------ | |||||
## 八、未来规划(Sprint 2 预告) | |||||
| 方向 | 说明 | | |||||
| ----------------- | --------------------------------------------------- | | |||||
| 多手势拓展 | 三指滚动、多指触发多功能、多手联合判断 | | |||||
| 自定义 .task 模型 | 支持用户采集数据,自定义模型替换现有 MediaPipe 模型 | | |||||
| 后端语音指令集成 | Vosk 模型识别语音,触发系统控制 | | |||||
| 设置项管理 | 实现用户自定义快捷键、手势配置界面 | |
@ -1,146 +0,0 @@ | |||||
# Sprint 3 技术文档 | |||||
**识别到控制闭环打通 + 支持游戏操作** | |||||
------ | |||||
## 一、概述 | |||||
本阶段实现了一个运行于浏览器端的手势识别系统,结合 MediaPipe 和 WebSocket,打通从摄像头手势识别 → 系统控制(鼠标、滚动、键盘) → 控制小游戏角色的全流程。 | |||||
新增支持多种系统控制动作和游戏动作,包括:左右移动、跳跃、组合跳跃等。 | |||||
------ | |||||
## 二、模块结构概览 | |||||
模块分工如下: | |||||
- **Detector.ts** | |||||
加载并初始化 MediaPipe 手势模型,检测手部关键点与手势状态,并调用 `GestureHandler`。 | |||||
- **GestureHandler.ts** | |||||
将识别出的手势映射为系统操作(鼠标、滚动、键盘指令等),支持连续确认、平滑处理、动作节流。 | |||||
- **TriggerAction.ts** | |||||
封装 WebSocket 通信,向后端发送 JSON 格式的控制命令。 | |||||
``` | |||||
[摄像头视频流] | |||||
↓ | |||||
[VideoDetector.vue] | |||||
- 捕捉视频帧 | |||||
- 显示实时画面 | |||||
↓ | |||||
[Detector.ts] | |||||
- 使用 MediaPipe Tasks WASM 模型进行手势识别 | |||||
- 返回关键点、手势类型 | |||||
↓ | |||||
[GestureHandler.ts] | |||||
- 将识别结果转为行为 | |||||
- 识别特定组合,如食指 + 拇指 → 滚动 | |||||
↓ | |||||
[TriggerAction.ts] | |||||
- 向 WebSocket 发送控制指令 | |||||
- 控制鼠标/键盘/后端动作 | |||||
↓ | |||||
[后端 Python] | |||||
- WebSocket 接口接收指令 | |||||
- 准备语音接口/控制中枢 | |||||
``` | |||||
------ | |||||
## 三、识别手势说明(扩展后) | |||||
每帧识别手指竖起状态(拇指到小指,0 或 1),组合为状态串,查表识别对应手势: | |||||
| 状态串 | 手势名 | 动作描述 | | |||||
| ----------- | ------------------- | ------------------------- | | |||||
| `0,1,0,0,0` | only_index_up | 鼠标移动 | | |||||
| `1,1,0,0,0` | index_and_thumb_up | 鼠标点击 | | |||||
| `0,0,1,1,1` | scroll_gesture_2 | 页面滚动 | | |||||
| `1,0,1,1,1` | scroll_gesture_2 | 页面滚动(兼容变体) | | |||||
| `0,1,1,1,1` | four_fingers_up | 发送快捷键(如播放/全屏) | | |||||
| `1,1,1,1,1` | stop_gesture | 暂停/开始识别 | | |||||
| `1,0,0,0,1` | voice_gesture_start | 启动语音识别 | | |||||
| `0,0,0,0,0` | voice_gesture_stop | 停止语音识别 | | |||||
| `0,1,1,0,0` | jump | 小人跳跃(上键) | | |||||
| `1,1,1,0,0` | rightjump | 小人右跳(右+上组合) | | |||||
| 自定义判断 | direction_right | 小人右移(长按右键) | | |||||
| 自定义判断 | delete_gesture | 小人左移(长按左键) | | |||||
------ | |||||
## 四、控制行为逻辑说明 | |||||
### 鼠标控制 | |||||
- **移动**:基于食指指尖位置映射至屏幕坐标,支持平滑处理,减少抖动。 | |||||
- **点击**:食指与拇指同时上举,节流处理防止重复点击。 | |||||
- **滚动**:捏合(拇指+食指)后上下移动控制滚动方向,带阈值判断。 | |||||
### 快捷键/系统操作 | |||||
- 四指上举 → 发送自定义按键(如全屏、暂停、下一集等)。 | |||||
- 五指上举 → 暂停/开始识别。支持进度提示。 | |||||
- 删除手势(右手拇指伸出,其余收起)→ 连续发送 Backspace/方向键。 | |||||
- 自定义 holdKey 方法支持模拟长按。 | |||||
### 游戏控制扩展(键盘模拟) | |||||
| 手势名 | 动作 | | |||||
| --------------- | -------------------- | | |||||
