[发明专利]一种人体运动学参数的提取方法

权利要求书

1.一种人体运动学参数的提取方法，其包括：

步骤1：标定多视角相机的内部参数和镜头畸变系数，标定多视角相机之间的空间位置关系，以建立多视角系统中三维世界坐标系与二维图像坐标系之间的映射关系；

步骤2：根据人体运动初始图像定位人体头顶点的初始位置；

步骤3：通过跟踪人体头顶点在人体运动图像中的运动轨迹，根据多视角系统中三维世界坐标系与二维图像坐标系之间的映射关系，获得人体头顶点在三维空间下的三维运动轨迹；

步骤4：对所述人体头顶点的三维运动轨迹进行规范化预处理，获得人体运动时的身高波动信息和摇摆运动信息；

步骤5：从所述身高波动信息和摇摆运动信息提取人体运动学参数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于每一个视角相机，步骤1中在不考虑畸变的情况下，通过标定板获得相机的初始内部参数，以及相机相对于标定板的单应性矩阵。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1中在计算得到了相机的初始内部参数以及相机相对于标定板的单应性矩阵以后，在考虑畸变情况下计算镜头畸变系数，并进一步优化相机的初始内部参数，具体过程包括：

步骤11：根据相机相对于标定板的单应性矩阵将标定板上各角点的三维世界坐标变换到三维相机坐标；

步骤12：根据所述三维相机坐标和相机的初始内部参数得到所述标定板上各角点在二维图像平面上无畸变的图像像素坐标；

步骤13：基于镜头畸变系数和相机的初始内部参数建立畸变校正后标定板上各角点的图像像素坐标与具有镜头畸变的所述各角点在二维图像平面上的图像像素坐标之间的线性关系；

步骤14：基于上述所建立的线性关系，通过最小化标定板上各角点在二维图像平面上无畸变的图像像素坐标和具有镜头畸变的图像像素坐标之间的误差，得到镜头畸变系数和优化后的相机内部参数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，标定多视角相机之间的空间位置关系具体包括：

步骤15：标定板放置在水平地面，建立三维世界坐标系，进一步获得标定板上各角点的三维世界坐标；

步骤16：采集标定板图像，利用相机内部参数和镜头畸变系数，获得校正后的标定板图像；

步骤17：检测校正后的标定板图像上各角点的图像像素坐标，并根据相机内部参数得到各角点在三维相机坐标系中的坐标；

步骤18：根据各角点的所述三维世界坐标和三维相机坐标计算得到各相机相对于水平地面的单应性矩阵，进而获得相机相对于水平地面的空间位置关系；

步骤19：根据各视角相机相对于水平地面的空间位置关系建立多视角相机之间的空间位置关系。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤19中建立多视角相机之间的空间位置关系具体包括：以其中一个视角相机为基准相机，根据基准相机和其它视角相机与水平地面的单应性矩阵获得其它视角相机与基准相机之间的单应性矩阵。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤1中还包括针对不同高度平面分别建立多视角相机之间的空间位置关系。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中根据人体运动初始图像定位人体头顶点的位置具体包括：

步骤21：各视角相机同步采集人体运动初始图像，对所采集到的人体运动初始图像进行畸变校正，得到校正后的各视角图像；

步骤22：提取出各视角图像中的前景人体运动区域；

步骤23：针对不同阶高度平面，利用各相机之间的空间位置关系，将各视角图像进行融合，最终生成各阶高度平面的公共视角图像；

步骤24：分别获取每阶高度平面的公共视角图像灰度的各个极值点，将各个极值点中的最大值作为公共视角图像中人体头顶点的初始位置；

步骤25：基于各相机与基准相机之间的空间位置关系，再将公共视角图像中确定的头顶点初始位置变换到各视角图像中人体头顶点的初始位置。