[发明专利]一种动态的人体三维建模方法

摘要

本发明公开了一种动态的人体三维建模方法，其能够自然地显示人体的真实姿态。这种动态的人体三维建模方法，包括步骤（1）基于标准人体模版的数据预处理和Kinect骨架信息的数据预处理；（2）进行分段人体模型刚性变形，根据变形模型部位不同分为两类方法腹、胸、头采用基于旋转矩阵继承的刚性变形方法，四肢采用基于旋转矩阵继承与回馈的刚性变形方法；（3）进行分段局部模型ICP变形；（4）对各部分模型的连接部分进行柔性TPS形变。

主权项

一种动态的人体三维建模方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)基于标准人体模版的数据预处理和Kinect骨架信息的数据预处理；(2)进行分段人体模型刚性变形，根据变形模型部位不同分为两类方法：腹、胸、头采用基于旋转矩阵继承的刚性变形方法，四肢采用基于旋转矩阵继承与回馈的刚性变形方法；(3)进行分段局部模型ICP变形；(4)对各部分模型的连接部分进行柔性TPS形变；步骤(1)的基于标准人体模版的数据预处理将对应于Kinect获取到的20个人体骨架点的标准人体模板分为腹、胸、头、左臂、右臂、左腿、右腿一共七个大模型部分，其中臂与腿的四肢模型又分别分为三个子模型部分；步骤(1)的Kinect骨架信息的数据预处理采用基于RGB信息的深度数据恢复算法进行数据恢复，该算法的过程如下：Kinect采集到的数据丢失点的深度值均为0，设对于点P，其深度值为D(P)，RGB值为C(P)，若某点P0为空洞点，D(P)在以P点为中心的10x10点阵范围内随机选出点集Qi(i＝1,2…n)，其中点P0满足D(P0)≠0且|C(P)‑D(P)|＜ε，通过公式(1)得到点P0的新深度值：D(P0)=Σi=0nWi·D(Qi)/Σi=0nWi---(1)]]>其中Wi＝1/(d(P,Qi))2，d(P,Qi)为P点与Qi点的欧式距离，对于跳变的数据，采用相邻多帧去除奇异值求平均的方法进行处理；在步骤(4)中对于模板人体模型点云H1和部分柔性变形后的目标点云H2，TPS变形是通过公式(6)获得的控制点集决定的：Mk＝{Lkj|Lkj＝(xkj,ykj),j＝1,…,M,k＝1,2}         (6)其中M1是模板人体模型点云，M2是进行分段刚性变形和ICP算法之后的结果点云，M是点集中点的数量，每一刚性变形部分选取10个点作为控制点以保证模型变形的准确性，根据TPS定义，通过公式(7)作为插值条件：f(M1j)＝M2j,j＝1,2,…,M              (7)TPS变形的弯曲平滑满足公式(8)：E(f)=∫∫R2(∂2f∂x2)2+2(∂2f∂x∂y)2+(∂2f∂y2)2dxdy---(8)]]>通过公式(9)获得最终TPS变形：E(d,w,λ)=1MΣj=1M||M2j-f(M1j)||+λE(f)---(9)]]>其中λ用于控制平滑的程度，由用户指定。