[發明專利]基于Kinect的體型自適應三維虛擬人體模型構建方法及動畫系統

在審

• 申請號: 201810566056.1
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108876881A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 張明敏;潘志庚;王聰聰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T13/40
• 分類號: G06T13/40
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種基于Kinect的體型自適應三維虛擬人體模型構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、Kinect實時掃描獲取人體的彩色圖像和深度圖像；

S2、利用獲取的彩色圖像和深度圖像，識別人體；

S3、在識別的人體中獲取人體關節點數據；

S4、對人體關節點數據進行平滑處理；

S5、獲取深度圖像中人體臀部寬度數據和人體身高數據；

S6、計算真實人體體型數據與標準人體體型數據的比例系數；

S7、調整人體模型體型，在符合標準人體體型的人體模型上，調整胖瘦系數和身高系數從而獲得符合真實人體體型的人體模型；

S8、計算各骨骼旋轉矩陣，根據真實人體關節點骨骼間的關系，以及人體模型初始姿態下的骨骼間的關系，從人體模型的根節點開始，利用羅德里格旋轉公式，求出要各骨骼間的旋轉矩陣。

S9、利用求得骨骼旋轉矩陣以及線性混合蒙皮算法，渲染姿勢更新后的人體模型。

2.根據權利要求1所述的基于Kinect的體型自適應三維虛擬人體模型構建方法，其特征在于，所述步驟S2中，對圖像進行人體識別時，若未識別到人體，則重新獲取彩色圖像及深度圖像；所述步驟S3中，對人體進行關節點獲取時，若未獲取到所有關節點，則重新獲取彩色圖像及深度圖像。

3.根據權利要求1所述的基于Kinect的體型自適應三維虛擬人體模型構建方法，其特征在于，所述步驟S4中，使用濾波核大小為5的均值濾波平滑處理各個關節在三維空間中的坐標數據。

4.根據權利要求1所述的基于Kinect的體型自適應三維虛擬人體模型構建方法，其特征在于，所述步驟S5中，使用深度圖像中的人體臀部寬度值和人體頭部到雙腳踝最低處的值表示人體臀部寬度數據和人體身高數據，具體包括如下步驟：

4.1)將通過Kinect關節點識別所獲得的臀部關節、頭部關節、左腳踝關節、右腳踝關節的相機坐標轉化為深度圖像中的坐標；

4.2)將深度圖像進行二值化，得到人體輪廓；

4.3)從深度圖像中的臀部關節位置進行橫向擴展，識別人體輪廓中臀部邊界，獲取像素值，將其標為真實人體的臀部寬度數據；

4.4)從深度圖像中頭部關節到左右腳踝關節最遠處，獲取縱向像素值，將其表位真實人體的身高數據。

5.根據權利要求1所述的基于Kinect的體型自適應三維虛擬人體模型構建方法，其特征在于，所述步驟S6中，標準人體體型數據由最小二乘法曲線擬合得到，具體包括如下步驟：

a)指定一標準人體，采集其到Kinect不同距離下的臀部寬度數據以及身高數據；

b)將距離的倒數分別于臀部寬度數據與身高數據進行最小二乘法擬合，得到距離的倒數分別與臀部寬度數據和身高數據的線性關系。

6.根據權利要求1所述的基于Kinect的體型自適應三維虛擬人體模型構建方法，其特征在于，所述步驟S7中，符合標準人體體型的人體模型通過一下步驟構建而成：

a)分別建立矮瘦和高胖人體模型；

d)使用插值的方式調整人體模型，包括人體模型表面頂點數據和人體模型關節點數據；

c)手動調節胖瘦系數和身高系數，使人體模型的體型與標準人體體型相匹配。