[发明专利]基于Kinect网络的大规模场景群体用户跟踪系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Kinect网络的大规模场景群体用户跟踪系统与方法。

背景技术

随着社会现代化水平的提高，人们对于娱乐文化生活的要求也越来越高，以三维、沉浸感的逼真输出为标志的虚拟现实技术也逐渐被应用到这些领域，基于群体的虚拟现实游戏逐渐受到青睐。2011年10月由Microsoft Game Studios推出的《Kinect运动大会2》，包含了六种全新、支持多人和单人模式的运动，包括网球、高尔夫、美式足球、棒球、滑雪及飞镖。当前比较流行的7D动感影院赢得了追求新鲜感、刺激感的年轻观众的青睐，先进的7D互动技术让好奇的观众感受到了科技带来的影视震撼，多人甚至数十人在屏幕前边看边玩，这种具有互动竞争功能的多人对战/协作娱乐令人沉醉其中，乐在其中。

但是，目前的群体互动虚拟游戏支持的人数较少，对于大规模场景中的群体互动是无效的。基于单摄像机跟踪方法的监控范围有限，而且容易受遮挡等干扰导致跟踪失败。基于多摄像机的跟踪方法不仅可以扩展监控区域，适合大规模场景的跟踪，而且可以提供多个不同的视角以利于解决遮挡问题。因此，本发明利用多摄像机跟踪设计了支持大规模场景的群体用户跟踪方法，利用Kinect作为用户捕获设备，在场景中布置Kinect网络，借助Kinect之间的协同工作，将场景划分为若干个小区域，对不同区域的用户分别进行实时跟踪，然后对不同Kinect捕获的用户数据进行关联，完成对大规模场景中群体用户的实时跟踪和身份确认，为群体互动虚拟游戏提供数据来源。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于Kinect网络的大规模场景群体用户跟踪系统与方法，本系统通过对大规模场景的群体互动游戏，根据每个Kinect可视范围的有效区域，将大规模场景划分为若干小区域，通过Kinect捕获的用户深度图像信息，对不同区域的用户进行实时跟踪，并对不同Kinect捕获的多用户数据进行关联，完成对用户的实时跟踪和身份确认。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于Kinect网络的大规模场景的群体用户跟踪系统，包括Kinect网络布置模块、Kinect校正模块、Kinect通讯模块和群体用户跟踪模块，其中：

所述Kinect网络布置模块，用于将大规模场景覆盖，将场景划分为若干个区域，划分方法是：调整同一高度下的各Kinect的水平方向的位置，使得各个Kinect在地面的矩形捕捉区域拼接为一个无缝的大区域；获取任意区域的用户信息，为群体用户跟踪模块提供输入数据，每个区域由1个Kinect负责，获取该区域的用户深度信息；

所述Kinect校正模块，用于将每个Kinect自身的坐标映射到世界坐标中，对每个Kinect捕获到的用户信息进行坐标转换，完成各个Kinect坐标的校正；

所述Kinect通讯模块，用于将各个Kinect(即客户端)计算得到的用户信息进行融合，集中传送到服务器端，服务器端进行数据关联、用户跟踪；

所述群体用户跟踪模块，包括两部分：基于Kinect客户端的用户跟踪子模块和基于Kinect服务器端的用户跟踪子模块，用于对任意区域的用户进行实时跟踪，并对不同Kinect捕获的多用户数据进行关联，完成对用户的实时跟踪和身份确认。

基于上述系统的跟踪方法，包括以下步骤：

(1)开启Kinect网络布置模块：根据每个Kinect深度图像可视范围的有效区域，将大规模场景划分为若干个小区域，进行空间Kinect布置，得到每个区域的深度图像信息；

(2)开启Kinect校正模块：将每个Kinect自身的坐标映射到世界坐标中，对每个Kinect计算得到的用户位置信息进行坐标转换，转换为大规模场景中的位置坐标；

(3)开启Kinect通讯模块：将上述每个Kinect得到的用户位置信息，通过socket通讯方式传送到服务器；

(4)开启群体用户跟踪模块：首先通过Kinect客户端的用户跟踪子模块得到每个区域内用户的位置信息，然后通过Kinect通讯模块将数据传送到服务器，服务器进行数据关联，完成对任意区域的用户进行实时跟踪。

所述步骤(2)中Kinect校正方法，具体包括以下步骤：

(2-1)标记Kinect有效的可视区域，以Kinect获得的深度图像和彩色图像为参考标准，分别用不同高度的目标物体在Kinect所能的覆盖区域移动，在地面上标定出Kinect的最大可视区域；