[发明专利]一种非刚性人体运动的频域重建方法

权利要求书

1.一种非刚性人体运动的频域重建方法，以下内容基于Z轴朝上，X轴朝前，Y轴朝右的坐标系；该方法包括：

步骤1：设人体共有N个关节点，其中各关节点的二维投影表示为：

{x_i(t)＝[x_i(t),y_i(t)]，i＝1,2,...,N,t＝1,2,...,F}

其中x_i(t)表示第i个关节点的二维投影，x_i(t),y_i(t)表示二维投影的x序列和y序列，t为观测时刻，即第t帧数据，共F帧数据；对第i个点二维投影的x序列{x_i(1),x_i(2),...,x_i(F)}做离散傅里叶变换，得到离散傅里叶变换系数的实部{A_x1,A_x2,...,A_xF}和虚部{B_x1,B_x2,...,B_xF}；

步骤2：设定人体运动频率分量个数N_p，相机运动频率分量个数N_c，假定相机运动的拟合频率分量范围为[N_Cl,N_Ch]，人体运动的拟合频率分量范围为[1,N_p]，且N_p≥N_Ch，构建如下方程组，其中为未知量，j₁＝0,1,...,N_p，j₂＝1,2,...,N_c：

括号(·)的下标表示括号中矩阵的维度，其中分别为待重建三维坐标X轴和Y轴的傅里叶系数，为待重建相机运动的傅里叶系数，B^*是辅助因子；

步骤3：求解方程组未知量，具体步骤如下：

步骤3.1：首先利用求解器工具求解(1-1)，如果不考虑求解B^*,则(1-1)中包含N_p+N_Ch个方程，且有N_Ch-N_Cl+1个A_R和N_p+1个A_X未知量，此为非线性方程组，故产生解集对应于即(1-1)的K1个根；

步骤3.2：利用求解器工具求解(1-2)，同样不考虑求解B^*,则(1-2)中包含N_p+N_Ch个方程，有N_Ch-N_Cl+1个A_R和N_p个A_Y未知，此为非线性方程组，故产生解集：对应于即(1-2)的K2个根；

步骤3.3：查找方程组(1-1)解集和方程组(1-2)解集中欧式距离最近的两个解，假定分别为和再各自带入(1-1)和(1-2)求解和再通过对A_X和A_Y后添0补齐至F维向量，即：

和对A_X进行反离散余弦变换或者反傅里叶变换，获得X(t),t＝1,2,...,F，对A_Y进行反离散余弦变换或者反傅里叶变换，获得Y(t),t＝1,2,...,F；

步骤4：令Z(t)＝y(t)，则根据第i个点的二维投影求解得到的第i个点的三维人体运动轨迹为X_i＝[X_i(t),Y_i(t),Z_i(t)]；其中y(t)为步骤1中的二维投影；

步骤5：i＝1,2,...,N循环，依次求解人体N个关节点的三维运动，即恢复出对应于F帧的三维人体运动。