三维姿态信息还原方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三维姿态信息还原方法及装置，在上述方法中，获取当前人体面对摄像装置拍摄的第一正面图像；识别第一正面图像中的多个关节，确定多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼在第一正面图像中的第一长度信息；获取当前人体面对摄像装置移动并改变姿态后拍摄的第二正面图像；识别第二正面图像中的多个关节，确定所述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼移动后所对应的第二长度信息；根据多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼在图像成像平面上的投影坐标位置信息和第二长度信息还原当前人体在与成像平面正交的第三个维度上的姿态信息。降低了模型样本的采集成本以及训练模型计算能力要求，大大降低了计算量。

【技术实现步骤摘要】
三维姿态信息还原方法及装置
本专利技术涉及通信领域，具体而言，涉及一种三维姿态信息还原方法及装置。
技术介绍
近年来，随着人工智能的迅速发展，尤其是图像识别领域诞生了很多优秀的算法，图像识别水平在不断地提高。然而，人体姿态识别作为当前图像识别领域中一个很热门的子领域，通过采用各种算法，人体姿态识别的精度也在不断提升。近年来，人体识别的精细化程度从二维提升到了三维，而要进行精确的三维人体姿态识别，相关技术中，一般需要使用人体的三维信息进行训练，这样的信息包括体素(三维空间中的点，对应于二维空间的像素)、点云或多重二维图像等，这些数据类型的数据量比二维图像的像素高出了一个数量级，因此，训练和检测需要的计算能力也比都比二维的姿态识别多出许多。首先，“点云”数据的采集难度比较大，要采集精确的“点云”数据需要使用比较先进的深度摄像头，而这种设备造价一般比较高；其次，由于“点云”数据量庞大，模型的设计和训练都面临一个巨大的挑战。因此，后来的三维姿态识别模型为了降低样本采集成本和减少计算量，大多采用了多张从不同角度拍摄的二维图像作为样本，样本的信息量大大减少。利用大量的二维样本反推出三维空间的位置。这种模型相较于使用“点云”作为样本的模型已经大大降低了样本采集成本和计算量。但是，这种方案其中涉及到的空间几何计算量依然比较大，模型的训练需要的计算能力依然比较高。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于公开了一种三维姿态信息还原方法及装置，以至少解决相关技术中所采用的三维姿态识别模型，存在空间几何计算量比较大，模型的训练需要的计算能力要求比较高的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种三维姿态信息还原方法。根据本专利技术的三维姿态信息还原方法包括：获取当前人体面对摄像装置拍摄的第一正面图像，其中，上述当前人体各个关节对应的刚性骨骼与图像成像平面平行；识别上述第一正面图像中的多个关节，确定上述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼在上述第一正面图像中的第一长度信息；获取当前人体面对摄像装置移动并改变姿态后拍摄的第二正面图像，其中，所述当前人体保持髋关节连线与摄像机的成像平面平行的情况下移动并改变姿态，所述当前人体与所述图像成像平面的距离发生改变；识别上述第二正面图像中的上述多个关节，根据所述髋关节连线在所述第二正面图像中长度信息相对于该髋关节连线在所述第一正面图像中长度信息的变化率，以及所述第一长度信息，确定所述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼移动后所对应的第二长度信息；确定上述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼在上述图像成像平面上的投影坐标位置信息；根据上述投影坐标位置信息和上述第二长度信息还原上述当前人体在与上述成像平面正交的第三个维度上的姿态信息。根据本专利技术的另一方面，提供了一种三维姿态信息还原装置。根据本专利技术的三维姿态信息还原装置包括：第一获取模块，用于获取当前人体面对摄像装置拍摄的第一正面图像，其中，上述当前人体各个关节对应的刚性骨骼与图像成像平面平行；第一确定模块，用于识别上述第一正面图像中的多个关节，确定上述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼在上述第一正面图像中的第一长度信息；第二获取模块，用于获取当前人体面对摄像装置移动并改变姿态后拍摄的第二正面图像，其中，所述当前人体保持髋关节连线与摄像装置的成像平面平行的情况下移动并改变姿态，所述当前人体与所述图像成像平面的距离发生改变；第二确定模块，用于识别上述第二正面图像中的上述多个关节，根据所述髋关节连线在所述第二正面图像中长度信息相对于该髋关节连线在所述第一正面图像中长度信息的变化率，以及所述第一长度信息，确定所述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼移动后所对应的第二长度信息；第三确定模块，用于确定所述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼在所述图像成像平面上的投影坐标位置信息；还原模块，用于根据上述投影坐标位置信息和上述第二长度信息还原上述当前人体在与上述成像平面正交的第三个维度上的姿态信息。本专利技术采用的三维姿态信息还原方案，基于人体各个关节对应的刚性骨骼与图像成像平面平行的单张二维图像构建人体姿态识别模型，根据刚性骨骼在上述图像成像平面上的投影坐标位置信息和刚性骨骼的长度信息还原上述当前人体在与上述成像平面正交的第三个维度上的姿态信息。因此，降低了模型样本的采集成本以及训练模型计算能力要求，大大降低了计算量。附图说明图1是根据本专利技术实施例的三维姿态信息还原方法的流程图；图2是根据本专利技术优选实施例的人体刚性骨骼和摄像机的成像平面平行时成像的示意图；图3是根据本专利技术优选实施例的人体刚性骨骼和摄像机的成像平面不平行时成像的示意图；图4是根据本专利技术实例的刚性骨骼沿Z轴旋转的三维坐标图；图5是根据本专利技术实例的刚性骨骼沿Y轴旋转的三维坐标图；图6是根据本专利技术实施例的三维姿态信息还原装置的结构框图；图7是根据本专利技术优选实施例的三维姿态信息还原装置的结构框图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的具体实现方式做一详细描述。根据本专利技术实施例，提供了一种三维姿态信息还原方法。图1是根据本专利技术实施例的三维姿态信息还原方法的流程图。