[發(fā)明專利]一種基于體段模型的鳥類啄擊運(yùn)動研究方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811597842.4
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109635779B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉金國;趙梓淇;沈昕慧
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G06V40/20
• 分類號: G06V40/20;G06T17/00;G09B23/36
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 李巨智

1.一種基于體段模型的鳥類啄擊運(yùn)動研究方法，其特征在于，包括以下過程：

步驟1：利用攝像機(jī)拍攝鳥類單次啄擊運(yùn)動視頻，對視頻進(jìn)行剪輯，并對剪輯后的視頻進(jìn)行解幀，得到連續(xù)的若干張啄擊運(yùn)動圖像，形成啄擊運(yùn)動圖像序列；

步驟2：根據(jù)該種鳥類啄擊運(yùn)動中的運(yùn)動環(huán)節(jié)，建立鳥類體段模型；

步驟3：提取啄擊運(yùn)動圖像序列中鳥類軀體外輪廓以及特征點(diǎn)；

步驟4：設(shè)定體段模型中各個(gè)體段的初始形狀及所述初始形狀的尺寸，并根據(jù)鳥類軀體外輪廓以及特征點(diǎn)將鳥類體段模型與圖像序列中鳥類所占區(qū)域進(jìn)行匹配，如果匹配，則將該鳥類體段模型中相鄰體段中心線夾角以及鳥類尾部體段中心線與水平面夾角作為體段模型的姿態(tài)數(shù)據(jù)，將體段模型中各個(gè)體段的初始形狀及所述初始形狀的尺寸作為體段模型的形狀和尺寸數(shù)據(jù)，并執(zhí)行步驟5；否則修改體段模型中各個(gè)體段的形狀及所述形狀的尺寸，重新進(jìn)行匹配；

步驟5：根據(jù)得到的體段模型的形狀和尺寸數(shù)據(jù)建立體段模型中各個(gè)體段的三維模型，并將相鄰體段相互連接的兩個(gè)面處理為同直徑的球面，利用該球面將相鄰體段的三維模型進(jìn)行裝配，得到整鳥的三維模型；

步驟6：根據(jù)整鳥的三維模型和體段模型的姿態(tài)數(shù)據(jù)，對鳥類啄擊運(yùn)動進(jìn)行仿真，得到啄擊運(yùn)動過程中喙尖的運(yùn)動軌跡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體段模型的鳥類啄擊運(yùn)動研究方法，其特征在于：所述鳥類體段模型為：包括一個(gè)頭部體段、一個(gè)或多個(gè)頸部體段、一個(gè)或多個(gè)軀干體段、一個(gè)或多個(gè)尾部體段、一個(gè)或多個(gè)腿部體段；每個(gè)體段上有與鳥類軀體特征點(diǎn)相對應(yīng)的體段特征點(diǎn)，相鄰體段間相鄰面的中心點(diǎn)鉸接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于體段模型的鳥類啄擊運(yùn)動研究方法，其特征在于：

所述頭部體段為由一個(gè)圓錐和一個(gè)圓柱組成的組合體；

所述頸部體段、軀干體段、尾部體段、腿部體段為回轉(zhuǎn)幾何體，所述回轉(zhuǎn)幾何體包括圓錐、圓柱或圓臺的一種或幾種。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于體段模型的鳥類啄擊運(yùn)動研究方法，其特征在于：所述特征點(diǎn)為鳥類身上反應(yīng)骨骼運(yùn)動的部分對應(yīng)的點(diǎn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于體段模型的鳥類啄擊運(yùn)動研究方法，其特征在于：所述鳥類身上反應(yīng)骨骼運(yùn)動的部分包括鳥未被毛皮覆蓋的組織結(jié)構(gòu)、鳥類身上反映骨骼運(yùn)動的羽毛。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體段模型的鳥類啄擊運(yùn)動研究方法，其特征在于：所述將鳥類體段模型與圖像序列中鳥類所占區(qū)域進(jìn)行匹配，包括：

同時(shí)滿足下述兩個(gè)條件，則為匹配；否則不匹配；

條件一：每個(gè)體段上的體段特征點(diǎn)與鳥類軀體特征點(diǎn)位置重合；

條件二：鳥類體段模型中的頸部體段或軀干體段沿圖像序列中鳥類的對應(yīng)頸部或軀干所占區(qū)域，且不能超出對應(yīng)區(qū)域邊緣，覆蓋率高于閾值。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于體段模型的鳥類啄擊運(yùn)動研究方法，其特征在于：體段形狀的尺寸包括：

除頭部體段外的體段中的上底面半徑、下底面半徑、體段高；以及

頭部體段中的圓錐部分的高、圓柱部分的高。