机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法技术

本发明专利技术公开了一种机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法，其包括：S1.通过两部数码图像采集设备分别获得实验视频；S2.使用视频编辑软件处理已采集的视频，并得到图片；S3.使用Matlab软件对S2处理后得到的图片进行三维重建，得到三维空间中的运动轨迹。本发明专利技术的机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法，将计算机视觉技术引入到整车开发过程中，用图像处理的方法解决车辆人机工程中问题，并进行车辆人机工程运动校核，可对传统人机校核过程中不能实现的复杂人体运动进行精细测量和校验，使车辆在小型化设计的同时避免对车辆使用者的舒适性造成影响，同时该系统也可运用在车辆生产工艺的校核过程中，提高生产装配效率。

Motion Trajectory Capturing Method for Motor Vehicle Users

The invention discloses a method for capturing the motion trajectory of a motor vehicle user, which includes: S1. The experimental video is obtained by two digital image acquisition devices; S2. The captured video is processed by video editing software and the picture is obtained; S3. The three-dimensional reconstruction of the image after S2 processing is carried out by using MATLAB software to obtain the motion trajectory in three-dimensional space. The method for capturing the motion trajectory of the motor vehicle user of the present invention introduces computer vision technology into the whole vehicle development process, solves the problems in vehicle ergonomics by image processing method, and carries out vehicle ergonomics motion checking, which can fine measure and verify complex human movements that cannot be realized in the traditional human-machine checking process, so as to make the vehicle similar in miniaturization design. At the same time, the system can also be used in the verification process of vehicle production process to improve the efficiency of production and assembly.

【技术实现步骤摘要】
机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法
本专利技术属于车辆人机工程及机器视觉领域，具体涉及一种基于双目机器视觉的捕捉机动车辆使用者运动轨迹方法。
技术介绍
随着汽车排放法规的不断升级，为达成车辆的经济性指标，车辆结构日趋小型化，为了在不影响车辆使用者舒适性的要求的前提下，实现车辆整体的小型化设计，需要更加精确的进行车辆人机工程设计，但现有人机工程设计软件只能实现静态校核及给定运动轨迹的动态校核，无法实现上下车辆等看似简单实则复杂的人体运动设计校核任务。作为车辆人机运动研究方法，在论文“DiscomfortEvaluationofTruckIngress/EgressMotionsBasedonBiomechanicalAnalysis”中使用生物力学方法分析人体运动，并对人体运动过程中的舒适程度进行量化评价，分析结果可应用于卡车上下车过程的舒适度评价。在该论文中作者针对不同踏板形式使用光学运动捕捉装置和肌肉负荷传感器对人体上下卡车的运动开展研究，之后将所捕捉的运动转化为人体肌肉骨骼模型并使用生物力学分析工具计算肌肉最大随意收缩率(maximumvoluntarycontractionratiosofthemuscles)。最后使用基于肌肉最大随意收缩率(maximumvoluntarycontractionratiosofthemuscles)的舒适度评价模型对人体舒适度进行量化评价，同时使用调查问卷对该舒适度评价方法的准确性加以比较复验。验证结果表明，客观和主观不适感之间存在显著相关，可以通过一个线性回归模型描述。作为运动捕捉技术在：专利文献(201510130564)中公开了一种基于视觉的实时人体全身体运动捕捉方法及其系统，包括：多摄像机同步采集单元，用于采集感兴趣三维空间场景视频流；三维形体和三维运动流实时重建单元，用于实时重建人体对象的三维形体和全身体的三维运动流信息；人体全身体姿态估计和跟踪单元，用于对三维人体全身体运动姿态实时估计和跟踪；虚拟角色由运动数据实时驱动显示单元，用于把捕捉到的骨架姿态数据实时驱动虚拟角色并在显示装置上显示。该专利技术所公开的基于视觉的实时人体全身运动捕捉系统和方法通过非接触的计算机视觉方法，无须额外的穿戴标识设备，可实现了对人体全身骨架姿态数据实时获取并实时对虚拟角色驱动，相对于一般的动作捕捉技术设备简单便捷。专利文献(201610029632)中公开了一种穿戴式人体行走运动捕捉系统，属于机械结构设计及自动控制领域。穿戴式人体行走运动捕捉系统在背部、胯部、髋关节、膝关节和踝关节分别安装传感器，并在脚底安装接触开关，使用芯片采集传感器数据并用发送到PC，从而直接获得人体行走运动的数据信息。该专利技术的关节角度使用电位计采集，可直接获得各个关节的角度数据。考虑腰在人行走运动中的重要作用，采用背#胯差值法采集腰部数据。采样数据不受外部环境以及实验场所的影响。该专利技术所采集的数据能表现人行走运动中腰以下部分的运动状态。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法，其对车辆使用者的真实运动轨迹进行捕捉并进行数字化处理，使车辆人机设计能够满足车辆整体小型化需求，同时为车辆使用着带来更好的使用感受。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法，其包括：S1.通过两部数码图像采集设备分别获得实验视频；S2.使用视频编辑软件处理已采集的视频，并得到图片；S3.使用Matlab软件对S2处理后得到的图片进行三维重建，得到三维空间中的运动轨迹。可选的，S1具体为：将两个数码图像采集设备放置在均能拍摄到被摄区域的位置，调整两部数码图像采集设备使其光轴平行，之后分别开始视频拍摄；将定时设备的秒表打开，使得两个数码图像采集设备均能够拍摄该定时设备的秒表信息，并保持3-5秒，从而统一两个数码图像采集设备所拍摄的视频的时间轴，以保证在数据处理时，两部数码图像采集设备所记录的信息的同时性；将双目相机标定板放置在两部图像采集设备的图像捕捉发生的区域，标定板正面朝向数码图像采集设备，手持标定板，随机变换不同角度，每次变换后需保持该角度1s左右，采集20个的标定信息后标定结束；已穿戴好特征点显示装置的试验人员开始在车辆上进行正常操作动作，反复数次，并通过两部数码图像采集设备分别获得实验视频。可选的，所述两个数码图像采集设备的结构相同，并保持两部数码图像采集设备的镜头焦距一致。可选的，所述数码图像采集设备为数码相机或者智能手机。可选的，S2具体为：S2.1：将两部图像采集设备采集的视频导入电脑，使用视频编辑软件将两段视频的时间统一；S2.2：剪辑出需要的部分视频；并将剪辑出的视频的每一帧存为图片格式。可选的，S2.2中，剪辑两部数码图像采集设备标定过程和试验人员运动过程的视频片段。可选的，S3具体为：S3.1：使用Matlab三维标定工具箱stereoCameraCalibrator，将S2处理后的图片作为输入，求取两部数码图像采集设备的相机信息及参数信息，所述相机信息包括两部数码图像采集设备单独的焦距、世界坐标、镜头畸变和中心点位，所述参数信息包括两部数码图像采集设备的相对位置、两部数码图像采集设备光轴夹角、两部数码图像采集设备相对光轴旋转角度、左侧数码图像采集设备成像中心定义的坐标系以及图像相对误差；S3.2：以一个数码图像采集设备拍摄的图像为基准，调整另一个数码图像采集设备拍摄的图像，使左右两个数码图像采集设备拍摄的图像光轴平行，成像平面一致，成像中心在同一坐标下同一水平直线；S3.3：对试验人员穿戴的特征标识进行颜色亮度识别，按照先后关系将识别出的特征点坐标信息进行配对，从而获取试验人员运动过程中每一帧图像特定点的坐标信息；S3.4：使用triangulate函数双目三维建模算法，计算两部图像采集装置获取到相对应的特定点坐标信息，得出每一点空间坐标信息，并另存为Excel格式；S3.5：将空间坐标信息导入CATIA，并依据图片顺序将点前后相连，生成运动轨迹，得到轨迹曲线。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法，将计算机视觉技术引入到整车开发过程中，用图像处理的方法解决车辆人机工程中问题，并进行车辆人机工程运动校核，可对传统人机校核过程中不能实现的复杂人体运动进行精细测量和校验，使车辆在小型化设计的同时避免对车辆使用者的舒适性造成影响，同时该系统也可运用在车辆生产工艺的校核过程中，提高生产装配效率。附图说明图1所示为校正时间轴拍摄的视频图像示意。图2所示为双目标定拍摄的图像示意。图3所示为试验过程图像示意。图4所示为使用视频编辑软件，校正时间轴的方法示意。图5所示为使用MATLAB双目标定工具箱进行标定示意。图6、图7、图8、图9所示为提取影像信息操作示意。图10所示为MATLAB中计算求得的空间轨迹点示意。图11所示为轨迹点导入CATIA后的状态示意。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术的技术方案作进一步阐述。实施例1本实施例提供了一种机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法，尤其是一种基于双目机器视觉的机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法，包括以下步骤：S1.通过两部数码图像采集设备分别获得实验视频。本实施例中，所述数码图像采集设备的结构相同，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法，其特征在于，包括：S1.通过两部数码图像采集设备分别获得实验视频；S2.使用视频编辑软件处理已采集的视频，并得到图片；S3.使用Matlab软件对S2处理后得到的图片进行三维重建，得到三维空间中的运动轨迹。

