[发明专利]基于RGB-D图像的头部姿态检测方法及系统

说明书

一种基于RGB‑D图像的头部姿态检测方法，该方法步骤如下：（一）、采集头部姿态深度图像和RGB图像，并对该头部姿态深度图像和RGB图像进行对齐，得头部姿态图像；（二）、对于（一）步骤对齐后的头部姿态图像进行点云计算得到待检测头部点云数据；（三）、将（二）步骤中的点云数据代入三维标准头部模型中与三维标准头部模型点云进行配准，完成头部姿态检测。该算法能够在光源均匀且充足的诊疗室环境中准确地检测人体头部姿态，提高头部姿态角度大时姿态估计的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种基于RGB-D图像的头部姿态检测方法及系统，属于处理技术。

背景技术

头部姿态检测方法是计算机视觉领域的一个热点研究课题。在一些图像类应用中，通过对头部姿态的检测，可以实现动画制作以及虚拟现实中实时的头部姿态交互，此外头部姿态的检测在面部跟踪、视线估计、安全驾驶、人机交互、智能监控、安全驾驶等领域也有广泛的应用。但是目前对这种头部姿态检测使用的方法效果都不理想。

发明内容

发明目的：

本发明涉及一种基于RGB-D图像的头部姿态检测方法及系统，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：

一种基于RGB-D图像的头部姿态检测方法，该方法步骤如下：

(一)、采集头部姿态深度图像和RGB图像，并对该头部姿态深度图像和RGB图像进行对齐，得头部姿态图像；

(二)、对于(一)步骤对齐后的头部姿态图像进行点云计算得到待检测头部点云数据；

(三)、将(二)步骤中的点云数据代入三维标准头部模型中与三维标准头部模型点云进行配准，完成头部姿态检测。

(一)步骤中的深度图像由因特尔实感SR300摄像头中的3D深度成像模块，即深度相机得到，是反映成像物体到深度相机光心距离的灰度图像；彩色图像即RGB图像，由因特尔实感SR300摄像头中的2D彩色成像模块，即彩色相机得到。(一)步骤中的对齐要求RGB-D四个通道对齐，即每一个三维点的颜色信息与每一个三维点的深度信息一一对应：

假设人体头部表面某一点P在深度图像上的投影坐标为p_ir，在深度相机坐标系下的空间坐标为P_ir，深度相机的内参数矩阵为H_ir，p_ir与P_ir之间的转换关系如式(1)所示：

同样，如果P_rgb为人体头部表面上同一点P在彩色相机坐标系的空间坐标，p_rgb为该点在彩色图像上的投影坐标；P_rgb与P_ir之间的关系通过深度相机与彩色相机之间的外参数矩阵表示，外参数矩阵包括旋转矩阵R和平移矩阵T两部分；P_rgb与P_ir之间的转换关系如式(2)所示：

P_rgb＝RP_ir+T (2)

如果人体头部表面上同一点P在彩色相机坐标系下的空间坐标P_rgb，在彩色图像上的投影坐标为p_rgb，P_rgb与p_rgb之间的变换关系由彩色相机的内参数矩阵H_rgb表示，如式(3)所示：

p_rgb＝H_rgbP_rgb (3)

那么点P在深度相机坐标系和彩色相机坐标系下的空间坐标P_ir、P_rgb由式(4)求得：