[發(fā)明專利]一種基于多Kinect的實時三維人體繪制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710472292.2
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107341844A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉寶林;李恒宇;丁長權(quán);周思躍;羅均
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G06T15/08
• 分類號: G06T15/08
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙)31205
• 代理人: 陸聰明

1.一種基于多Kinect的實時三維人體繪制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，采集每一個Kinect中的數(shù)據(jù)：多臺Kinect通過在不同的視角下采集記錄原始數(shù)據(jù)，為了360°捕捉到人體的姿態(tài)，將Kinect兩兩成360°/n放置，其中n為Kinect的個數(shù)，如果要提高繪制人體的質(zhì)量，降低點云漂移，人與Kinect的距離應(yīng)該在2-3m的范圍內(nèi)；每臺Kinect分別記錄彩色圖像，深度圖像；

步驟二，對每一個Kinect做準(zhǔn)確的標(biāo)定：在每次搭建硬件系統(tǒng)的時候只需要進行一次，利用非線性優(yōu)化法修正鏡頭畸變引起的參數(shù)誤差，得到Kinect的內(nèi)參和外參；然后做Kinect的視場的標(biāo)定；

步驟三，三維重構(gòu)和人體檢測：采用區(qū)域增長算法獲取人體的輪廓，對圖像進行降噪，利用膨脹和腐蝕消除圖像中的一些噪聲區(qū)域，精確人體的輪廓，利用這些數(shù)據(jù)將人體輪廓轉(zhuǎn)換為點云數(shù)據(jù)；

步驟四，人體點云的幾何配準(zhǔn)：先對得到的點云進行去噪處理，再基于標(biāo)定所得到的參數(shù)，調(diào)整點云，選擇一個參考點云，依次對點云進行粗配準(zhǔn)，對調(diào)整后的點云利用迭代最近點算法進行精配準(zhǔn)，得到完整的點云；

步驟五，完成最后的三維人體繪制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多Kinect的實時三維人體繪制方法，其特征在于，所述步驟四中的粗配準(zhǔn)方法的主要過程如下：

1)初始化：確定最大迭代次數(shù)L；

2)選取共面四點集合：從點云上選取一個共面的四點集合，記為B；

3)尋找全等集合：在點云Q上尋找與B全等的所有集合，記為U＝{U₁，U₂，…U_s}；

4)計算剛體變換：對于每一個U中的U_i，根據(jù)B和U_i的對應(yīng)關(guān)系，求得剛體變換T_i，并計算配準(zhǔn)精度，如果大于當(dāng)前最優(yōu)配準(zhǔn)精度，則將T_i設(shè)置為當(dāng)前最優(yōu)變換，并更新當(dāng)前最優(yōu)配準(zhǔn)精度；其中i的取值范圍是1-N之間的整數(shù)；

5)迭代和終止：如果達(dá)到當(dāng)前最大迭代次數(shù)，則終止算法；否則，返回步驟2)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多Kinect的實時三維人體繪制方法，其特征在于，所述步驟四中的精配準(zhǔn)方法的主要過程如下：

a)初始化：兩個需要配準(zhǔn)的點云P和Q；

b)尋找最近點對：對每一個P_i屬于P，尋找它在Q中的最近點，將其編號為c_i；

c)計算最優(yōu)變化：通過最小化的誤差函數(shù)來得到剛體變換；

d)變換P和終止：對于P中的每一個點p_i，令如果滿足終止條件則退出；否則返回步驟b)，其中，是一個3×3的旋轉(zhuǎn)矩陣，t是一個平移向量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多Kinect的實時三維人體繪制方法，其特征在于，所述步驟b)采用Kd-tree平衡二叉搜索數(shù)，降低時間復(fù)雜度，Kd-tree用來高效的搜索一個點的k-近鄰；所述步驟c)，采用SVD分解，有效的提高精度和穩(wěn)定性；所述終止條件有：達(dá)到最大迭代次數(shù)；相鄰兩次迭代的最優(yōu)變換矩陣的改變量小于給定閾值；相鄰兩次迭代的函數(shù)E的改變量小于給定閾值。