[發明專利]用于在實時視頻跟蹤系統中跟蹤手臂運動的方法

無效

• 申請號: 200810061179.6
• 申請日: 2008-03-18
• 公開（公告）號: CN101256673A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 王修暉;楊海波
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G06K9/00;G06F3/01
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

1、用于在實時視頻跟蹤系統中跟蹤手臂運動的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

a.輸入初始時刻的肘部和腕部標識環的二維質心位置和參考顯示平面的數據進行三維質心位置重建，得到三維質心位置作為參考控制量；所述的參考顯示平面的數據為目標交互環境中參考顯示平面的長和寬；

b.根據交互場所的實測數據和預測反饋信息，使用隸屬度函數對步驟a中的參考控制量進行模糊化處理，得到模糊論域內的特征環質心語言變量；

c.采用Mamdani最小運算規則，求取在參考控制量作用下手臂狀態變量的預測值；

d.采用加權平均法進行清晰化處理，得到清晰化的輸出控制量，并根據參考顯示平面的數據得到兩點式控制輸出；

e.采用式(1)計算控制量的性能測量值E_P來評估預測反饋量對模糊控制的影響程度；如果E_P大于預設閾值E_max，則降低預測反饋量，轉步驟b；

EP=W/2·cos(β(t))+H/2·cos(χ(t))xP02+yP02+zP02---(1)]]>

其中W和H分別為參考顯示平面的寬和高；(x_P0，y_P0，z_P0)是點P0(t)的三個坐標值；

f.將初始時刻的清晰化的輸出控制量插入到歷史軌跡數據隊列，并根據歷史n步的模糊控制輸出，生成歷史軌跡曲線，n＞10；然后根據軌跡曲線對當前幀實時輸出信息進行篩選，剔除特征點匹配的擾動和偶然誤差，并確定下一時刻的預測反饋量。

2、如權利要求1所述的用于在實時視頻跟蹤系統中跟蹤手臂運動的方法，其特征在于步驟a中輸入初始時刻的肘部和腕部標識環的二維質心位置和參考顯示平面的數據進行三維質心位置重建的具體步驟為：

g.攝像頭幾何標定：在離線狀態，通過兩個攝像頭分別采集上具有深度信息的棋盤格定標板圖像以及平鋪于地面的棋盤格定標紙圖像，然后利用攝像機校正擴展工具箱實現幾何標定，得到兩個攝像機的內外參數；

h.標識環的邊緣特征點提取：根據手臂運動的連貫性，從來自兩個攝像頭的交互圖像中分別粗略的目標搜索窗口，然后利用標識環的已知顏色特征，分別提取對應于腕部和肘部標識環的邊緣點序列；

i.求取標識環的質心：根據標識環的部分幾何信息分別對來自兩個同步攝像頭的邊緣點序列進行橢圓擬合，并進一步求取標識環的二維質心坐標對；

j.三維質心位置重建：根據兩個攝像頭的內外參數信息，對第i步得到的二維質心位置序列進行三維重建，得到對應于腕部和肘部標識環的三維質心位置。

3、如權利要求1所述的用于在實時視頻跟蹤系統中跟蹤手臂運動的方法，其特征在于步驟c中求取在參考控制量作用下手臂狀態變量的預測值的具體步驟為：

k.確定測量值的論域及語言變量值：通過式(2)確定輸入量、反饋量和輸出量的值域；然后根據模糊控制的精度要求和計算量限制把輸入輸出量的值域生成變量等級，得到相應的語言變量值集；

xi∈[-W/2,W/2]yi∈[-H/2,H/2]zi∈[0,Dm]α,β,χ∈[0,90]---(2)]]>

其中，x_i，y_i，z_i(i＝1，2，3)分別表示P_W，P_E0和預測反饋量的對應坐標分量，D_m為交互者與參考顯示平面的距離；

l.生成控制規則：確定輸入量和反饋量對劃分后的值域等級的隸屬度，然后計算關鍵位置時手臂軸線與坐標軸的夾角，并根據實際控制要求對每一組數據生成一條控制規則；

m.在一條控制規則中，以各語言變量值的隸屬度乘積作為對應的控制規則的強度。