[发明专利]无标记人体运动捕捉方法

摘要

本发明涉及一种无标记人体运动捕捉方法，使用人体骨架套筒模型跟踪重建的人体表面三维体素，同时鲁棒地实现对体素的正确分类，以此对关节点进行自动提取，进而得到人体运动参数，包括：(1)提取人体表面三维体素；(2)初始化人体骨架模型并和第一帧体素数据匹配；(3)使用全局优化算法实现骨架模型跟踪体素数据；(4)利用跟踪过程的每个体素总体分类分布直方图对体素进行分类；(5)从分好类的体素中提取三维关节点；(6)根据关节点的坐标求得关节角度，求得人体运动参数。本发明具有易于实现、成本相对低廉、鲁棒性强、使用范围广等优点。

主权项

1、一种无标记人体运动捕捉方法，其特征在于包括以下步骤：1)采用多路摄像机从不同角度对人体运动进行视频采集获取彩色图像，对各路彩色图像进行前景分割，提取彩色图像中的人体剪影；对构成人体目标所在三维空间的每个三维体素在各个彩色图像平面的投影进行考察，对于每个三维体素来说，只要其在某个彩色图像平面上的投影落在人体剪影之外，则将其从三维空间中挖除；留下的三维体素构成重建体素云；然后去除重建体素云的内部体素，得到重建的人体表面三维体素；2)根据第一帧人体表面三维体素初始化人体的骨架模型，骨架模型将人体分为头部、胸部、腹部、左小臂、左大臂、右小臂、右大臂、左大腿、左小腿、右大腿以及右小腿共11个部位，调节骨架模型的各个部位的关节角度以及骨骼长度和骨骼外套筒的内外半径，使之和第一帧人体表面三维体素匹配；3)从第二帧人体表面三维体素开始，利用初始化人体的骨架模型，使用全局优化的方法对人体表面三维体素进行跟踪；对每帧人体表面三维体素执行若干次演化搜索，使骨架模型和人体表面三维体素的匹配度不断增加；执行完指定次数的搜索后，记录每个人体表面三维体素在当前帧搜索过程中被标记为身体各个部位的频数，得到每个人体表面三维体素关于被标记为身体各个部位的统计分布的直方图；4)考察每个人体表面三维体素的直方图中最大频数，如果最大频数与直方图各项总频数的比值超过某个阈值，则直接将该人体表面三维体素分类为最大频数对应的身体部位，否则将该人体表面三维体素标记为无法分类，即不属于身体任何部位；由此完成对每个人体表面三维体素的分类；5)对标记为同一类的各个体素两两计算距离，找到距离最远的若干对点，以此得到身体每个部位骨骼的端点坐标，再对相连两个骨骼邻接的两个端点坐标取均值，以此均值作为两个骨骼间的关节点坐标，得到各关节点的三维坐标；6)利用人体骨架模型，从各关节点的三维坐标反求各关节的角度；由此获得人体各关节的运动参数，从而实现人体运动捕捉。