一种刚体标记点优化方法、设备及光学动作捕捉系统技术方案

本发明专利技术公开了一种刚体标记点优化方法，包括：获取步骤：获取多个具有不同支撑杆长度的标记点坐标集合，该坐标集合融合了螺纹插槽、支撑杆和螺纹面等参数，然后通过自检步骤去掉不符合预设的自检条件的刚体，以及通过校验步骤逐一保存符合预设的校验条件的刚体到第二组合中，则保存在第二组合中的刚体即为经过优化后的刚体，通过这种优化方法使得具有标记点动捕系统中存在的刚体姿态不稳定、刚体匹配不准确或不稳定等问题得到了明显的改善，同时使动捕系统出现这些问题的概率明显减少。

【技术实现步骤摘要】
一种刚体标记点优化方法、设备及光学动作捕捉系统
本专利技术涉及动作捕捉
，具体涉及一种刚体标记点优化方法、设备及光学动作捕捉系统。
技术介绍
在现有的标记点动捕系统中，刚体和标记点的安装是有一定的要求的，刚体的特性在一定程度上决定了系统动捕的准确性。现有的标记点动捕系统中往往存在刚体姿态不稳定、刚体匹配不准确或不稳定等问题，而这些问题几乎是不可避免的。为了降低系统出现上述问题的概率，需要解决以下问题：(1)对于单个刚体而言，其所有的标记点不能是共面的，因为这种共面情况下无法确定刚体的姿态，且使得刚体的姿态变得很不稳定；(2)单个刚体中的所有标记点之间的距离不能均相等，在所有距离均相等的情况下，不能保证在动捕过程中能够有效的进行刚体匹配或识别，同时也会造成刚体姿态的不稳定；(3)对于单个刚体，标记点之间的距离不能太近，如果距离太近会容易产生标记点遮挡或合并的情况，使得刚体姿态的解算容易产生错误或变得不稳定；(4)在动捕过程中，刚体与刚体之间都不能有太高的相似度，否则极其容易出现刚体误匹配等问题。因此，为了降低这些问题给系统带来的不利影响，很有必要对刚体上的标记点进行优化。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请提出一种刚体标记点优化方法来改善刚体姿态不稳定、刚体匹配不准确或不稳定等问题，从而降低动捕系统出现这些问题的概率。根据第一方面，一种实施例中提供一种刚体标记点优化方法，用于对多个刚体标记点进行优化筛选，所述方法包括以下步骤：获取步骤：获取多个具有不同支撑杆长度的标记点坐标集合：Coori{(x1，y1，z1，t1，s1)，(x2，y2，z2，t2，s2)，...，(xn，yn，zn，tn，sn)}，其中，x、y、z代表三维坐标值，i＝1，2，…，a，代表标记点的编号，n＝1，2，…，b，代表刚体底座螺纹插槽的个数，t∈{1，2，…，a}代表对应的不同长度的标记点支撑杆编号，s∈{1，2，…，c}代表刚体底座螺纹面的编号；自检步骤：从所述刚体底座螺纹面中选取m个螺纹面组成组合并根据所述标记点的编号获取第一组合并随机打乱中的标记点顺序；遍历中的所有刚体，去掉不符合预设的自检条件的刚体；校验步骤：对于符合所述自检条件的刚体，保存第一个刚体到第二组合中，从第二个刚体开始与第二组合中的其他刚体进行比较，并保存符合预设的校验条件的刚体到第二组合中，以完成对多个刚体标记点的优化筛选。所述获取步骤包括：获取至少三个具有不同支撑杆长度的标记点坐标集合，所述刚体底座螺纹插槽的个数可选1-52，所述刚体底座螺纹面的编号可选1-16。所述自检步骤包括：从所述刚体底座螺纹面中可选取4-10个螺纹面组成组合。所述预设的自检条件包括：按顺序遍历第一组合中的所有刚体，检查单个刚体标记点之间组成的所有距离集合{ej}是否符合第一条件：min(ej)＞TH1，其中，TH1为一设定的值；若符合所述第一条件，则对于单个刚体的标记点组成的所有距离集合{ej}中，判断任意两个距离值ej1和ej2是否满足第二条件；若满足所述第二条件，则将单个刚体中任意四个标记点坐标构成的三个向量组成行列式，判断所述行列式是否满足第三条件，若不满足，则舍弃不满足条件的刚体并遍历下一个刚体。所述第二条件具体包括：count＝∑(|ej1-ej2|＜TH2)，count＜3，其中，TH2为一设定的值，若不满足第二条件，则舍弃不满足条件的刚体并遍历下一个刚体。所述第三条件具体包括：所述刚体中任意四个标记点坐标为(p0，p1，p2，p3)，则构成的三个向量为所述三个向量组成的行列式为判断所述行列式是否满足：其中，TH3为一设定的值。所述预设的校验条件包括：遍历第二组合中的所有刚体，判断刚体标记点之间组成的任意两个距离集合{et1}和{et2}是否满足：cnt＝∑(|et1-et2|＜TH2)，count＜3，如果不满足，则舍弃不满足条件的刚体并遍历下一个刚体；若满足cnt＝∑(|et1-et2|＜TH2)，count＜3的条件，分别随机取第二组合中的任一刚体与其他刚体上的3个标记点，判断所述3个标记点之间的连线是否组成相似三角形，并记录相似三角形的个数cnt，若cnt＜3，则所述刚体符合预设的校验条件。根据第二方面，一种实施例中提供一种光学动作捕捉系统，包括待捕捉的多个标记点和对所述标记点进行拍摄的多个相机，其特征在于，还包括处理器；多个相机分布在运动空间中，均与所述处理器通信连接，以对所述刚体上的标记点进行拍摄；所述处理器用于根据第一方面所述的刚体标记点优化方法对各个所述刚体标记点进行优化筛选，以完成对所述刚体标记点的识别。根据第三方面，一种实施例提供一种刚体标记点优化设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述刚体标记点优化选择设备执行如第一方面所述的方法。根据第四方面，一种实施例提供一种计算机可读存储介质，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现上述第一方面所述的方法。本申请的有益效果是：依据上述实施例的一种刚体标记点优化方法、设备及光学动作捕捉系统，通过获取多个具有不同支撑杆长度的标记点坐标集合，从而从刚体底座螺纹面中选取适当数量的螺纹面组成数学组合，并遍历第一组合中的所有刚体，去掉不符合预设的自检条件的刚体；对于符合自检条件的刚体，保存第一个刚体到第二组合中，从第二个刚体开始与第二组合中的其他刚体进行比较，逐一保存符合预设的校验条件的刚体到第二组合中，则保存在第二组合中的刚体即为能够提高动捕精度的优化后的刚体，由此完成了对多个刚体标记点的优化筛选。通过该方法，使得具有标记点动捕系统中存在的刚体姿态不稳定、刚体匹配不准确或不稳定等问题得到了明显的改善，同时使动捕系统出现这些问题的概率明显减少。附图说明图1为刚体结构示意图；图2为刚体标记点优化方法的流程图；图3为执行是否符合预设的自检条件的步骤流程图；图4为执行是否符合预设的校验条件的步骤流程图；图5为光学动作捕捉系统的结构示意图；图6为刚体标记点优化设备结构示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其它元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。另外，说明书中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刚体标记点优化方法，用于对多个标记点进行优化筛选，其特征在于，包括以下步骤：/n获取步骤：获取多个具有不同支撑杆长度的标记点坐标集合：Coor

