[發明專利]一種基于單目圖像的人體身高實時生成方法

在審

• 申請號: 201810356143.4
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108596888A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 李富平;冷霜;李云霞
• 申請（專利權）人: 李富平
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T3/00;G06F17/11;G06F17/14
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 牟炳彥

1.一種基于單目圖像的人體身高實時生成方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

A.依據單目圖像，構建計算模型；

B.對計算模型進行離散化處理；

C.對系統計算模型進行線性化處理；

D.設置約束條件并進行迭代計算，直接生成身高結果。

2.如權利要求1所述的基于單目圖像的人體身高實時生成方法，其特征在于：所述步驟A的具體實現方式為：

在Lambert理想成像條件下，由Lambert反射方程可知，單目圖像的圖像灰度與人像平面高度呈二元非線性關系，以此為基礎提出本發明所述方法的計算模型，過程如下：

假設原始單目圖像的平面方向記為(D_x,D_y)，點光源入射方向記為(DL_x,DL_y)，圖像的灰度記為g(x,y)，

則依據Lambert反射方程有如下算式：

為降低在多種理想條件下構建上述模型所帶來的計算結果的不確定性，引入以下補償方法：

其中，E_n表示高斯白噪聲誤差，用于補償噪聲所引起的誤差；E_r表示粗糙度誤差，用于補償平面方向誤差；E_g表示梯度相似性誤差，用于補償方程在離散化處理過程中所產生的誤差；(Z_x,Z_y)表示離散圖像的平面方向；

因此，系統誤差E_rr可定義為：

E_rr＝E_n+μ·E_r+θ·E_g

＝∫∫[(g(x,y)-F(D_x,D_y))²+μ·(D_x²+D_y²+DL_x²+DL_y²)+θ·((Z_x-D_x)²+(Z_y-D_y)²)]d_xd_y； (3)

3.如權利要求2所述的基于單目圖像的人體身高實時生成方法，其特征在于：所述步驟B的具體實現方式為：

離散化處理的過程為：

①求解系統誤差和梯度相似性誤差的最小值條件：

對算式(3)求導，并求解導數方程可得：

②對算式(4)離散化處理可得：

③得到最終的離散化計算算式：

引入拉式近似離散化變換因子，其中表示平面方向L的平均方向，δ表示單目圖像的像素點距，運用該變換因子對算式(5)進行變換，可得到人體身高及梯度的離散化計算算式，如下：

綜上，便得到了高度及梯度相似度的離散化計算算式。

4.如權利要求3所述的基于單目圖像的人體身高實時生成方法，其特征在于：所述步驟C的具體實現方式為：

為提高計算效率和解決算法特殊情況下無法收斂的問題，對系統計算模型進行線性化處理：

利用Talor公式，以上一狀態的計算結果為參考基準，可得到離散化算式(6)的線性化近似算式如下：

將上式帶入(6)可得：

其中，σ表示各變量相對于t狀態參考基準的變化量；

基于以上，便可以將平面方向計算的非線性轉化為求解平面方向的變化的線性方程，然后通過下面算式即可計算出平面方向(D_x,D_y)的值：

5.如權利要求4所述的基于單目圖像的人體身高實時生成方法，其特征在于：所述步驟D的具體實現方式為：

①為獲得較快的計算速度和較少的內存占用，采用交錯網格方法：

構建交錯網格：單目圖的像素點尺寸為w×s，平面方向(D_x,D_y)和圖像灰度g(x,y)的陣列維度也為w×s；人體輪廓的像素點與平面方向像素點錯開0.5個像素，人體輪廓像素矩陣維度為(w+1)×(s+1)；平面方向對兩個方向的偏導維度也是(w+1)×(s+1)；

綜上，所求解的離散線性方程在其平面方向的一階偏導數如下：

②引入兩類約束，一是參考點約束，二是邊界條件約束，方法如下：

a.參考點約束是在鏡頭視角中加入已知平面方向和高度的點，并且保證該點能夠在單目圖像上顯示；

b.邊界條件約束，即加入邊界像素點的平面方向，采用插值法以中心像素點向外插值，則四個方向的插值算式為：

其中，中心像素點指滿足圖像區域為w×s像素，

在以上基礎之上，利用算式(8)進行迭代，則人體身高H＝max(z₁,z₂…z_n),其中n為單目圖像中人像輪廓像素集的維度。