基于視頻序列的三維人體剛體骨架提取算法研究.pdf

1、人體運動捕捉應(yīng)用廣泛，包括智能監(jiān)控、人機(jī)交互、虛擬現(xiàn)實、計算機(jī)三維動畫制作、體育運動訓(xùn)練輔助以及醫(yī)學(xué)步態(tài)分析等。因此，人體運動捕捉有著非常重要的研究意義。傳統(tǒng)的帶標(biāo)記點的運動捕捉技術(shù)需要在人體上標(biāo)注LED等標(biāo)記點，然后將標(biāo)記點的位置和運動方向經(jīng)傳感器傳送回計算機(jī)，并由計算機(jī)進(jìn)行分析，以獲得人體的運動姿態(tài)信息。此類運動捕捉系統(tǒng)有以下幾個缺點：(1)運動捕捉設(shè)備非常昂貴；(2)操作人員需要熟悉標(biāo)注物的有關(guān)說明和操作；(3)運動過程出現(xiàn)遮擋時

2、，標(biāo)注物與控制點的準(zhǔn)確匹配難度很大；(4)將標(biāo)注點的位置信息準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為剛體運動數(shù)據(jù)相當(dāng)困難。
　　無標(biāo)記點運動捕捉系統(tǒng)則通常采用一個或多個相機(jī)，對場景中的人物進(jìn)行拍攝，從同步視頻中獲取人體的三維模型，最終恢復(fù)人體的運動信息，如關(guān)節(jié)點位置和關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度。相對于帶標(biāo)記運動捕捉，無標(biāo)記運動捕捉由于直接對視頻序列中的運動人體進(jìn)行研究，因此更具有研究價值。
　　帶有關(guān)節(jié)中心位置信息的剛體骨架表征了人體某一時刻的運動姿態(tài)，在無標(biāo)記點運

3、動捕捉中有著非常重要的意義。本文的研究重點集中在無標(biāo)記點運動捕捉系統(tǒng)中的三維人體剛體骨架提取算法。
　　目前的提取算法對模型邊界噪聲比較敏感，無法得到滿意的曲線骨架，從而無法計算關(guān)節(jié)點中心位置。本文針對這一問題，提出了一種提取人體三維骨架的算法。首先利用視頻序列的輪廓圖像重構(gòu)人體的volume模型；然后根據(jù)排斥力場理論，計算人體的分層曲線骨架；并提出連接準(zhǔn)則，采用回溯法對曲線骨架的不同肢體分別進(jìn)行連接，在連接過程中利用二分搜索法獲