[發明專利]一種基于標志點的剛體運動捕捉方法及系統

在審

• 申請號: 201611114831.7
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106600627A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 周劍;羅軍;王時麗;張小苗
• 申請（專利權）人: 成都通甲優博科技有限責任公司
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于標志點的剛體運動捕捉方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、采集剛體二維圖像序列；

B、對采集到的圖像進行標志點檢測；

C、對檢測到的標志點進行匹配，獲取匹配之后的標志點在世界坐標系下的空間位置，并對各標志點的順序進行標記；

D、根據標志點在不同時間節點的三維空間位置，得到剛體運動的相關參數，并將其用于控制剛體運動的依據。

2.如權利要求1所述的一種基于標志點的剛體運動捕捉方法，其特征在于，在步驟A之前還包括步驟：

A0、標定攝像機網絡，獲得標定參數。

3.如權利要求1所述的一種基于標志點的剛體運動捕捉方法，其特征在于，在步驟B之后還包括步驟：

B1、建立標志點三維模型。

4.如權利要求1所述的一種基于標志點的剛體運動捕捉方法，其特征在于，本剛體運動捕捉方法采用分布式處理機制，首先步驟A中，利用微處理器控制相機對剛體二維圖像序列進行采集，然后步驟B中，利用微處理器對采集到的圖像進行標志點檢測，相機和微處理器成對出現，每一個相機綁定一個微處理器，最后由遠程PC終端再實現步驟C中和步驟D中對標志點的三維測量和姿態解算。

5.如權利要求2所述的一種基于標志點的剛體運動捕捉方法，其特征在于，步驟A0中，所述標定攝像機網絡采用兩兩標定的方法對相機進行標定。

6.如權利要求3所述的一種基于標志點的剛體運動捕捉方法，其特征在于，步驟B1中，所述建立標志點三維模型的方法具體包括：

以第一幀圖像為基準，檢測每個相機對應二維圖像中的標志點，匹配標志點并獲得標志點在空間中的三維坐標，以檢測到的標志點順序做為模型上點編號，并將模型坐標系的原點建立在第一個標志點上，此時即可求得模型坐標系下各標志點的坐標。此時，將這些點做為模型保存下來。

7.如權利要求3所述的一種基于標志點的剛體運動捕捉方法，其特征在于，

步驟C中，所述對檢測到的標志點進行匹配，獲取匹配之后的標志點在世界坐標系下的空間位置，并對各標志點的順序進行標記的具體步驟包括：

C1、采用極線距離匹配方法對檢測到的標志點進行匹配；

C2、根據已知的相機標定結果以及標志點在相機間的對應關系計算匹配之后的標志點在世界坐標系的三維坐標；

C3、采用模型匹配方法，利用建立的標志點模型間的相對位置關系匹配正確三維空間點，剔除錯誤三維空間點，對距離很接近的三維點進行聚類，使計算正確的標志點留下并進行標記。

8.一種基于標志點的剛體運動捕捉系統，其特征在于，包括：

圖像采集模塊、標志點檢測模塊、三維測量模塊及姿態計算模塊；

所述圖像采集模塊負責剛體二維圖像序列的采集；

所述標志點檢測模塊對采集到的圖像進行標志點檢測，并將檢測得到的標志點在二維圖像上的坐標傳輸給三維測量模塊；

所述三維測量模塊負責對每個相機上檢測到的標志點進行匹配，獲取匹配之后的標志點在世界坐標系下的空間位置，同時對各標志點的順序進行標記，并將結果傳輸給姿態計算模塊；

所述姿態計算模塊根據標志點在不同時間節點的三維空間位置，得到剛體運動的相關參數，并將其用于控制剛體運動的依據。

9.如權利要求8所述的一種基于標志點的剛體運動捕捉系統，其特征在于，還包括：

相機標定模塊，用于對攝像機網絡中各攝像機間的相對關系進行標定，并將標定結果傳輸給三維測量模塊；

三維建模模塊，用于建立模型坐標系，獲得每個標志點在模型坐標系下的空間點位置，并將結果傳輸給三維測量模塊。

10.如權利要求8或9所述的一種基于標志點的剛體運動捕捉系統，其特征在于，系統采用分布式處理機制，圖像采集模塊利用微處理器控制相機對圖像進行采集，標志點檢測模塊利用微處理器對采集到的圖像進行標志點檢測，且相機和微處理器成對出現，每一個相機綁定一個微處理器，最后由遠程PC終端再實現三維測量模塊和姿態計算模塊對標志點的三維測量和姿態解算。