[發明專利]一種人體智能檢測跟蹤物理模擬系統

在審

• 申請號: 201710106375.X
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN107016711A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 王正前;張坤;梅震坤;徐高龍;李少華
• 申請（專利權）人: 合肥安達創展科技股份有限公司
• 主分類號: G06T11/20
• 分類號: G06T11/20;G06T1/20;G06F3/01
• 代理公司: 安徽信拓律師事務所34117
• 代理人: 鞠翔

技術領域

本發明涉及人體智能檢測跟蹤物理模擬技術領域，具體涉及即時動態骨骼捕捉、影像辨識、物理模擬技術。

背景技術

在人體智能檢測跟蹤技術物理模擬領域，主要運用微軟體感以及各種物理引擎仿真技術，當下各種高新技術橫行，但是一直以來都沒有把人體檢測技術與物理仿真技術進行更好的結合，以至于展現效果一般，不僅不能充分展現高新技術的魅力，也不能給體驗者帶來高新技術的快感。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于虛擬現實技術和動感平臺技術的科普展示系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種人體智能檢測跟蹤物理模擬系統，其特征在于：整個系統由圖像采集系統、物理模擬系統與圖像繪制系統三個部分組成，圖像采集系統負責智能動態捕捉與骨骼綁定；物理模擬系統有基于Box2D物理引擎模擬模塊與基于GPU物理數據實時處理模塊組成；圖像繪制系統有基于貝塞爾曲線實時繪制模塊組成；

使用的體感攝像頭是微軟的Kinect二代體感設備，使用微軟發布的官方庫，調用體感骨骼綁定接口，獲取參與者全身25個關節點的數據，同時在原有官方庫的基礎上，去除誤差較大的數據。在二維引擎中，獲取已經獲取的骨骼數據，將三維的位置和方向數據轉換為二維數據，此時就得到一套參與者各個骨骼點在二維平面的投影數據，在骨骼點之間用若干個具有物理屬性的關節點連接起來，移除重力效果，參與者在移動四肢和身體時，骨骼點的位置和方向會發生改變，而此時關節點會由于兩段骨骼點拉力的作用跟隨骨骼點移動，關節點具有物理屬性，由于慣性作用，關節點位置的移動會滯后于骨骼點的移動，越靠近中心的關節點滯后越明顯，由此就形成具有柔軟性和拉伸性的效果，最后，利用二維引擎的繪圖功能，將關節點按順序繪制成顯示到界面的曲線，為了平滑效果，使用貝賽爾曲線的方式繪制。

所述的獲取參與者全身25個關節點的數據包括三維空間的位置和方向，具體為頭部，四肢，肩部，脊椎一套完整的人體骨骼數據。

所述的體感設備同時可以識別6套完整的人體骨骼數據，所以可支持多人參與操作。

本發明基于對攝像機圖像采集并使用GPU高速并行處理特性，實現了物理仿真的實時性、人機互動的即時性，將兩種高新技術有機的結合起來來達到與體驗者之間互動的共鳴效果。

本發明的有益效果是：

1)采用GPU并行處理技術，通過對GPU的擴展，實現多GPU架構并發運算，解決了運算不即時的問題，基本可以達到在30ms內完成一次物理模擬。

2)采取基于四元數數據進行的骨骼綁定，在實時互動方便得到了很大的突破。

3)采用貝塞爾曲線繪制技術，讓畫面的線條更加的平滑。

4)基于體感二代設備的開發，大大提高了圖像數據的穩定性。

5)

附圖說明

圖1為本發明生成系統模塊構成圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

結合圖1，本發明提供的一種實施例：一種人體智能檢測跟蹤物理模擬系統，其特征在于：整個系統由圖像采集系統、物理模擬系統與圖像繪制系統三個部分組成，圖像采集系統負責智能動態捕捉與骨骼綁定；物理模擬系統有基于Box2D物理引擎模擬模塊與基于GPU物理數據實時處理模塊組成；圖像繪制系統有基于貝塞爾曲線實時繪制模塊組成；

使用的體感攝像頭是微軟的Kinect二代體感設備，使用微軟發布的官方庫，調用體感骨骼綁定接口，獲取參與者全身25個關節點的數據，同時在原有官方庫的基礎上，去除誤差較大的數據。在二維引擎中，獲取已經獲取的骨骼數據，將三維的位置和方向數據轉換為二維數據，此時就得到一套參與者各個骨骼點在二維平面的投影數據，在骨骼點之間用若干個具有物理屬性的關節點連接起來，移除重力效果，參與者在移動四肢和身體時，骨骼點的位置和方向會發生改變，而此時關節點會由于兩段骨骼點拉力的作用跟隨骨骼點移動，關節點具有物理屬性，由于慣性作用，關節點位置的移動會滯后于骨骼點的移動，越靠近中心的關節點滯后越明顯，由此就形成具有柔軟性和拉伸性的效果，最后，利用二維引擎的繪圖功能，將關節點按順序繪制成顯示到界面的曲線，為了平滑效果，使用貝賽爾曲線的方式繪制。