[發明專利]多Kinect人體骨架坐標變換方法及處理設備、可讀存儲介質

有效

• 申請號: 201710657342.4
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107577451B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 車武軍;田建曌;谷卓;徐波
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06F7/548
• 分類號: G06F7/548;G06T3/60
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩

本發明涉及計算機圖形視覺領域，提出一種多Kinect人體骨架坐標變換方法，旨在解決人體追蹤環境中多個Kinect之間坐標變換的問題。該方法包括：接收各終端設備所發送的同一人體的多幀骨架數據，確定各終端設備的人體骨架的加權平均骨架數據；計算各終端設備數據的可信度，確定可信度最高的終端設備為參考終端設備、參考終端設備的坐標系為參考坐標系；根據人體骨架在參考坐標系下的坐標和在非參考坐標系下的坐標確定參考坐標系與非參考坐標系之間的歐拉角和平移變量；根據歐拉角和平移變量確定參考坐標系與非參考坐標系之間的變換矩陣；利用上述變換矩陣將各終端設備的骨架數據轉換到參考坐標系下。該方法實現了對多Kinect的人體骨架之間的坐標連續穩定的變換。

技術領域

本發明涉及計算機圖形視覺領域，具體涉及計算機圖形處理領域，特別涉及一種多Kinect人體骨架坐標變換方法及處理設備、存儲介質。

背景技術

隨著計算機圖形視覺技術的發展以及人機交互技術的發展，及時地將檢測或監控到的物體或人物的姿勢或動作正確完整地顯示出來，變得越來越重要。基于微軟Kinect傳感器能夠實時獲取人體的圖像信息，捕捉分析人體動作信息，以及根據所獲取的人體動作信息控制相關設備或控制機器人的行動等。

由于kinect捕捉范圍與角度的限制，單臺kinect捕捉信息由于物體自身及物體之間的遮擋關系，造成深度及可視化信息的缺失而大大降低捕捉的精度與效果。使用多臺Kinect組成的動作捕捉系統，可以提供一個更大的視野范圍，當人體在一個Kinect的視野范圍內因為遮擋而消失時，系統仍然可以通過其他Kinect繼續捕捉人體的運動。因此，需要將多臺kinect捕捉的人體的骨架數據變換到統一的坐標系，但將不同坐標系下的數據轉換到同一坐標系下，由于捕捉骨架數據的Kinect放置的位置、角度不同，可能出現轉換同一參考坐標系下的數據誤差大、使用不便的問題。

目前，針對多Kinect傳感器坐標轉換的應用有Wei Tao等人提出的KSCC校準算法，用于校準在遠程訓練系統中的任意位置的使用者。該方法首先需要收集遠程使用者的初始位置數據，并利用初始數據計算使用者的初始中心位置坐標和使用者與Kinect的初始角度，之后通過一個四元旋轉矩陣所有的骨架都會被變換到一個統一的世界坐標系。但是，當前的多臺Kinect組成的動作捕捉系統存在所捕捉的人體誤差較大、Kinect傳感器只能水平的放置、當人體轉身后無法正常使用等問題。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決設置于不同位置的多個Kinect傳感器之間的坐標轉換所造成的誤差較大、Kinect傳感器只能水平的放置、當人體轉身后無法正常使用等問題，本發明采用以下技術方案以解決上述問題：

第一方面，本申請提供了一種多Kinect人體骨架坐標變換方法，該方法包括：獲取多個終端設備所捕獲的骨架數據；利用訓練好的坐標變換矩陣，轉換上述骨架數據，其中，訓練上述變換矩陣包括：接收多個終端設備所發送的同一人體的多幀骨架數據，根據上述骨架數據確定各上述終端設備的骨架數據的加權平均骨架數據；根據各終端設備所捕獲的骨架數據計算各上述終端設備的的可信度，從上述終端設備中確定出可信度最高的終端設備為參考終端設備，確定上述參考終端設備的坐標系為參考坐標系，除上述參考終端設備外的啟停指定設備確定費參考終端設備，上述非參考終端設備的坐標系為非參考坐標系；根據上述加權平均骨架數據對應的人體骨架在上述參考坐標系下的坐標和在上述非參考坐標系下的坐標之間的差值計算參考坐標系與上述非參考坐標系之間的歐拉角和平移變量；以上述參考坐標系的坐標軸與上述非參考坐標系的坐標軸之間的上述歐拉角構成旋轉矩陣，以上述參考坐標系的坐標軸與上述非參考坐標系的坐標軸之間的上述平移變量構成平移矩陣，將上述旋轉矩陣和平移矩陣的乘積作為上述參考坐標系與上述非參坐標系之間的變換矩陣。

在一些示例中，上述骨架數據包括組成人體骨架的各關節點坐標和上述關節點坐標的可信度。