| delete_gesture | 向左移动(左键长按) | | |||||
| direction_right | 向右移动(右键长按) | | |||||
| jump | 向上跳跃(上键) | | |||||
| rightjump | 右跳(右后延迟上) | | |||||
------ | |||||
## 五、性能与稳定性处理 | |||||
| 问题 | 解决方案 | | |||||
| ------------------ | ------------------------------------------------------ | | |||||
| 手势误判 | 连续帧确认(minGestureCount ≥ 5) | | |||||
| 鼠标抖动 | 屏幕坐标引入平滑系数 `smoothening` | | |||||
| 动作重复触发 | 节流控制点击/滚动/快捷键/方向键(如 `CLICK_INTERVAL`) | | |||||
| WebSocket 中断重连 | 异常断线后自动重连,带重试时间间隔 | | |||||
| 滚动误触 | 拇指与食指距离阈值控制是否处于“捏合”状态 | | |||||
| UI 状态提示不同步 | 使用全局 store(如 `app_store.sub_window_info`)更新 | | |||||
------ | |||||
## 六、技术特性总结 | |||||
- 支持 MediaPipe WASM 模型在前端本地运行,低延迟识别 | |||||
- 所有动作模块化封装,便于未来扩展新手势、新控制指令 | |||||
- 手势控制与后端通过 WebSocket 实时交互,接口稳定 | |||||
- 支持游戏场景(虚拟角色)控制,具备实际互动展示能力 | |||||
- 控制逻辑可配置:如识别区域、快捷键内容、手势灵敏度 | |||||
------ | |||||
## 七、后续优化建议(下一阶段) | |||||
| 方向 | 目标 | | |||||
| -------------------- | ----------------------------------------------- | | |||||
| 增加左手手势组合识别 | 允许双手协同控制,比如捏合+四指等 | | |||||
| 提升模型识别精度 | 支持定制 MediaPipe .task 文件、自采样训练 | | |||||
| UI 设置面板 | 提供手势→动作自定义、阈值调节、快捷键修改 | | |||||
| 引入语音控制 | Whisper/Vosk 实现语音命令解析,结合手势联动使用 | | |||||
| 多模式切换 | 视频控制、PPT 控制、游戏控制等可切换交互模式 | | |||||
| 场景演示/视频录制 | 准备真实交互展示视频,用于演示或上线宣传 | | |||||
------ | |||||
## 八、结语 | |||||
本轮迭代成功实现了从手势识别到控制动作的完整闭环,扩展支持了游戏角色控制(多方向移动与跳跃),并在操作流畅性、准确性与系统解耦方面都取得实质进展。后续可以围绕用户可配置性、语音识别联动与多场景适配进一步扩展系统能力。 |
@ -0,0 +1,49 @@ | |||||
import cv2 | |||||
import utils | |||||
from gesture_detector import GestureDetector | |||||
gesture_status = { | |||||
"Left Fist": False, | |||||
"Right Fist": False, | |||||
"Left Thumb": False, | |||||
"Right Thumb": False, | |||||
"Angle": 0 | |||||
} | |||||
def show_gesture_status(img, gesture_status): | |||||
font = cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN | |||||
cv2.putText(img, "Left Fist: " + str(gesture_status["Left Fist"]), | |||||
(10, 20), font, 1, (0,255,0), 2) | |||||
cv2.putText(img, "Right Fist: " + str(gesture_status["Right Fist"]), | |||||
(10, 50), font, 1, (0,255,0), 2) | |||||
cv2.putText(img, "Left Thumb: " + str(gesture_status["Left Thumb"]), | |||||
(10, 70), font, 1, (0,255,0), 2) | |||||
cv2.putText(img, "Right Thumb: " + str(gesture_status["Right Thumb"]), | |||||
(10, 90), font, 1, (0,255,0), 2) | |||||
cv2.putText(img, "Angle: " + str(gesture_status["Angle"]), | |||||
(10, 110), font, 1, (0,255,0), 2) | |||||
def main(): | |||||
cap = cv2.VideoCapture(0) | |||||
detecor = GestureDetector() | |||||
while True: | |||||
success, img = cap.read() | |||||
img= cv2.flip(img,1) | |||||
