[发明专利]一种捕捉球的运动姿态识别方法及其装置

说明书

一种捕捉球的运动姿态识别方法及其装置，获取运动空间中所有可识别的反光标记点的三维坐标，从所有反光标记点中匹配得到捕捉球上的多个匹配点，从而根据该些匹配点的三维坐标计算得到捕捉球的球心坐标，进而计算得到捕捉球在运动空间中的运动姿态信息。由于在获取捕捉球上多个匹配点的过程中加入了可识别的反光标记点与捕捉球之间的匹配方法，在获取捕捉球的球心坐标过程中引入了计算球心坐标的迭代算法，避免了因反光标记点匹配错误和球心坐标误差增大而产生的误识别情形，有利于提高系统对捕捉球的识别度。同时，采用该方法及装置时可以采用捕捉球上较少的匹配点进行运动姿态识别，从而减小计算量，提高计算速度，为实际应用带来便利。

技术领域

本发明涉及光学运动捕捉技术领域，具体涉及一种捕捉球的运动姿态识别方法及其装置。

背景技术

在现有的光学运动捕捉系统中，一般通过捕捉反光标记(marker，是指表面覆盖有特殊反光材料的标记物，常见的形状有球形和半球形等，常用于运动对象的捕捉)的运动轨迹以实现目标对象的运动姿态识别与轨迹跟踪。通常情况下会将捕捉对象上已配置的多个反光标记组成一个可以捕捉的刚体(这里的刚体是指刚体是指在运动中和受力作用后形状和大小不变且内部各点的相对位置不变的物体，是一种理想的模型)，每个反光标记则对应捕捉对象上的某个目标部位。在进行捕捉对象的跟踪时，主要通过识别捕捉对象上的不同刚体以区分捕捉对象的不同目标部位。这种方式能够很好地识别大多数目标对象的运动姿态，比如人体的手部头部、游戏中的各种仿真道具等。然而，捕捉有些运动方式不固定的诸如球类的目标物体，这种方式是行不通的，因为捕捉对象在空间中存在各个方向上随意运动性质，其运动方向无法控制，各个部位都可能会与接触面发生碰撞，此时将对刚体造成损坏。

目前，多通过在球类的捕捉球的表面贴一些反光贴纸的做法来将捕捉球变成一个可捕捉的刚体，以此识别球的运动姿态，达到对捕捉球的轨迹跟踪效果。这种方式存在以下缺点：

(1)以刚体方式对捕捉球进行识别时，由于捕捉球上贴有很多反光贴纸以配置出大量的反光标记，为全面地识别捕捉球的运动姿态，在后期的姿态识别以及轨迹跟踪过程中，要遍历每个反光标记的三维坐标，计算量庞大，将极大地影响捕捉球的实时运动姿态识别和轨迹跟踪效果。

(2)捕捉球的自身结构具有大小区别，直径比较大的球在运动过程中会对反光贴纸造成不可预测的遮挡，从而影响捕捉过程，带来较差的运动姿态识别效果。

发明内容

有鉴于此，本发明主要解决的技术问题是如何在捕捉球的姿态识别及轨迹跟踪过程中增强捕捉球的实时姿态识别效果，同时减少计算量。

根据第一方面，一种捕捉球的运动姿态识别方法，所述捕捉球的表面上配置有多个分布均匀的反光标记点，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取所述捕捉球在运动空间中所有反光标记点的三维坐标，识别所述捕捉球的多个匹配点，所述匹配点为所述捕捉球上的反光标记点；

根据所述多个匹配点的三维坐标获取所述捕捉球的球心坐标；

根据所述多个匹配点的三维坐标和所述捕捉球的球心坐标得到所述捕捉球在运动空间中的运动姿态信息。

所述获取所述捕捉球的运动空间中所有反光标记点的三维坐标，识别所述捕捉球的多个匹配点，包括：

根据所述运动空间中所有反光标记点的二维坐标，得到所有反光标记点的三维坐标，所述运动空间中包括除所述捕捉球之外的其它可识别物；

根据所述所有反光标记点的三维坐标，计算所述所有反光标记点中任意两个反光标记点之间的距离；

当任意两个反光标记点之间的距离等于或接近于获取的距离标准值时，确定该两个反光标记点为所述捕捉球的匹配点，直到识别到所述捕捉球的匹配点达到预定数量为止。

通过以下步骤获取所述距离标准值：