如图1所示，该三维姿态信息还原方法包括：步骤S101：获取当前人体面对摄像装置拍摄的第一正面图像，其中，上述当前人体各个关节对应的刚性骨骼与图像成像平面平行；步骤S103：识别上述第一正面图像中的多个关节，确定上述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼在上述第一正面图像中的第一长度信息；步骤S105：获取当前人体面对摄像装置移动并改变姿态后拍摄的第二正面图像，其中，当前人体保持髋关节连线与摄像机的成像平面平行的情况下移动并改变姿态，当前人体与图像成像平面的距离发生改变；步骤S107：识别上述第二正面图像中的上述多个关节，根据髋关节连线在第二正面图像中长度信息相对于该髋关节连线在第一正面图像中长度信息的变化率，以及第一长度信息，确定多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼移动后所对应的第二长度信息；步骤S109：确定上述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼在上述图像成像平面上的投影坐标位置信息；步骤S111：根据上述投影坐标位置信息和上述第二长度信息还原上述当前人体在与上述成像平面正交的第三个维度上的姿态信息。采用图1所示的三维姿态信息还原方案，基于人体各个关节对应的刚性骨骼与图像成像平面平行的单张二维图像构建人体姿态识别模型，要求人体保持正对摄像装置(例如，摄像机)，即人体的两个髋关节的连线与摄像装置的成像平面保持平行(不侧身)的情况下移动并改变姿态，根据所述髋关节连线在所述第二正面图像中长度信息相对于该髋关节连线在所述第一正面图像中长度信息的变化率，以及所述第一长度信息，确定所述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼移动后所对应的第二长度信息；根据刚性骨骼在上述图像成像平面上的投影坐标位置信息和刚性骨骼的第二长度信息还原上述当前人体在与上述成像平面正交的第三个维度上的姿态信息。因此，降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维姿态信息还原方法，其特征在于，包括：/n获取当前人体面对摄像装置拍摄的第一正面图像，其中，所述当前人体各个关节对应的刚性骨骼与图像成像平面平行；/n识别所述第一正面图像中的多个关节，确定所述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼在所述第一正面图像中的第一长度信息；/n获取所述当前人体面对摄像装置移动并改变姿态后拍摄的第二正面图像，其中，所述当前人体保持髋关节连线与摄像装置的成像平面平行的情况下移动并改变姿态，所述当前人体与所述图像成像平面的距离发生改变；/n识别所述第二正面图像中的所述多个关节，根据所述髋关节连线在所述第二正面图像中长度信息相对于该髋关节连线在所述第一正面图像中长度信息的变化率，以及所述第一长度信息，确定所述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼移动后所对应的第二长度信息；/n确定所述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼在所述图像成像平面上的投影坐标位置信息；/n根据所述投影坐标位置信息和所述第二长度信息还原所述当前人体在与所述成像平面正交的第三个维度上的姿态信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维姿态信息还原方法，其特征在于，包括：
获取当前人体面对摄像装置拍摄的第一正面图像，其中，所述当前人体各个关节对应的刚性骨骼与图像成像平面平行；
识别所述第一正面图像中的多个关节，确定所述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼在所述第一正面图像中的第一长度信息；
获取所述当前人体面对摄像装置移动并改变姿态后拍摄的第二正面图像，其中，所述当前人体保持髋关节连线与摄像装置的成像平面平行的情况下移动并改变姿态，所述当前人体与所述图像成像平面的距离发生改变；
识别所述第二正面图像中的所述多个关节，根据所述髋关节连线在所述第二正面图像中长度信息相对于该髋关节连线在所述第一正面图像中长度信息的变化率，以及所述第一长度信息，确定所述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼移动后所对应的第二长度信息；
确定所述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼在所述图像成像平面上的投影坐标位置信息；
根据所述投影坐标位置信息和所述第二长度信息还原所述当前人体在与所述成像平面正交的第三个维度上的姿态信息。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式确定所述多个关节中各个关节所对应的刚性骨骼移动后所对应的第二长度信息：
所述第二长度信息＝(所述髋关节连线在所述第二正面图像中长度信息*所述第一长度信息)/所述髋关节连线在所述第一正面图像中长度信息。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述投影坐标位置信息和所述第二长度信息还原所述当前人体在与所述成像平面正交的第三个维度上的姿态信息包括：
对于所述多个关节中每一个关节所对应的刚性骨骼，根据该刚性骨骼的投影坐标位置信息和第二长度信息，确定该刚性骨骼在第二正面图像中相对于第一正面图像的旋转角度信息。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据该刚性骨骼的投影坐标位置信息和第二长度信息，确定该刚性骨骼在第二正面图像中相对于第一正面图像的旋转角度信息包括：
设定该刚性骨骼的一个端点位于坐标原点；
根据该刚性骨骼的另一个端点在成像平面上的投影坐标、该刚性骨骼的第二长度信息，通过所述投影坐标与长度值之间的三角函数关系、反三角函数公式，获取计算结果；
根据预设角度范围或者是否符合人体骨骼活动规律的判定条件，从所述计算结果中确定在第二正面图像中相对于第一正面图像的旋转角度。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在确定该刚性骨骼在第二正面图像中相对于第一正面图像的旋转角度信息之后，还包括：
根据该刚性骨骼对应的旋转角度信息以及该刚性骨骼的第二长度信息，确定该刚性骨骼在与所述成像平面正交的第三个维度上的分量信息。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海，周平，
申请(专利权)人：贵阳朗玛信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52