img = detecor.findHands(img) | |||||
detecor.findPosition(img) | |||||
gesture_status = utils.update_gesture_status_low(detecor) | |||||
# print(gesture_status) | |||||
# signal(gesture_status) | |||||
show_gesture_status(img, gesture_status) | |||||
cv2.imshow('img',img) | |||||
cv2.waitKey(1) | |||||
if __name__ == "__main__": | |||||
main() |
@ -0,0 +1,7 @@ | |||||
from PySide2.QtWidgets import QApplication, QLabel | |||||
app = QApplication([]) | |||||
label = QLabel("PySide2 窗口测试 - GUI 正常") | |||||
label.resize(400, 100) | |||||
label.show() | |||||
app.exec_() |
@ -0,0 +1,9 @@ | |||||
import vgamepad as vg | |||||
try: | |||||
gamepad = vg.VX360Gamepad() | |||||
gamepad.press_button(button=vg.XUSB_BUTTON.XUSB_GAMEPAD_A) | |||||
gamepad.update() | |||||
print("✅ 虚拟手柄创建成功") | |||||
except Exception as e: | |||||
print("❌ 错误:", e) |
@ -0,0 +1,133 @@ | |||||
import math | |||||
import mediapipe as mp | |||||
mp_hands = mp.solutions.hands | |||||
def calculateAngle(results): | |||||
# 计算两个拳头的夹角 | |||||
handedness_list = results.multi_handedness | |||||
handedness = handedness_list[0] | |||||
if(handedness=='Left'): | |||||
left_fist = results.multi_hand_landmarks[0] | |||||
right_fist = results.multi_hand_landmarks[1] | |||||
else: | |||||
left_fist = results.multi_hand_landmarks[1] | |||||
right_fist = results.multi_hand_landmarks[0] | |||||
x1, y1 = vector_from_landmarks(left_fist) | |||||
x2, y2 = vector_from_landmarks(right_fist) | |||||
angle = math.atan((y1-y2)/(x1-x2)) | |||||
angle = math.degrees(angle) | |||||
return angle | |||||
def vector_from_landmarks(landmarks): | |||||
# 从手部关键点获取向量 | |||||
x = (landmarks.landmark[mp_hands.HandLandmark.INDEX_FINGER_TIP].x + landmarks.landmark[mp_hands.HandLandmark.WRIST].x)/2 | |||||
y = (landmarks.landmark[mp_hands.HandLandmark.INDEX_FINGER_TIP].y + landmarks.landmark[mp_hands.HandLandmark.WRIST].y)/2 | |||||
return x, y | |||||
def vector_2d_angle(v1,v2): | |||||
v1_x=v1[0] | |||||
v1_y=v1[1] | |||||
v2_x=v2[0] | |||||
v2_y=v2[1] | |||||
try: | |||||
angle_= math.degrees(math.acos((v1_x*v2_x+v1_y*v2_y)/(((v1_x**2+v1_y**2)**0.5)*((v2_x**2+v2_y**2)**0.5)))) | |||||
except: | |||||
angle_ = 1234. | |||||
if angle_ > 180.: | |||||
angle_ = 1234. | |||||
return angle_ | |||||
def hand_angle(hand_): | |||||
angle_list = [] | |||||
angle_ = vector_2d_angle( | |||||
((int(hand_[0][0])- int(hand_[2][0])),(int(hand_[0][1])-int(hand_[2][1]))), | |||||
((int(hand_[3][0])- int(hand_[4][0])),(int(hand_[3][1])- int(hand_[4][1]))) | |||||
) | |||||
angle_list.append(angle_) | |||||
