一种改进光流法的动作捕捉算法制造技术

本发明专利技术公开了一种改进光流法的动作捕捉算法，涉及动作捕捉技术领域，该算法首先创建图像L层金字塔，对目标区域检测特征点；判定特征点数目是否大于8，如果为是，进行下一步；通过光流方程求解uv和H；判定相邻两次迭代出来的uv差值是否大于0.0003，如果为是，进行下一步；5)迭代次数p＝P+1，如果p＜P，则进行下一步；金字塔层数l＝l+1，如果l＜L，则迭代结束。本发明专利技术通过提供改进光流法的动作捕捉算法，其有益效果在于：速度方面与准确率方面有了很大的提升，在时间复杂度上和稳定性上较原始的HS光流法有了较大的提升，很好的满足动作捕捉系统对实时性的要求。

An improved optical flow method for motion capture

The invention discloses an improved optical flow method to motion capture algorithm, motion capture technology, the algorithm first creates the image L feature point detection of Pyramid, the target area; to determine the number of feature points is greater than 8, if yes, proceed to the next step; through the optical flow equation solution of UV and H; to determine the value of UV two consecutive iterations it is greater than 0.0003, if yes, proceed to the next step; 5) the number of iterations of P = P+1, if P is less than P, for the next level of the Pyramid; L = l+1, if l is less than L, while the end of the iteration. The present invention provides improved optical flow motion capture algorithm, the invention has the advantages of speed and accuracy has been greatly improved, the time complexity and stability of the HS optical flow method is better than the original have been greatly improved, very good to meet the motion capture system in real-time.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及动作捕捉
，尤其是一种改进光流法的动作捕捉算法。
技术介绍
当人的眼睛与被观察物体发生相对运动时，物体的影像在视网膜平面上形成一系列连续变化的图像，这一系列变化的图像信息不断\流过\视网膜，好像是一种光的\流\，所以被称为光流。光流是基于像素点定义的，所有光流的集合称为光流场。通过对光流场进行分析，可以得到物体相对观察者的运动场。在这过程中分析的算法称为光流法。目前常用的光流法为HS光流法，通过大量的实际应用发现，HS光流法在跟踪纹理丰富的图像时效果很好，然而在动作捕捉时效果并不理想，存在捕捉不稳定等问题。目前HS光流法仍然存在以下几点不足：1、HS光流法不容易选取一个大小适中的窗口，使其适应不同分辨率的视频与不同的特征点；2、容易出现捕捉结果不稳定的情况，被捕捉部分特征点处的矩阵G不可逆会导致光流方程的解不可靠进而出现捕捉漂移现象，当物体的运动较大时，需要通过加入图像金字塔才能迭代出精确的光流场，与此同时加入图像金字塔后光流的计算量增大很多并且时耗也同时增大了；3、光流是通过点的邻域的信息来求解的，每个点都是通过光流方程求解出来的，特征点相互之间并没有约束，当跟踪的点集中部分点的跟踪结果不准确时容易影响整体的跟踪效果，会导致跟踪的效果不稳定。
技术实现思路
