[发明专利]多人环境下单个目标人体运动姿态捕捉方法及系统

权利要求书

1.一种多人环境下单个目标人体运动姿态捕捉方法，其特征在于，包括以下步骤：

动态视角采集图像，并选择目标人体；

根据采集的图像计算多人位置及所述目标人体的三维骨架；

估计下一时刻的多人位置以及目标人体的姿态，并且获取最佳观测视角；

根据所述最佳观测视角规划无人机飞行路径，并根据所述无人机飞行路径控制无人机飞行，以到达最佳观测位置，保证所述最佳观测视角；

其中，估计下一时刻的多人位置以及所述目标人体的姿态，并且获取最佳观测视角，包括：

为提高算法实时性，使用球体模型表示人体形状，其中所述目标人体各个关节点球体模型使用SMPL人体稠密模型拟合得到，人体躯干球体模型使用躯干骨架长度计算获取；

所述目标人体关节点之间的自遮挡计算使用关节点球体模型，公式表示为：

其中，z_m、z_n分别表示关节点m与关节点n的球体模型中心点距离最佳视角相机平面的距离；表示两个关节点中心点在最佳观测视角下投影的距离；使用所述关节点球体模型半径计算得到的标准差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述采集图像计算多人位置及所述目标人体的三维骨架，包括：

通过深度学习网络检测场景中多人在所述采集的图像中的位置及所述目标人体的关节点二维坐标，其中，使用高帧率二维人体骨架检测算法，其输出数据包含每个关节点二维像素位置p＝(u,v)以及置信度

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

使用预先校准的双目可见光传感器进行匹配以及三角化，得到相机坐标系下多人体的三维空间位置以及所述目标人体的骨架的三维坐标，并对骨架的三维坐标进行优化，优化函数为：

E_p＝λ_dataE_data+λ_regE_reg+λ_boneE_bone，

其中，E_data保障优化得到的骨架与观测值具有一致性；E_reg确保人体运动与骨架动态变化的连续性，约束E_bone以使优化得到的骨架与估计得到的骨架长度保持一致，以获取人体三维姿态信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，设视点距离地面高度为H_C，视点俯仰角为θ，人体高度为H_h，人体中心节点三维坐标为(x₀，y₀，z₀)，D为视点距离人体的水平距离；

人体顶点可见约束表示为：

人体底部可见约束为：

人体在图像中所占的合理尺度为：

其中，∈为人体在图像中的比例。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，目标人体关节之间的自遮挡以及其他人体对目标人体的环境遮挡，目标函数定义为：

其中，表示关节点之间的自遮挡约束，为其他人体对目标人体的环境遮挡约束，通过优化目标函数E_v得到所述最佳观测视角。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，目标人体关节点之间的自遮挡计算使用关节点球体模型，公式表示为：

其中，z_m、z_n分别表示关节点m与关节点n的球体模型中心点距离最佳视角相机平面的距离；表示两个关节点中心点在最佳观测视角下投影的距离；使用关节点球体模型半径计算得到的标准差；

其他人体对目标人体t的环境遮挡计算采用躯干球体模型为：

其中z_k、z_t分别表示人体k以及目标人体t的躯干球体模型中心点距离最佳视角相机平面的距离；表示躯干球体模型中心点在最佳观测视角下投影的距离；使用躯干球体模型半径计算得到的标准差。