angle_ = vector_2d_angle( | |||||
((int(hand_[0][0])-int(hand_[6][0])),(int(hand_[0][1])- int(hand_[6][1]))), | |||||
((int(hand_[7][0])- int(hand_[8][0])),(int(hand_[7][1])- int(hand_[8][1]))) | |||||
) | |||||
angle_list.append(angle_) | |||||
angle_ = vector_2d_angle( | |||||
((int(hand_[0][0])- int(hand_[10][0])),(int(hand_[0][1])- int(hand_[10][1]))), | |||||
((int(hand_[11][0])- int(hand_[12][0])),(int(hand_[11][1])- int(hand_[12][1]))) | |||||
) | |||||
angle_list.append(angle_) | |||||
angle_ = vector_2d_angle( | |||||
((int(hand_[0][0])- int(hand_[14][0])),(int(hand_[0][1])- int(hand_[14][1]))), | |||||
((int(hand_[15][0])- int(hand_[16][0])),(int(hand_[15][1])- int(hand_[16][1]))) | |||||
) | |||||
angle_list.append(angle_) | |||||
angle_ = vector_2d_angle( | |||||
((int(hand_[0][0])- int(hand_[18][0])),(int(hand_[0][1])- int(hand_[18][1]))), | |||||
((int(hand_[19][0])- int(hand_[20][0])),(int(hand_[19][1])- int(hand_[20][1]))) | |||||
) | |||||
angle_list.append(angle_) | |||||
return angle_list | |||||
def check_fist(angle_list): | |||||
thr_angle = 65. | |||||
thr_angle_thumb = 53. | |||||
if 1234. not in angle_list: | |||||
if (angle_list[0]>thr_angle_thumb) and (angle_list[1]>thr_angle) and (angle_list[2]>thr_angle) and (angle_list[3]>thr_angle) and (angle_list[4]>thr_angle): | |||||
return True | |||||
return False | |||||
def check_thumb(angle_list): | |||||
thr_angle = 65. | |||||
thr_angle_thumb = 25. | |||||
if 1234. not in angle_list: | |||||
if (angle_list[0]<thr_angle_thumb) and (angle_list[1]>thr_angle) and (angle_list[2]>thr_angle) and (angle_list[3]>thr_angle) and (angle_list[4]>thr_angle): | |||||
return True | |||||
return False | |||||
def update_gesture_status_low(detector): | |||||
results = detector.results | |||||
left_fist = False | |||||
right_fist = False | |||||
left_thumb = False | |||||
right_thumb = False | |||||
angle = 0 | |||||
if results.multi_hand_landmarks: | |||||
for idx,hand_landmarks in enumerate(results.multi_hand_landmarks): | |||||
handedness = results.multi_handedness[idx].classification[0].label | |||||
# print(handedness) | |||||
hand_local = [] | |||||
for i in range(21): | |||||
x = hand_landmarks.landmark[i].x*detector.y | |||||
y = hand_landmarks.landmark[i].y*detector.x | |||||
hand_local.append((x,y)) | |||||
if hand_local: | |||||
angle_list = hand_angle(hand_local) | |||||
if handedness == 'Right': | |||||
right_fist = check_fist(angle_list) | |||||
if(not right_fist): | |||||
right_thumb = check_thumb(angle_list) | |||||
elif handedness == 'Left': | |||||
left_fist = check_fist(angle_list) | |||||