【技术特征摘要】
1.一种机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法，其特征在于，包括：S1.通过两部数码图像采集设备分别获得实验视频；S2.使用视频编辑软件处理已采集的视频，并得到图片；S3.使用Matlab软件对S2处理后得到的图片进行三维重建，得到三维空间中的运动轨迹。2.根据权利要求1所述的机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法，其特征在于，S1具体为：将两个数码图像采集设备放置在均能拍摄到被摄区域的位置，调整两部数码图像采集设备使其光轴平行，之后分别开始视频拍摄；将定时设备的秒表打开，使得两个数码图像采集设备均能够拍摄该定时设备的秒表信息，并保持3-5秒，从而统一两个数码图像采集设备所拍摄的视频的时间轴，以保证在数据处理时，两部数码图像采集设备所记录的信息的同时性；将双目相机标定板放置在两部图像采集设备的图像捕捉发生的区域，标定板正面朝向数码图像采集设备，手持标定板，随机变换不同角度，每次变换后需保持该角度1s左右，采集20个的标定信息后标定结束；已穿戴好特征点显示装置的试验人员开始在车辆上进行正常操作动作，反复数次，并通过两部数码图像采集设备分别获得实验视频。3.根据权利要求2所述的机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法，其特征在于，所述两个数码图像采集设备的结构相同，并保持两部数码图像采集设备的镜头焦距一致。4.根据权利要求3所述的机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法，其特征在于，所述数码图像采集设备为数码相机或者智能手机。5.根据权利要求1所述的机动车辆使用者运动轨迹捕捉方法，其特征在于，S2具体为：S2.1：将两部图像采集设备采集的视频导入电...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱皓，于长虹，张行，赵东峰，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22