本专利技术提出的一种改进光流法的动作捕捉算法，算法的速度和精度有较大的提升。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种改进光流法的动作捕捉算法，该算法包括以下步骤：1)创建图像L层金字塔，对目标区域检测特征点，每层迭代次数P次；2)判定特征点数目是否大于8，如果为否，则返回步骤1)，如果为是，进行下一步；3)通过光流方程求解uv和H；4)判定相邻两次迭代出来的uv差值是否大于0.0003，如果为否，则跳转至步骤6)，如果为是，进行下一步；5)迭代次数p＝P+1，如果p＜P，则进行下一步，如果p≥P，则返回步骤3)；6)金字塔层数l＝l+1，如果l＜L，则迭代结束，如果l≥L，则返回步骤3)。作为优选，所述步骤3)中，u和v分别为相邻帧的特征点集，H为Hessian矩阵。本专利技术通过提供的改进光流法的动作捕捉算法，其有益效果在于：速度方面与准确率方面有了很大的提升，在时间复杂度上和稳定性上较原始的HS光流法有了较大的提升，很好的满足动作捕捉系统对实时性的要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术全息成像系统的构架图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本实施例提供的一种改进光流法的动作捕捉算法，该算法包括以下步骤：1)创建图像L层金字塔，对目标区域检测特征点，每层迭代次数P次；2)判定特征点数目是否大于8，如果为否，则返回步骤1)，如果为是，进行下一步；3)通过光流方程求解uv和H，u和v分别为相邻帧的特征点集，H为Hessian矩阵；4)判定相邻两次迭代出来的uv差值是否大于0.0003，如果为否，则跳转至步骤6)，如果为是，进行下一步；5)迭代次数p＝P+1，如果p＜P，则进行下一步，如果p≥P，则返回步骤3)；6)金字塔层数l＝l+1，如果l＜L，则迭代结束，如果l≥L，则返回步骤3)。本算法在应用时，首先对图像序列中的相邻帧I和J构造图像金字塔，u是图像I中动作捕捉的特征点集，需要求解出u在图像J中对应的点集v，v初始化为u。假设金字塔总共为L层，L＝O，…，Lm′，为点u在金字塔第L层中的坐标，其中光流场初始化为[0，0]，式中k为每层中的迭代次数，算法中使用的是牛顿最速下降法，如果初始值与真实值相差不大，那么一般最多5次迭代就可以收敛到精确值。但是如果初始值与真实值相差较大，那么迭代的结果就是发散的，vk＝vk-1+η。vk是第k次迭代的初始值，vk-1是第k-1次迭代的初始值，η是第k-1次迭代的结果。计算IL在点uL处x、y以及时间方向的梯度： I x ( x , y ) = I L ′ ( x + 1 , y ) - I L ′ ( x - 1 , y ) 2 ]]> I y ( x , y ) = I L ′ ( x , y + 1 ) - I L ′ ( x , y - 1 ) 2 ]]>Ii(x，y)＝JL′(x′，y′)-IL′(x，y)其中IL′为图像经过高斯卷积后的像素值，(x′，y′)为图像IL中点(x,y)在图像中的JI中的对应点。Ix(x，y)和Iy(x，y)在每层图像中只用计算一次，而It(x，y)则需要在每次迭代时都重新计算。将上式带入可求解出H，通过H与uL可得到在图像JL中的对应点集vL，vL＝HuL。在得到在图像vL中的对应点集vL后进行去错点，目前采取的策略是：首先看捕捉到的点如果在图像外，那么直接定义为错点，如果在图像内则通过下式来确定： ϵ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进光流法的动作捕捉算法，其特征在于，该算法包括以下步骤：1)创建图像L层金字塔，对目标区域检测特征点，每层迭代次数P次；2)判定特征点数目是否大于8，如果为否，则返回步骤1)，如果为是，进行下一步；3)通过光流方程求解uv和H；4)判定相邻两次迭代出来的uv差值是否大于0.0003，如果为否，则跳转至步骤6)，如果为是，进行下一步；5)迭代次数p＝P+1，如果p＜P，则进行下一步，如果p≥P，则返回步骤3)；6)金字塔层数l＝l+1，如果l＜L，则迭代结束，如果l≥L，则返回步骤3)。

【技术特征摘要】
1.一种改进光流法的动作捕捉算法，其特征在于，该算法包括以下步骤：1)创建图像L层金字塔，对目标区域检测特征点，每层迭代次数P次；2)判定特征点数目是否大于8，如果为否，则返回步骤1)，如果为是，进行下一步；3)通过光流方程求解uv和H；4)判定相邻两次迭代出来的uv差值是否大于0.0003，如果为否，则跳转至步骤6...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：上海盟云移软网络科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31