if(not left_fist): | |||||
left_thumb = check_thumb(angle_list) | |||||
if ((left_fist == False) + (right_fist == False) + (left_thumb == False) + (right_thumb == False) < 3): | |||||
angle = calculateAngle(results) | |||||
return { | |||||
"Left Fist": left_fist, | |||||
"Right Fist": right_fist, | |||||
"Left Thumb": left_thumb, | |||||
"Right Thumb": right_thumb, | |||||
"Angle": angle | |||||
} |
@ -1,306 +0,0 @@ | |||||
# 📋 WaveControl 隔空手势控制系统 - 测试文档 | |||||
## 一、测试概述 | |||||
### 1.1 测试目标 | |||||
确保系统三个核心子模块功能完整、交互稳定、性能可靠,满足多场景下的非接触式人机交互需求,包括主控制平台、手语通平台、游戏控制模块。 | |||||
### 1.2 测试对象 | |||||
- 主控制系统(控制面板 + 手势库管理 + 语音识别) | |||||
- WaveSign 手语通系统(教学、评分、社区) | |||||
- 虚拟赛车手柄系统(游戏中控制响应) | |||||
### 1.3 测试类型 | |||||
| 测试类型 | 说明 | | |||||
| ------------ | ------------------------------------------ | | |||||
| 功能测试 | 各模块是否能完成核心功能 | | |||||
| 集成测试 | 各子模块之间的数据流与交互是否正确 | | |||||
| 性能测试 | 系统是否在高帧率下稳定运行、响应及时 | | |||||
| 边界测试 | 识别模糊手势、断网、摄像头断连等异常情况 | | |||||
| 用户体验测试 | 普通用户是否能流畅使用、易上手、有清晰反馈 | | |||||
## 二、测试环境 | |||||
| 项目 | 配置 | | |||||
| ----------- | --------------------------------- | | |||||
| 操作系统 | Windows 10 / 11、MacOS | | |||||
| Python 版本 | Python 3.8+ | | |||||
| 浏览器 | Chrome / Edge | | |||||
| 识别设备 | USB 外接摄像头 / 笔记本自带摄像头 | | |||||
| 游戏平台 | Steam 平台《Rush Rally Origins》 | | |||||
## 三、测试用例设计 | |||||
### ✅ 主控制系统 | |||||
| 序号 | 手势名称 | 手势动作说明 | 所属类型 | | |||||
| ---- | ------------ | --------------------------------------------- | -------- | | |||||
| 01 | 光标控制 | 竖起食指滑动控制光标位置 | 通用控制 | | |||||
| 02 | 鼠标左键点击 | 食指 + 大拇指上举执行点击 | 通用控制 | | |||||
| 03 | 滚动控制 | okay 手势(食指+拇指捏合),上下移动滚动页面 | 通用控制 | | |||||
| 04 | 全屏控制 | 四指并拢向上 → 触发设定键(默认 f 键) | 通用控制 | | |||||
| 05 | 退格 | 特定手势触发退格键 | 通用控制 | | |||||
| 06 | 开始语音识别 | 六指手势触发语音识别启动 | 通用控制 | | |||||
| 07 | 结束语音识别 | 拳头手势触发语音识别停止 | 通用控制 | | |||||
| 08 | 暂停/继续 | 单手张开保持 1.5 秒触发暂停/继续识别 | 通用控制 | | |||||
| 09 | 向右移动 | 拇指上抬,其余手指收回 → 控制游戏角色向右移动 | 游戏控制 | | |||||
| 10 | 跳跃 | 食指、中指上举 → 控制跳跃动作 | 游戏控制 | | |||||
| 11 | 右跳跃 | 拇指 + 食指 + 中指上举 → 控制右跳跃 | 游戏控制 | | |||||
| 12 | 上一首 | 大拇指向左摆动 → 上一首音乐 | 音乐控制 | | |||||
| 13 | 下一首 | 大拇指向右摆动 → 下一首音乐 | 音乐控制 | | |||||
| 14 | 暂停/播放 | 比耶手势(✌️ ) → 暂停或播放音乐 | 音乐控制 | | |||||
| 15 | 切换音乐模式 | rock 手势(🤘)→ 切换音乐/普通控制模式 | 模式切换 | | |||||
### 🤟 手语通 WaveSign | |||||
#### ✅ 1. **SLClassroom(手语教室)模块** | |||||
| 用例编号 | 用例名称 | 测试点 | 预期结果 | | |||||
| -------- | ------------------ | --------------------------- | --------------------------- | | |||||
| TC-SL-01 | 摄像头实时识别 | 摄像头接通后手势是否被识别 | 返回手语内容 + 实时评分动画 | | |||||
| TC-SL-02 | 视频上传评分 | 上传手语视频后是否正常评分 | 返回分数、标准建议 | | |||||
