[發明專利]一種基于Kinect的骨骼重定向方法及裝置

有效

• 申請號: 201710944903.9
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107833271B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 黃衛星;王健;楊瀟瀟;張桂剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京瀚仁知識產權代理事務所(普通合伙) 11482
• 代理人: 宋寶庫;王世超

本發明屬于人機交互領域，具體涉及一種基于Kinect的骨骼重定向方法及裝置。旨在解決現有重定向方法的動作失真和滑步的問題。本發明提供一種基于Kinect的骨骼重定向方法，包括：獲取Kinect采集的骨骼數據，將所述骨骼數據轉換為人體模型中對應關節點的旋轉數據，其中，所述骨骼數據與人體模型中的關節點一一對應；計算所述旋轉數據與在T?Pose狀態下預先獲取的人體姿態數據的數據偏移量；將所述數據偏移量作用于所述人體模型，控制所述人體模型運動，以實現人體模型的重定位。本發明的基于Kinect的骨骼重定向方法可以做到人體模型與人體動作的統一，并且解決人體模型重定向過程中出現的動作失真和滑步等問題。

技術領域

本發明屬于人機交互領域，具體涉及一種基于Kinect的骨骼重定向方法及裝置。

背景技術

隨著科學技術的發展，骨骼重定向技術被廣泛應用于影視、游戲、軍事訓練以及虛擬現實等領域。骨骼重定向技術是指將運動捕捉采集到的運動數據，映射到虛擬場景中的人體模型上，同時保持虛擬場景中人體模型動作的逼真、以及人體模型與實際人體動作一致同步。運動捕捉采集的數據作為骨骼重定向技術的輸入數據，其對骨骼重定向技術具有重大影響。

運動捕捉也被稱為動作捕捉，通過在運動物體的關鍵部位設置傳感器，由運動捕捉系統實時捕捉傳感器的位置，然后將傳感器的三維坐標傳給計算機?，F有的運動捕捉技術主要分為機械式、聲學式、電磁式、主動光學式以及被動光學式，但采用上述運動捕捉技術的設備普遍存在穿戴復雜、實時性差、設備笨拙、安裝環境要求高、成本高等缺陷。Kinect是一種3D體感攝像機，能夠在不接觸人體的情況下，實現對人體骨骼數據的采集，Kinect依靠復雜而又精密的硬件和領先的機器學習算法，可以有效地解決上述問題。

在實際應用中，可以利用Kinect采集的人體骨骼數據，通過骨骼重定向技術驅動帶骨骼的三維人體模型運動。但是由于虛擬人體模型的大小比例與真實人物比例不一致，甚至骨架結構也不相同，因此，Kinect采集到的骨骼數據無法直接應用在虛擬人體模型上，此外，將Kinect采集到的骨骼數據應用在虛擬人體模型上，會由于物體的遮擋導致骨骼數據失真、在模型結算過程中，出現滑步現象。

因此，如何提出一種解決上述問題的方案是本領域技術人員目前需要解決的問題。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決現有重定向方法的動作失真和滑步的問題，本發明一方面提供一種基于Kinect的骨骼重定向方法，所述方法包括：

獲取Kinect采集的骨骼數據，將所述骨骼數據轉換為人體模型中對應關節點的旋轉數據，其中，所述骨骼數據與人體模型中的關節點一一對應；

計算所述旋轉數據與在T-Pose狀態下預先獲取的人體姿態數據的數據偏移量；

將所述數據偏移量作用于所述人體模型，控制所述人體模型運動，以實現人體模型的重定位。

在上述方法的優選技術方案中，所述“將所述骨骼數據轉換為人體模型關節的旋轉數據”，其方法為：

選擇所述人體模型中的臀部關節點作為原點，以人體左右水平方向為x軸，人體上下豎直方向為y軸，人體正前方為z軸，構建坐標系；

為所述人體模型中的關節點創建坐標，計算所述人體模型中相鄰關節點的空間向量差值，通過歐拉公式將所述空間向量差值轉換為旋轉數據，具體公式為：

v_i(t)＝k_j(t)-k_i(t)，

V(t)＝[p(t),F(k₁(t)),F(k₂(t)),...,F(k_n(t))]^T；