[发明专利]一种基于深度摄像机的快速3D骨骼模型检测方法

摘要

本发明涉及计算机视觉技术领域，具体涉及一种基于深度摄像机的快速3D骨骼模型检测方法，包括使用深度摄像机拍摄整个人体，在图像中使用Adaboost算法进行人脸检测，得到人脸的深度信息；基于人脸的深度信息，提取人体轮廓；使用“凸模板”验证算法对检测到的人体轮廓进行检测验证；验证通过后,对人体轮廓进行图像平滑处理，通过细化算法获取人体轮廓骨架线；提取人体轮廓骨架线上的特征点，并且对特征点进行个数和位置的修正,排除干扰点；对修正后的特征点进行验证，如果验证通过，则采用快速关节点提取算法得到精确关节点等特征。本发明能运算速度快，计算复杂度低，适应各种复杂背景，每帧图像仅需5ms。

主权项

一种基于深度摄像机的快速3D骨骼模型检测方法，其特征在于包括：步骤一，使用深度摄像机拍摄整个人体，在图像中使用Adaboost算法进行人脸检测，得到人脸的深度信息；步骤二，基于人脸的深度信息，提取人体轮廓；步骤三，使用“凸模板”验证算法对检测到的人体轮廓进行检测验证；步骤四，验证通过后，对人体轮廓进行图像平滑处理，通过细化算法获取人体轮廓骨架线；步骤五，提取人体轮廓骨架线上的特征点，并且对特征点进行个数和位置的修正，排除干扰点；步骤六，对修正后的特征点进行验证，如果验证通过，则采用快速关节点提取算法得到精确关节点，如果验证没有通过，则采用3D人体部位识别算法得到精确关节点；步骤七，连接关节点，形成完整的人体骨骼模型；所述步骤五中，特征点提取使用的方法如下：在骨架点上，使用递归算法，遍历骨架每个像素点，对每个像素点进行处理，在每个像素点处，虚拟画一个圆，用圆周与骨架线相交进行判断，如果骨架线的四周只有一个连接点且与圆周只有一个交点，则为端点；如果骨架线与圆周有三个或以上交点，则为分支点；如果骨架线与圆周只有两个交点，则为内部线，由此可提取骨架上的特征点；所述步骤三中“凸模板”分为相互扣合的“凹”形和“凸”形，“凸模板”验证算法是指把“凸模板”放在人脸检测到的区域附近，设定Sconvex是“凸”形面积，Sconcave是“凹”形面积，通过公式C=SconvexSconcave]]>当C大于预订阈值时，就认为此处就是人脸；而当C小于预订阈值时，就判断此处不是人脸；所述步骤六中，快速关节点提取算法得到精确关节点的方法如下：首先使用“线上最短距离找点算法”，找到关节点的大概位置，然后通过在轮廓中设置最大占有面积矩形区域，定位肩部和臀部四个关节点坐标，接着在矩形区域上下两点之间定位腰部与颈部位的关节坐标，最后通过计算骨架线上点到手与颈部直线或者脚与臀部直线的距离，变化率最大的点为关节点；所述步骤六中，3D人体部位识别算法得到精确关节点的方法如下：提取的人体轮廓的二值图，在轮廓区域处，把深度值填充进去，形成轮廓深度图；统计物体x，y的平均值，得到物体重心点，在骨架线上，找一点与重心点距离最近，把此点作为“骨架线中心点”或“人体中心点”；计算骨架线上每一个点到人体中心点的距离，并生成一个M图，记录所有骨架线上的距离值；利用M图，为了提取各个人体部位，提出一种人体部位距离度量算法，估算人体各个部位之间距离,为关节识别提供基本信息；人体部位距离度量算法具体算法如下：式中：Depthi,j表示当前点的深度，Depthc表示人体中心点的深度信息，Li,j是从当前点到骨架线的最短距离；在此得到一个新的(i2,j2)点位于骨架线上，是建立的距离分布M图的值，Di,j是计算得到的最终HBPD距离；统计在轮廓深度图中所有的距离平均值，HBPD距离大于平均值中取75％分为一类，距离小于平均值中取75％分为另一类；用一个矩形框把身体区域框住，并使它位于二值轮廓区域中，在交线处得到左肩、右肩、左臀和右臀四个关节点位置，在矩形框上下方找到位于两肩之间的颈部关节点和位于中心点附近的腰部关节点，然后提取手部区域，该区域距四个关节更远的一端作为四肢端点，距离四个关节近的一端作为中间关节点。