一种动态的人体三维建模方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种动态的人体三维建模方法
本专利技术属于三维建模的
，具体地涉及一种动态的人体三维建模方法，其使用Kinect深度摄像机获取的RGB-D信息及人体骨架信息，以标准人体模板为辅助，建立动态的人体三维模型。
技术介绍
三维建模一直是计算机视觉领域的重要研究课题。三维人体建模作为计算机人体仿真的一个组成部分,最早出现于航天工业的人机系统。自交互式计算机图形学诞生之日起,就有学者不断探索计算机人体建模技术，随着计算机技术的不断发展，如今三维人体建模在科研、动画、电脑游戏、服装设计、工业等领域有着非常广泛的应用。Kinect是美国微软公司于2010年11月4日推出的XBOX-360游戏机体感周边外设的正式名称，它实际上是一种3D体感摄影机，主要应用于体感游戏的信息获取，可以捕捉到深度信息、视频信息、骨架信息等。使用Kinect摄像机获得的RGB-D数据序列，可以很方便地获取Kinect视野内目标的三维位置，可以反映目标的真实位置。Kinect是目前市场上最为廉价的三维深度摄像设备，除Kinect之外，最低廉的深度摄像机价格也在万元人民币左右。迭代最近点ICP（IterativeClos本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
1.一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：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)：通过公式(9)获得最终TPS变形：其中λ用于控制平滑的程度，由用户指定。2.根据权利要求1所述的动态的人体三维建模方法，其特征在于：步骤(2)的腹、胸、头采用基于旋转矩阵继承的刚性变形方法，过程如下：对于模型中任意一点P(X,Y,Z)，其坐标矩阵V＝(X,Y,Z)，通过公式(2)将其刚性变形至点P`(X`,Y`,Z`)其坐标矩阵为V`＝(X`,Y`,Z`)：V`＝V·RST＝V·...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡永利，刘洋，孙艳丰，尹宝才，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：