| TC-SL-03 | 视频课程学习流程 | 是否能顺序播放、标记已学 | 视频播放正常,课程解锁 | | |||||
| TC-SL-04 | 翻转卡片练习 | 卡片是否翻转 + 显示正确答案 | 点击翻面后显示预设解释 | | |||||
| TC-SL-05 | 任务式课程地图跳转 | 点击课程节点是否正确跳转 | 跳转至对应课程页 | | |||||
#### ✅ 2. **Community(社区系统)模块** | |||||
| 用例编号 | 用例名称 | 测试点 | 预期结果 | | |||||
| --------- | ------------- | -------------------------- | -------------------------- | | |||||
| TC-COM-01 | 发帖功能 | 输入文字/图片/视频发帖 | 帖子成功展示 + ID 唯一标识 | | |||||
| TC-COM-02 | 评论功能 | 帖子下评论 + 删除 | 评论正常显示/删除 | | |||||
| TC-COM-03 | 点赞机制 | 点赞后数值变化 | 点赞数+1,重复点则取消 | | |||||
| TC-COM-04 | 热门话题显示 | 帖子互动数高时是否上热门区 | 热门区出现帖子 | | |||||
| TC-COM-05 | 内容审核机制 | 敏感词是否被拦截/提示 | 给出“内容不合规”提示 | | |||||
| TC-COM-06 | 标签推荐 | 选择话题是否推荐相关内容 | 推荐结果合理、及时加载 | | |||||
| TC-COM-07 | 关注/取关系统 | 关注后是否成功建立关注关系 | 动态展示更新 | | |||||
#### ✅ 3. **Schedule(日程与任务模块)** | |||||
| 用例编号 | 用例名称 | 测试点 | 预期结果 | | |||||
| --------- | -------------------- | -------------------------- | ------------------------- | | |||||
| TC-SCH-01 | 添加任务清单 | 是否可设置日期/优先级 | 列表显示任务 + 状态可勾选 | | |||||
| TC-SCH-02 | 事件提醒触发 | 设置提醒是否能按时通知 | 到时弹出提醒/响铃提示 | | |||||
| TC-SCH-03 | 日/周/月视图切换 | 是否能无误切换不同日历视图 | 各视图正常显示 | | |||||
| TC-SCH-04 | 删除任务是否更新视图 | 删除后是否同步更新 | 日历图/列表同步清除 | | |||||
#### ✅ 4. **LifeServing(生活服务)模块** | |||||
| 用例编号 | 用例名称 | 测试点 | 预期结果 | | |||||
| -------- | ---------------- | ---------------------------------- | ---------------------------- | | |||||
| TC-LS-01 | 发布内容管理 | 发布好物推荐/活动等信息 | 内容展示无误 | | |||||
| TC-LS-02 | 辅助器具推荐 | 推荐列表是否分类清晰/加载正确 | 分类显示 + 图片正常 | | |||||
| TC-LS-03 | 学习设备推荐 | 展示硬件学习工具列表 | 内容图文加载完整 | | |||||
| TC-LS-04 | 就业信息推送 | 职位内容、公司信息展示是否完整 | 包含岗位名称、描述、联系方式 | | |||||
| TC-LS-05 | 残障友好企业标识 | 是否加V / 标签区分 | 有“友好企业”提示 | | |||||
| TC-LS-06 | 无障碍路线规划 | 是否能绘制无台阶/电梯路线 | 地图路径合理 | | |||||
| TC-LS-07 | 实时公交提醒 | 路线是否加载正确/更新是否及时 | 实时展示公交进站时间 | | |||||
| TC-LS-08 | 活动预告展示 | 亲子/文娱/演出分类信息加载是否完整 | 可报名 + 有时间地点说明 | | |||||
#### ✅ 5. **MyPage(个人中心)模块** | |||||
| 用例编号 | 用例名称 | 测试点 | 预期结果 | | |||||
| -------- | ------------------ | ------------------------------- | ---------------------------- | | |||||
| TC-MY-01 | 修改头像 | 上传头像 + 预览功能是否生效 | 显示新头像 | | |||||
| TC-MY-02 | 修改资料 | 昵称/简介/联系方式可修改 | 保存后页面同步更新 | | |||||
| TC-MY-03 | 收藏管理 | 收藏帖子/课程后是否能查看 | 我的收藏页显示内容 | | |||||
| TC-MY-04 | 账号注册/登录/登出 | 是否可注册新用户 + 正确跳转状态 | 新用户进入首页,旧账号可退出 | | |||||
| TC-MY-05 | 权限角色识别 | 是否区分普通用户/审核员角色 | 页面显示不同选项 | | |||||
#### ✅ 6. **技术实现相关(稳定性/架构)测试** | |||||
| 用例编号 | 用例名称 | 测试点 | 预期结果 | | |||||
| ---------- | --------------------- | ----------------------------- | ------------------------ | | |||||
| TC-TECH-01 | SQLite 数据读写测试 | 批量操作课程/帖子是否存取正常 | 数据不丢失,响应时间正常 | | |||||
