[發明專利]一種腳型動態形狀獲取方法

無效

• 申請號: 200910153168.5
• 申請日: 2009-09-24
• 公開（公告）號: CN101658347A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 耿衛東;高飛;潘云鶴
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A43D1/02
• 分類號: A43D1/02;G06T17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種腳型動態形狀獲取方法，具體是基于標記點對腳型在動態 變化運動過程中的形狀進行獲取的方法。

背景技術

在進行物體三維測量領域的技術中，可以根據測量目標的運動與否分為靜 物的測量和運動中物體的測量兩種類型。按照測量原理本身來分類，先有的技 術主要可以分為基于激光掃描的測量技術，基于激光調制光柵的測量技術，以 及立體視覺技術。基于激光掃描的測量技術一般掃描周期較長，目前最快的掃 描一只腳的時間也要在4s以上，這限定了其只能對靜物進行測量而不能對運動 變化中的目標進行測量，而基于激光調制光柵的技術對測量環境的環境光要求 較高，一般不允許在測量過程中環境光的改變，而這限制了這類技術的使用范 圍，在一般環境中進行運動目標的測量，就運動目標本身來說也會使環境光發 生變化，所以其一般用于在暗室中。而基于立體視覺的測量技術主要用于動作 捕獲，其一般采用的是光學標記點，對環境光不敏感，但其一般較為稀疏，無 法描述運動目標的形狀，且光學標記點的成本較高，不利于產業大范圍推廣。 另外在待捕獲目標表面布置光學標記點以及捕獲之后的清理工作是很繁瑣的。 本發明采用的是襪子上的標記點，省去了標記點布置和清理的工作同時降低了 成本。同時由于本發明中的標記點跟蹤過程是基于三維模型的，所以受環境光 干擾的影響較小。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種腳型動態形狀獲取方法。

腳型動態形狀獲取方法包括如下步驟：

1)在被測腳型上穿上帶有標記點的襪子；

2)在拍攝區域周圍放置10個用于記錄腳型變形過程的相機；

3)10個相機中的若干臺相機同步記錄腳型的運動變形過程，得到相應數量 的跟蹤視頻；

4)提取跟蹤視頻中每一幀的二維圖像標記點；

5)根據立體視覺的原理重建第一幀三維腳模型作為參考模型，在重建過程中 得到第一幀二維圖像標記點的雙目相機匹配關系，并將第一幀作為當前幀，迭 代步驟6)到步驟12)的操作，直到視頻中的每一幀都重建出一個三維腳模型 為止；

6)根據雙目相機匹配關系，建立當前幀的二維圖像標記點和當前幀所對應的 三維腳模型點之間的對應關系；

7)根據立體視覺原理，將當前幀對應的三維腳模型點投影到二維相機圖像 中，得到腳模型投影點；

8)建立腳模型投影點與下一幀二維圖像標記點之間的對應關系；

9)在兩個雙目相機圖像中，將由同一個腳模型點投影得到的兩個二維投影點 分別對應的下一幀中的兩個二維圖像標記點確定為具有雙目相機匹配關系的一 對二維圖像標記點；

10)根據立體視覺中雙目幾何關系，由下一幀的雙目相機匹配關系重建出下 一幀中那些可見標記點的三維坐標；

11)根據步驟8)所得到的當前幀三維腳模型投影點與下一幀二維圖像標記 點之間的對應關系，以及步驟10)所得到的下一幀的那些可見標記點的三維坐 標，求出在當前幀模型中那些在下一幀時刻可見的標記點在下一幀時刻的三維 位置；

12)在下一幀可見標記點的三維坐標的約束下，選擇對偶拉普拉斯網格編輯 的方法，將當前幀已經重建出的三維腳模型進行變形，從而得到下一幀的三維 腳模型。

所述的步驟6)中，根據雙目相機匹配關系，建立當前幀的二維圖像標記點 和當前幀所對應的三維腳模型點之間的對應關系包括：根據立體視覺原理，由 二維圖像標記點的雙目相機匹配關系重建出與每一對具有雙目相機匹配關系的 二維圖像標記點對應的三維點，在當前幀所對應的三維腳模型中尋找離所重建 出的三維點距離最近的三維腳模型點，將找到的三維腳模型點與所對應的具有 雙目相機匹配關系的一對二維圖像標記點中的每一個二維圖像標記點對應起 來。

所述的步驟8)中，建立腳模型投影點與下一幀二維圖像標記點之間的對應 關系包括：

1)為每一個腳模型投影點尋找4個最近的腳模型投影點作為它的4鄰域；

2)在下一幀二維圖像標記點中，初始化若干個腳模型投影點對應的二維圖像 標記點；

3)根據初始化的對應標記點對，計算其他腳模型投影點在下一幀二維圖像 標記點中的對應點。

所述的步驟3)中，根據初始化的對應標記點對，計算其他腳模型投影點在 下一幀二維圖像標記點中的對應點包括：