[发明专利]一种虚拟三维体感建模方法、装置及系统

说明书

本申请公开一种虚拟三维体感建模方法、装置及系统。所述方法包括创建人体预设模型，根据人体预设模型预测得到三维人体预设模型点云；获取体感设备采集的人体深度图像，将人体深度图像转化为三维人体点云；将转化得到的三维人体点云和预测得到的三维人体预设模型点云进行匹配，计算体感设备的位姿；根据计算得到的体感设备的位姿，将三维人体点云融合到现有的人体预设模型点云中，得到三维融合模型。本申请通过一台体感设备采集的图像对预设人体模型进行调整，减少体感设备的使用，并减少三维模型的重建过程，提高三维人体建模的速度。

技术领域

本申请涉及虚拟体感互动领域，尤其涉及一种虚拟三维体感建模方法、装置及系统。

背景技术

现有的虚拟三维体感建模系统存在如下缺陷：

1、使用困难：为提高最终模型精度往往需要多个体感设备从多个角度进行识别，这就会造成多个设备间相互干扰，在它们扫描重叠区域的数据质量会大大降低。同时在使用多个设备时需对每台设备进行单独标定并确保多台设备标定后的坐标系完全一致。多设备同时使用时由于设置较为繁琐，导致了一般用户操作起来较为困难。

2、时间消耗大：使用Kinect体感设备进行建模时需要一定时间扫描用户数据从而建立用户模型。在这个过程中需要保证用户静止，肢体的移动，呼吸造成的胸腔起伏等都有可能产生噪音，从而影响模型的精度。同时用户的衣着与身体的阴影也会对模型精读造成影响。用户需要一定的时间在没有太大干扰的情况下才能生成一个高精度的模型。

3、计算花销大：使用Kinect体感设备进行建模时一般采用点云建模，由于点云的数据量非常庞大，并且存在着冗余数据和噪声干扰，增加了计算复杂度。因此往往需要提取点云数据中能反映曲面特征的点，精简数据并且去除噪声，从而提高模型重建的精度和效率。

发明内容

本申请提供了一种虚拟三维体感建模方法、装置及系统，通过一台体感设备采集的图像对预设人体模型进行调整，减少体感设备的使用，并减少三维模型的重建过程，提高三维人体建模的速度。

一种虚拟三维体感建模方法，包括如下步骤：

创建人体预设模型，根据人体预设模型预测得到三维人体预设模型点云；

获取体感设备采集的人体深度图像，将人体深度图像转化为三维人体点云；

将转化得到的三维人体点云和预测得到的三维人体预设模型点云进行匹配，计算体感设备的位姿；

根据计算得到的体感设备的位姿，将三维人体点云融合到现有的人体预设模型点云中，得到三维融合模型。

如上所述的虚拟三维体感建模方法，其中，将三维人体点云融合到人体预设模型中，得到三维融合模型，具体包括如下子步骤：

对三维人体点云和人体预设模型点云进行预处理；

将预处理后的三维人体点云和人体预设模型进行模型配准和融合；

将融合后的模型进行边界腐蚀去除毛刺使边界光滑。

如上所述的虚拟三维体感建模方法，其中，对三维人体点云和人体预设模型点云进行预处理具体包括几何畸变矫正、噪声抑制和滤波。

如上所述的虚拟三维体感建模方法，其中，进行模型配准和融合处理，具体为：

分别计算三维人体点云和人体预设模型的梯度场，使用三维人体点云的梯度场替换人体预设模型相应处的梯度场，得到融合后的模型梯度场；

根据融合后模型的梯度场计算融合后模型的散度，根据融合后图像的散度计算融合后模型的像素值矩阵。

本申请还提供一种虚拟三维体感建模装置，包括：