| TC-TECH-02 | MediaPipe模型崩溃恢复 | 强行关闭摄像头后是否重连 | 显示重连提示/自动恢复 | | |||||
| TC-TECH-03 | Tailwind 前端样式响应 | 各分辨率下页面是否响应式变化 | 不溢出,元素自适应 | | |||||
### 🏎️ 游戏控制模块 | |||||
| 用例编号 | 模块 | 用例名称 | 前置条件 | 测试步骤 | 预期结果 | 优先级 | | |||||
| ---------- | -------- | ---------------- | ------------------------ | -------------------------------- | ---------------------------------- | ------ | | |||||
| TC-GAME-01 | 游戏控制 | 加速动作识别 | 摄像头运行正常,程序启动 | 举起右手拇指上扬 | 车辆开始加速 | 高 | | |||||
| TC-GAME-02 | 游戏控制 | 刹车动作识别 | 同上 | 举起左手拇指上扬 | 车辆开始减速 | 高 | | |||||
| TC-GAME-03 | 游戏控制 | 左右转向动作识别 | 同上 | 向左倾手掌 | 车辆向左转弯 | 高 | | |||||
| TC-GAME-04 | 游戏控制 | 手势连续识别切换 | 程序运行中 | 快速从加速 → 左转 → 刹车切换手势 | 每步操作都有反馈,游戏响应流畅 | 高 | | |||||
| TC-GAME-05 | 游戏控制 | 识别抖动干扰测试 | 程序运行中,抖动手指 | 快速小幅度摆动手指 | 系统不误触操作,保持稳定 | 中 | | |||||
| TC-GAME-06 | 游戏控制 | 虚拟手柄断连恢复 | 手柄模拟开启中 | 断开 vgamepad 端口 → 重连 | 程序检测中断并尝试自动恢复 | 中 | | |||||
| TC-GAME-07 | 游戏控制 | 低帧率下性能表现 | 模拟20fps摄像头 | 尝试完成左右转、加速等动作 | 出现识别滞后,界面给出低帧警告 | 中 | | |||||
| TC-GAME-08 | 游戏控制 | UI反馈准确性 | 摄像头运行中 | 做出加速动作,观察 UI 面板反馈 | 显示“当前动作:加速”,图像区域标亮 | 中 | | |||||
## 四、测试程序实现与技术支撑 | |||||
本项目测试除使用主系统 UI 操作外,亦开发了两套独立测试程序用于识别稳定性、输入准确性与边界场景的验证,覆盖核心逻辑路径,支撑高频回归测试与离线分析。 | |||||
### 4.1 手势识别测试程序(wavecontrol-test 模块) | |||||
项目测试脚本集中存放于 `wavecontrol-test/src/` (gesture分支)路径下,采用 TypeScript + Vue3 框架实现,通过 MediaPipe 实时检测与手势逻辑模块协同,实现系统功能验证。 | |||||
#### 4.1.1 hand_landmark 模块 | |||||
- **detector.ts** | |||||
核心手部关键点检测模块,封装对 MediaPipe 的调用逻辑,统一输出手部21个关键点的坐标、置信度等数据。 | |||||
- 功能点:初始化摄像头流、绑定回调、封装模型参数。 | |||||
- 用于:为 `VideoDetector.vue` 和 `gesture_handler.ts` 提供关键点数据源。 | |||||
- **gesture_handler.ts** | |||||
手势解析与事件派发模块,将 landmark 数据解析为具体手势动作(如光标控制、点击、跳跃等)。 | |||||
- 支持自定义手势库扩展。 | |||||
- 与游戏控制模块或系统控制指令绑定。 | |||||
- **VideoDetector.vue** | |||||
Vue 组件封装,展示摄像头实时画面 + 可视化 landmark 点位(调试模式用)。 | |||||
- 提供测试 UI 面板,便于调试每个手势识别过程。 | |||||
- 集成 FPS 状态、实时识别手势结果反馈。 | |||||
#### 4.1.2 独立运行说明与调试提示 | |||||
- **模块定位:** | |||||
`wavecontrol-test` 为独立测试工程,当前未集成至主项目的 UI 页面路由体系,主要用于**手势识别逻辑的单元测试与调试验证**。 | |||||
- **运行状态说明:** | |||||
启动后页面加载为空白(白屏),属**正常表现**,原因如下: | |||||
- 项目尚未渲染任何主界面组件; | |||||
- 测试逻辑运行主要依赖控制台输出来验证关键逻辑(如 landmark 检测、手势判断等)。 | |||||
- **调试建议:** | |||||
启动后打开浏览器开发者工具(快捷键 `F12` 或 `Ctrl+Shift+I`),查看: | |||||
- 控制台(Console):打印识别结果、错误日志、手势状态; | |||||
- 网络(Network):确认模型文件是否成功加载; | |||||
- 元素(Elements):手动挂载 `VideoDetector.vue`注入测试组件进行临时渲染调试。 | |||||
### 4.2 游戏控制模块测试(`test.py` 等) | |||||
### 4.2.1 模块定位与结构 | |||||
该模块为游戏控制核心动作识别的测试环境,主要用于模拟真实场景下用户的手势输入,评估系统能否准确识别特定动作(如加速、转弯、刹车等),并通过 OpenCV 实时可视化手势状态与角度变化。 | |||||
- **所在目录:** `wavecontrol/test_py/`(`game_control` 分支) | |||||
- **相关脚本:** | |||||
- `test.py`:主测试入口,执行实时手势识别与状态展示。 | |||||
