运动捕捉方法、装置、系统、电子设备和存储介质制造方法及图纸

技术编号:35082317 阅读:13 留言:0更新日期:2022-09-28 11:51
本发明专利技术涉及运动捕捉技术领域,提供一种运动捕捉方法、装置、系统、电子设备和存储介质,其中方法包括:获取双目摄像头拍摄得到的第一图像序列和第二图像序列;基于第一图像序列和第二图像序列中同一时刻的图像中各反光标记球的二维坐标,确定各时刻下的各反光标记球的三维坐标;基于各时刻下的各反光标记球的三维坐标之间的变化,划分步态周期;基于任一步态周期中脚与地面接触时刻下各反光标记球的三维坐标,确定任一步态周期中人体矢状面的位置;确定待检测人员在任一步态周期中矢状面上的关节角度。本发明专利技术实施例提供的运动捕捉方法、装置、系统、电子设备和存储介质,成本低,操作简单,可移动性强,有助于提高在临床上的普及度。及度。及度。

【技术实现步骤摘要】
运动捕捉方法、装置、系统、电子设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及运动捕捉
,尤其涉及一种运动捕捉方法、装置、系统、电子设备和存储介质。

技术介绍

[0002]步态分析可以辨识行走过程中人类的步态模式变化,帮助临床医生评估患者的行走能力和制定个性化的康复训练策略。基于光学的人体运动学捕捉系统是步态分析的基础,能够为其提供大量且精确的步态参数,比如:步长,步速,关节角度等。
[0003]目前,基于光学的人体运动学捕捉通常是在固定的大型室内场地中安装多个摄像头实现的,导致其价格昂贵,可移动性不强,以及无法多场景应用等不足。此外,在动作捕捉之前,需要待检测人员穿戴特制的服装和佩戴大量的反光标记球并完成设备校准动作,操作比较复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种运动捕捉方法、装置、系统、电子设备和存储介质,用以解决现有技术中基于光学的运动学捕捉方法成本昂贵、操作复杂,部署不方便的缺陷。
[0005]本专利技术提供一种运动捕捉方法,包括:获取双目摄像头拍摄得到的第一图像序列和第二图像序列,所述第一图像序列和所述第二图像序列是针对待检测人员穿戴有反光标记球的一侧拍摄得到;对所述第一图像序列和所述第二图像序列进行目标检测,得到所述第一图像序列的各图像中各反光标记球的第一二维坐标,以及所述第二图像序列的各图像中各反光标记球的第二二维坐标;基于所述第一图像序列和所述第二图像序列中同一时刻的图像中各反光标记球的二维坐标,确定各时刻下的各反光标记球的三维坐标;基于各时刻下的各反光标记球的三维坐标之间的变化,划分步态周期;基于任一步态周期中脚与地面接触时刻下各反光标记球的三维坐标,确定所述任一步态周期中人体矢状面的位置;基于所述任一步态周期中人体矢状面的位置,以及所述任一步态周期中各反光标记球的三维坐标,确定所述待检测人员在所述任一步态周期中矢状面上的关节角度。
[0006]根据本专利技术提供的运动捕捉方法,所述基于任一步态周期中脚与地面接触时刻下各反光标记球的三维坐标,确定所述任一步态周期中人体矢状面的位置,之后还包括:基于任一步态周期起始时刻下各反光标记球的二维坐标确定各反光标记球的穿戴位置,并从中筛选出穿戴于待检测人员的髋关节、膝关节和踝关节处的反光标记球;基于所述穿戴于待检测人员的髋关节、膝关节和踝关节处的反光标记球的三维坐标,确定所述任一步态周期中人体矢状面的法向量。
[0007]根据本专利技术提供的运动捕捉方法,所述人体矢状面的法向量基于如下公式确定:
其中,为人体矢状面的法向量,为髋关节处反光标记球的三维位置;为膝关节处反光标记球的三维位置;为踝关节处反光标记球的三维位置。
[0008]根据本专利技术提供的运动捕捉方法,所述基于所述任一步态周期中人体矢状面的位置,以及所述任一步态周期中各反光标记球的三维坐标,确定所述待检测人员在所述任一步态周期中矢状面上的关节角度,包括:基于各反光标记球的三维坐标,确定多个第一向量,所述第一向量的起点和终点基于相邻的两个反光标记球的三维位置确定;基于所述任一步态周期中人体矢状面的法向量,将所述多个第一向量分别映射到所述人体矢状面,得到多个第二向量;基于所述多个第二向量之间的夹角,确定所述待检测人员在所述任一步态周期中矢状面上的关节角度。
[0009]根据本专利技术提供的运动捕捉方法,所述第二向量基于如下公式确定:式中,为反光标记球的三维位置,为反光标记球的三维位置,反光标记球与反光标记球的穿戴位置相邻,为人体矢状面的法向量,为第一向量,为第二向量。
[0010]本专利技术还提供一种运动捕捉装置,包括:图像序列获取单元,用于获取双目摄像头拍摄得到的第一图像序列和第二图像序列,所述第一图像序列和所述第二图像序列是针对待检测人员穿戴有反光标记球的一侧拍摄得到;目标检测单元,用于对所述第一图像序列和所述第二图像序列进行目标检测,得到所述第一图像序列的各图像中各反光标记球的第一二维坐标,以及所述第二图像序列的各图像中各反光标记球的第二二维坐标;三维坐标确定单元,用于基于所述第一图像序列和所述第二图像序列中同一时刻的图像中各反光标记球的二维坐标,确定各时刻下的各反光标记球的三维坐标;步态周期划分单元,用于基于各时刻下的各反光标记球的三维坐标之间的变化,划分步态周期;矢状面确定单元,用于基于任一步态周期中脚与地面接触时刻下各反光标记球的三维坐标,确定所述任一步态周期中人体矢状面的位置;关节角度确定单元,用于基于所述任一步态周期中人体矢状面的位置,以及所述任一步态周期中各反光标记球的三维坐标,确定所述待检测人员在所述任一步态周期中矢状面上的关节角度。
