一种人体动作增强可视化方法及人体动作增强现实系统技术方案

本发明专利技术公开了一种人体动作增强可视化方法及人体动作增强现实系统，该方法通过人体动作获取设备提取人体骨架动作信息，将其设置为边界条件及外力，使用计算流体力学的方法，在叠加的图层上进行气流运动的仿真，并将气流下密度场的变化与运动数据同步显示，从而增强各类动作的可视化效果，适用于对微小及瞬时动作的可视化。本发明专利技术通过计算自动合成增强运动效果的视觉数据至原人体动作视频上，无需人为地对动作数据进行后续的处理，可配合增强现实眼镜或其他相机显示一体设备，应用于增强现实等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种人体动作增强可视化方法及人体动作增强现实系统
本专利技术涉及虚拟现实及数据可视化
，特别涉及一种人体动作增强可视化方法及人体动作增强现实系统。
技术介绍
人体动作是常见的视频内容，通过观察人体动作可以获得大量关于运动者的信息，在教育、健康、体育等领域有诸多应用。视频录制与运动捕捉系统是常见的人体动作数据获取方式，在这样的数据获取手段下，由于其他高维数据可视化技术不够直观，人体动作数据的可视化多以视频形式及杆状的抽象骨架运动来进行可视化。受到人类视觉的局限，此类直观的人体动作可视化方法对于平稳且明显的动作展示效果较好，而对瞬时动作及微小动作无法明显地进行展示。针对这一问题，文献[CeLiuetal，MotionMagnification，ACMTransactionsonGraphics24(3)，2005，Pages519-526]及其后续工作提出了一类通过信号处理的方法来放大动作的视频处理技术。此类技术人为地放大了视频中的动作，用户需要对比处理前的数据才能观察到真实的运动数据。为此，本专利技术提出了一种新的人体动作增强可视化方法，保留原人体动作的视觉信息，旨在通过使用计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人体动作增强可视化方法，包括使用人体动作获取设备获得三维人体动作数据以及二维视频序列，并将三维人体动作数据投影至二维视频中获得传统可视化下的人体动作视频，其特征在于，还包括如下步骤：步骤1，从三维人体动作数据中提取三维骨架运动数据，并将其投影至二维视频中，获得二维骨架运动数据，并得出二维骨架位置信息；步骤2，创建与二维视频分辨率一致的二维半透明的图层；根据二维骨架位置信息对和图层分辨率一致的密度场进行初始化；步骤3，对密度场进行下采样，使用计算流体力学的方法，对密度场在人体运动下的变化进行仿真，仿真的边界条件根据二维骨架运动数据计算获得；步骤4，对变化后的密度场进行上采样，获得密度场半透明...

【技术特征摘要】
1.一种人体动作增强可视化方法，包括使用人体动作获取设备获得三维人体动作数据以及二维视频序列，并将三维人体动作数据投影至二维视频中获得传统可视化下的人体动作视频，其特征在于，还包括如下步骤：步骤1，从三维人体动作数据中提取三维骨架运动数据，并将其投影至二维视频中，获得二维骨架运动数据，并得出二维骨架位置信息；步骤2，创建与二维视频分辨率一致的二维半透明的图层；根据二维骨架位置信息对和图层分辨率一致的密度场进行初始化；步骤3，对密度场进行下采样，使用计算流体力学的方法，对密度场在人体运动下的变化进行仿真，仿真的边界条件根据二维骨架运动数据计算获得；步骤4，对变化后的密度场进行上采样，获得密度场半透明图层，并将其叠加至传统可视化下的人体动作视频中，或者使用流场可视化方法，对气流流速场进行采样，并将其结果进叠加至传统可视化下的人体动作视频中。2.根据权利要求1所述的一种人体动作增强可视化方法，其特征在于：步骤2中密度场初始化的方法为：将密度场映射至含透明通道的颜色值；密度为0处设为全透明，密度为1设为不透明；密度场的初始化使用二维扩散模型，设置二维骨架位置处的热源密度为1，使用二维标准热扩散模型计算密度场ρ的分布：(I-tL)ρ＝ρ0(1)其中t为时间常数控制热扩散的时间，L为离散格点上的Laplace矩阵，I为单位矩阵，ρ0为在二维骨架处的热源密度为1，其余位置处的热源密度为0时的密度场分布。3.根据权利要求1所述的一种人体动作增强可视化方法，其特征在于，步骤2中，密度场通过累加各高斯核函数沿着各骨骼的线积分获得：其中Ci为第i(i≥0)个骨骼的位置，K(r)为半径为r的高斯核函数，r是GaussianKernel的半径，dl是积分曲线上Ci的线单元，ρ(x，y)为密度场分布。4.根据权利要求1所述的一种人体动作增强可视化方法，其特征在于：步骤3中对密度场在人体运动下的变化进行仿真的具体步骤为：根据二维骨架位置信息，将其中的骨架格点处所受的外力设置为c(vs...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利丰，王梓安，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32