- `gesture_detector.py`:封装具体的手势识别逻辑。 | |||||
- `utils.py`:通用工具类,如角度计算、数据格式处理等。 | |||||
- `test_xbox.py`:拟用于连接虚拟 Xbox 控制器,模拟游戏输入。 | |||||
- `test_gui.py`:图形界面测试入口。 | |||||
### 4.2.2 核心测试逻辑(基于 `test.py`) | |||||
**功能点解析:** | |||||
- **手势状态追踪:** | |||||
通过 `gesture_status` 字典记录五类状态: | |||||
- `Left Fist`、`Right Fist`:用于映射刹车/加速等动作 | |||||
- `Left Thumb`、`Right Thumb`:映射转向或音量等功能 | |||||
- `Angle`:表示当前手势的偏转角度,用于模拟方向盘行为或特殊动作 | |||||
- **视觉反馈:** | |||||
使用 `OpenCV` (`cv2`) 实时将识别结果叠加在摄像头图像上,显示五种状态的当前值,方便快速人工验证是否识别准确。 | |||||
- **模块化调用:** | |||||
`GestureDetector` 实例通过 `gesture_detector.py` 导入,使得识别逻辑可独立测试、方便集成到主游戏模块。 | |||||
------ | |||||
#### 4.2.3 使用说明 | |||||
- **启动方法:** | |||||
``` | |||||
python test.py | |||||
``` | |||||
**运行效果:** | |||||
- 打开摄像头窗口; | |||||
- 实时显示识别到的五项手势状态; | |||||
- 开发者可通过手部动作验证识别准确性。 | |||||
- **测试目标:** | |||||
- 验证关键手势在自然使用状态下的识别准确率; | |||||
- 评估系统在不同光照/距离/角度条件下对“加速”“刹车”“左右转”的响应稳定性; | |||||
- 检查 OpenCV 图像反馈是否与真实操作一致,便于回归对比。 | |||||
## 五、测试结果分析 | |||||
#### 项目整体手动测试结果: | |||||
[⌛️项目测试结果](./项目测试结果.xlsx) | |||||
#### 主平台自动化测试结果: | |||||
全部测试通过,覆盖率达79% | |||||
 | |||||
#### WaveSign平台自动化测试结果: | |||||
全部测试通过,覆盖率达93% | |||||
具体测试设计和结果见以下链接: | |||||
[WaveSign测试文档](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/blob/wavesign/WaveSign%E6%B5%8B%E8%AF%95%E6%96%87%E6%A1%A3.md) | |||||
[WaveSign测试结果html报告](https://gitee.com/wydhhh/software-engineering/tree/wavesign/htmlcov) | |||||
### **5.1 测试通过率** | |||||
- **总体通过率:** | |||||
在所有模块(主控制系统 + WaveSign + 游戏控制模块)共计 **50+ 条用例 × 10次测试 = 500+ 次执行记录**中,约 **88%** 的测试结果为“通过”,**12%** 的测试记录显示“未通过”。 | |||||
- **通过率较高的模块:** | |||||
- **主控制系统:**通过率 **>90%**,大部分基础手势(如光标控制、鼠标点击、滚动控制)表现稳定。 | |||||
- **WaveSign 社区与个人中心模块:**通过率 **约95%**,发帖、评论、关注、资料修改等常规操作无明显问题。 | |||||
- **通过率较低的模块:** | |||||
- **WaveSign SLClassroom(手语教室):**实时识别和视频上传评分测试中偶尔出现 **识别延迟** 或 **评分不稳定**,通过率约 **80%**。 | |||||
- **游戏控制模块:**“低帧率下性能表现”与“识别抖动干扰测试”未通过率稍高(**20% 左右**),主要原因是低帧率摄像头模拟下识别滞后明显。 | |||||
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### **5.2 典型问题分析** | |||||
- **(1)识别类问题:** | |||||
- 当背景复杂或光照不足时,MediaPipe 模型识别准确率下降,个别测试记录显示 **响应时间超过0.7s**,甚至未正确识别手势。 | |||||
- “六指手势启动语音识别”在部分测试中未触发,需要优化手势阈值。 | |||||
- **(2)性能问题:** | |||||
- 游戏模块在模拟 **20fps 低帧率**摄像头时,出现识别滞后,UI延迟反馈。 | |||||
- 部分 UI 动画在高分辨率(4K)设备上存在轻微卡顿,需要进一步优化前端渲染。 | |||||
- **(3)社区系统:** | |||||
- 敏感词拦截逻辑偶尔误报,如普通词语被识别为敏感词。 | |||||
- **(4)任务提醒功能:** | |||||
- **日/周/月视图切换**测试中发现,在多任务快速切换时,少数场景下界面刷新不完全。 | |||||
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### **5.3 综合结论** | |||||
- WaveControl 系统整体功能 **满足预期目标**,大部分核心功能已稳定实现。 | |||||