[0011]本专利技术还提供一种运动捕捉系统,包括:双目近红外摄像头、可见光摄像头、电源、近红外光源和上述的运动捕捉装置;所述电源分别与所述双目近红外摄像头、可见光摄像头、近红外光源和运动捕捉
装置相连;所述运动捕捉装置与所述双目近红外摄像头相连。
[0012]根据本专利技术提供的运动捕捉系统,还包括安装组件,所述安装组件位于与所述双目近红外摄像头和可见光摄像头的摄像头相对的背面,所述安装组件用于安装所述双目近红外摄像头和可见光摄像头。
[0013]本专利技术还提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述运动捕捉方法。
[0014]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述运动捕捉方法。
[0015]本专利技术还提供一种计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述运动捕捉方法。
[0016]本专利技术提供的运动捕捉方法、装置、系统、电子设备和存储介质,通过任一步态周期中脚与地面接触时刻下各反光标记球的三维坐标,确定任一步态周期中人体矢状面的位置,并在此基础上,得到待检测人员在任一步态周期中矢状面上的关节角度。利用双目摄像头针对待检测人员穿戴有反光标记球的一侧拍摄图像,即可实现人体矢状面上的关节角度数据提取,待检测人员无需穿戴特制的服装,也无需繁琐的标记设置程序,操作简单,可移动性强,有助于提高在临床上的普及度。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术提供的运动捕捉方法的流程示意图;图2是本专利技术提供的矢状面上的下肢关节角度示意图;图3是本专利技术提供的运动捕捉装置的结构示意图;图4是本专利技术提供的运动捕捉系统的结构示意图;图5是本专利技术提供的电子设备的结构示意图。
[0019]附图标记:1:反光标记球1;2:反光标记球2;3:反光标记球3;4:反光标记球4;5:反光标记球5。
具体实施方式
[0020]为使本发本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运动捕捉方法,其特征在于,包括:获取双目摄像头拍摄得到的第一图像序列和第二图像序列,所述第一图像序列和所述第二图像序列是针对待检测人员穿戴有反光标记球的一侧拍摄得到;对所述第一图像序列和所述第二图像序列进行目标检测,得到所述第一图像序列的各图像中各反光标记球的第一二维坐标,以及所述第二图像序列的各图像中各反光标记球的第二二维坐标;基于所述第一图像序列和所述第二图像序列中同一时刻的图像中各反光标记球的二维坐标,确定各时刻下的各反光标记球的三维坐标;基于各时刻下的各反光标记球的三维坐标之间的变化,划分步态周期;基于任一步态周期中脚与地面接触时刻下各反光标记球的三维坐标,确定所述任一步态周期中人体矢状面的位置;基于所述任一步态周期中人体矢状面的位置,以及所述任一步态周期中各反光标记球的三维坐标,确定所述待检测人员在所述任一步态周期中矢状面上的关节角度。2.根据权利要求1所述的运动捕捉方法,其特征在于,所述基于任一步态周期中脚与地面接触时刻下各反光标记球的三维坐标,确定所述任一步态周期中人体矢状面的位置,之后还包括:基于任一步态周期起始时刻下各反光标记球的二维坐标确定各反光标记球的穿戴位置,并从各反光标记球中筛选出穿戴于待检测人员的髋关节、膝关节和踝关节处的反光标记球;基于所述穿戴于待检测人员的髋关节、膝关节和踝关节处的反光标记球的三维坐标,确定所述任一步态周期中人体矢状面的法向量。3.根据权利要求2所述的运动捕捉方法,其特征在于,所述人体矢状面的法向量基于如下公式确定:其中,为人体矢状面的法向量,为髋关节处反光标记球的三维位置,为膝关节处反光标记球的三维位置,为踝关节处反光标记球的三维位置。4.根据权利要求2所述的运动捕捉方法,其特征在于,所述基于所述任一步态周期中人体矢状面的位置,以及所述任一步态周期中各反光标记球的三维坐标,确定所述待检测人员在所述任一步态周期中矢状面上的关节角度,包括:基于各反光标记球的三维坐标,确定多个第一向量,所述第一向量的起点和终点基于相邻的两个反光标记球的三维位置确定;基于所述任一步态周期中人体矢状面的法向量,将所述多个第一向量分别映射到所述人体矢状面,得到多个第二向量;基于所述多个第二向量之间的夹角,确定所述待检测人员在所述任一步态周期中矢...

【专利技术属性】
技术研发人员:彭亮王晨许宁存侯增广
申请(专利权)人:中国科学院自动化研究所
类型:发明
国别省市:

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