【技术特征摘要】
1.一种刚体标记点优化方法，用于对多个标记点进行优化筛选，其特征在于，包括以下步骤：
获取步骤：获取多个具有不同支撑杆长度的标记点坐标集合：Coori{(x1，y1，z1，t1，s1)，(x2，y2，z2，t2，s2)，...，(xn，yn，zn，tn，sn)}，其中，x、y、z代表三维坐标值，i＝1，2，…，a，代表标记点的编号，n＝1，2，…，b，代表刚体底座螺纹插槽的个数，t∈{1，2，…，a}代表对应的不同长度的标记点支撑杆编号，s∈{1，2，…，c}代表刚体底座螺纹面的编号；
自检步骤：从所述刚体底座螺纹面中选取m个螺纹面组成组合并根据所述标记点的编号获取第一组合并随机打乱中的标记点顺序；遍历中的所有刚体，去掉不符合预设的自检条件的刚体；
校验步骤：对于符合所述自检条件的刚体，保存第一个刚体到第二组合中，从第二个刚体开始与第二组合中的所有刚体进行比较，并保存符合预设的校验条件的刚体到第二组合中，以完成对多个刚体标记点的优化筛选。


2.如权利要求1所述的刚体标记点优化方法，其特征在于，所述获取步骤包括：
获取至少三个具有不同支撑杆长度的标记点坐标集合，所述刚体底座螺纹插槽的个数可选1-52，所述刚体底座螺纹面的编号可选1-16。


3.如权利要求1所述的刚体标记点优化方法，其特征在于，所述自检步骤包括：
从所述刚体底座螺纹面中可选取4-10个螺纹面组成组合。


4.根据权利要求1所述的刚体标记点优化方法，其特征在于，所述预设的自检条件包括：
按顺序遍历第一组合中的所有刚体，检查单个刚体标记点之间组成的所有距离集合{ej}是否符合第一条件：min(ej)＞TH1，其中，TH1为一设定的值；
若符合所述第一条件，则对于单个刚体的标记点组成的所有距离集合{ej}中，判断任意两个距离值ej1和ej2是否满足第二条件；
若满足所述第二条件，则将单个刚体中任意四个标记点坐标构成的三个向量组成行列式，判断所述行列式是否满足第三条件，若不满足，则舍弃不满足条件的刚体并遍历下一个刚体。

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【专利技术属性】
技术研发人员：黄少光，许秋子，
申请(专利权)人：深圳市瑞立视多媒体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44