基于动作捕捉点云的关节旋转中心优化方法及设备技术

基于动作捕捉点云的关节旋转中心优化方法及设备，属于动作捕捉和人体肌骨建模技术领域。为了解决基于标记点计算的关节运动参数对贴点误差敏感存在较大误差的问题。本发明专利技术基于采集的优化关节和与优化关节分别连接的第一骨、第二骨在相对静止状态及相对运动状态下标记点数据，将第一骨相对运动状态下标记点数据重合到相对静止状态下标记点数据上，并基于对应的旋转平移关系将标记点数据运动轨迹转化成第一骨保持不动、第二骨通过优化关节围绕第一骨的旋转运动；将当前帧的第二骨标记点重合到上一帧的第二骨对应的标记点上，并将完整步态周期中所有相邻两帧旋转平移矩阵的旋转中心转变成最优化问题实现优化。主要用于关节旋转中心优化。转中心优化。转中心优化。

【技术实现步骤摘要】
基于动作捕捉点云的关节旋转中心优化方法及设备


[0001]本专利技术具体设计一种关节旋转中心优化方法，属于动作捕捉和人体肌骨建模


技术介绍

[0002]运动捕捉与肌骨建模是最常见的用于人体运动特征评测的技术。目前广泛用于体育表现的评估，骨科疾病的功能评估，电影动画的制作等领域。评测的实施主要通过在人体骨性标志位粘贴光学反光球，通过运动捕捉系统捕捉反光球的三维空间坐标，从而根据反光球的空间坐标计算关节运动角度等参数。关节角度的计算方式主要有两种方式，一种是基于标记点的连线，计算线段之间的夹角；另一种是用光学标记点驱动带有预设关节约束的运动模型（如Anybody或opensim 的结构模型），从而计算关节角度。第一种方式，简单方便，但是完全基于标记点的计算方法对标记点粘贴位置的误差非常敏感，容易造成关节角度计算的较大偏差。第二种方式，相对复杂，计算过程与人体的真实运动更加接近，但是建模过程中需要预设各个关节中心点（通过调整体节长度和关节旋转角度实现）。传统的关节中心点预设方法通常采用静态站立时贴在关节内外侧光学标记点的中点作为预设的关节中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于动作捕捉点云的关节旋转中心优化方法，其特征在于，包括以下步骤：基于采集的优化关节和与优化关节分别连接的第一骨、第二骨在相对静止状态及相对运动状态下标记点数据，将第一骨相对运动状态下标记点数据重合到相对静止状态下标记点数据上，并基于对应的旋转平移关系将标记点数据运动轨迹转化成第一骨保持不动、第二骨通过优化关节围绕第一骨的旋转运动；将当前帧的第二骨标记点重合到上一帧的第二骨对应的标记点上，确定旋转平移矩阵T
current_frame
并获取旋转中心P点坐标；计算完整步态周期中所有相邻两帧旋转平移矩阵的旋转中心P，将作为最优目标，并将其转变成最优化问题，进而实现关节旋转中心的优化；其中，I为单位矩阵，n为完整步态周期中的帧数。2.根据权利要求1所述的基于动作捕捉点云的关节旋转中心优化方法，其特征在于，将作为最优目标，并将其转变成的最优化问题如下：作为最优目标，并将其转变成的最优化问题如下：其中，P_x、P_y、P_z为旋转中心P点坐标值，P_marker为优化关节对应标记点的中心位置点，P_marker_x、P_marker_y、 P_marker_z为P_marker的坐标；offset 优化范围，offset_x、offset_y、offset_z分别为优化范围的坐标。3.根据权利要求2所述的基于动作捕捉点云的关节旋转中心优化方法，其特征在于，所述获取旋转中心P点坐标的过程是通过数值计算的方式实现的。4.根据权利要求3所述的基于动...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒯声政，张睿，陈姿宇，颜滨，周文钰，李文翠，
申请(专利权)人：深圳市第二人民医院深圳市转化医学研究院，
类型：发明
国别省市：