基于python+opencv的手势识别系统，可控制灯的亮度，智能家居，智能小车

基于python+opencv的手势识别系统，可控制灯的亮度，智能家居，智能小车。基于python+opencv的手势识别系统软件。内含svm模型，和肤色识别，锐化处理。基于 win10+Python3.7的环境，利用Python的OpenCV、Sklearn和PyQt5等库搭建了一个较为完整的手势识别系统，用于识别日常生活中1-10的静态手势。完美运行

最近折腾了个好玩的东西------用摄像头手势直接调台灯亮度。这玩意儿用Python+OpenCV搭的骨架，能识别1到10的手势，顺手还能联动控制智能设备。核心代码不到200行，但该有的肤色过滤、锐化处理、机器学习模型一个不少，今天拆开给大家瞧瞧。

先给摄像头戴个"美颜滤镜"：

python 复制代码

def skin_mask(frame):
    ycrcb = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2YCrCb)
    lower = np.array([0, 133, 77], dtype=np.uint8)
    upper = np.array([255, 173, 127], dtype=np.uint8)
    mask = cv2.inRange(ycrcb, lower, upper)
    kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_ELLIPSE, (5,5))
    mask = cv2.morphologyEx(mask, cv2.MORPH_CLOSE, kernel)
    return cv2.bitwise_and(frame, frame, mask=mask)

这里用YCrCb颜色空间的椭圆模型做肤色检测比HSV更稳。重点注意Cr(133-173)和Cb(77-127)这两个通道的范围值，是经过200多张测试图调出来的黄金区间。morphologyEx里的闭运算能把零散噪点连成片，实测用椭圆核比矩形核识别准确率高8%左右。

手势轮廓得先锐化才容易提取：

python 复制代码

def sharpen_image(img):
    laplacian = cv2.Laplacian(img, cv2.CV_16S, ksize=3)
    sharpened = cv2.convertScaleAbs(laplacian)
    return cv2.addWeighted(img, 1.2, sharpened, -0.5, 0)

这个拉普拉斯锐化参数调得比较猛，因为要突出指尖的棱角。试过用高斯滤波先降噪再锐化，结果边缘太糊反而影响识别率，后来直接硬刚反而效果更好。

核心的SVM分类器训练代码：

python 复制代码

def train_svm():
    features = []  # 存储HOG特征
    labels = []    # 手势标签
    for img_path in gesture_images:
        img = cv2.imread(img_path, 0)
        hog_feature = hog(img, orientations=9, pixels_per_cell=(8,8),
                         cells_per_block=(3,3), block_norm='L2-Hys')
        features.append(hog_feature)
        labels.append(get_label(img_path))
    clf = svm.SVC(kernel='rbf', gamma=0.001, C=100)
    clf.fit(features, labels)
    joblib.dump(clf, 'gesture_model.pkl')

这里HOG参数参考了手势图像特点------手指间距通常在15像素左右，所以pixelspercell设为8x8能捕捉到关键特征。用RBF核的SVM在测试集上准确率达到96.7%，比KNN高出一截。注意gamma值别设太大，否则容易过拟合。

UI控制部分用PyQt5搞了个酷炫滑块：

python 复制代码

class BrightnessControl(QWidget):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.slider = QSlider(Qt.Vertical)
        self.slider.setRange(0, 100)
        
    def update_brightness(self, value):
        requests.post('http://smartlight/api', json={'brightness': value})

当识别到数字手势时，直接把数值映射到滑块位置。这里用了个隐藏技巧------滑块移动时加了个20ms的延迟触发，避免网络请求频率过高把智能灯泡搞崩。

实际部署时踩过几个坑：

室内光线影响肤色检测，后来加了个自适应白平衡预处理
手掌距离摄像头30-80cm时识别率最高，用ArUco码做了个距离检测提示
SVM模型文件(.pkl)加载速度慢，改用joblib的压缩存储后加载时间减半

扩展玩法：接上树莓派驱动智能小车，张开手掌前进，握拳停止，比用遥控器带感多了。项目代码里留了MQTT接口，能轻松对接HomeAssistant智能家居系统。

完整代码已扔Github（地址见评论区），下回试试加上动态手势识别，比个心就能关灯什么的应该更有意思。有朋友在问为什么不用YOLO，其实试过yolov5s，实时性差不说，还经常把比耶手势认成剪刀手------有时候传统方法+小模型反而更香不是吗？