[發(fā)明專利]一種實時重構(gòu)物體運動軌跡的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010984175.6
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112306232A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮志全
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06T7/20;G06T3/00;G06T19/00
• 代理公司: 濟(jì)南誠智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 李修杰

本發(fā)明提供了一種實時重構(gòu)物體運動軌跡的方法，所述的方法包括：用攝像頭獲取t時刻運動物體的圖像I_t；計算I_t的重心像素點坐標(biāo)P(x_t,y_t)；將P點映射到3D空間位置Q(X_t,Y_t,Z_t)；在3D空間中畫出Q點位置；基于人機(jī)交互方式改變Q點軌跡；在輸出設(shè)備上可視化Q點的軌跡。該方法可以用于虛擬現(xiàn)實、人機(jī)交互、虛擬實驗等系統(tǒng)中，在二維跟蹤的基礎(chǔ)上，結(jié)合語音、傳感等多模態(tài)感知與交互技術(shù)控制運動對象的虛擬軌跡，可同時滿足高實時性和低成本的應(yīng)用要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實時重構(gòu)物體運動軌跡的方法。

背景技術(shù)

在虛擬現(xiàn)實技術(shù)中心，對于虛擬空間內(nèi)物體的位置，目前主流的技術(shù)手段為：利用雙目攝像頭來進(jìn)行空間點的三維坐標(biāo)定位。主要目的在于研究如何從得到的匹配點中計算出相機(jī)的投影矩陣(如果是外部標(biāo)定的話，就是求出相機(jī)的外部參數(shù))以及如何計算出匹配點的三維坐標(biāo)。

對于普通的用戶來說，雙目攝像頭的價格本身就比較昂貴，精度較高的雙目攝像頭需要幾千甚至幾萬元，而更大的費用還來自于控制雙目攝像頭實現(xiàn)定位的軟件，動輒幾十萬上百萬的價格讓普通用戶根本無法承受，這也是虛擬現(xiàn)實技術(shù)無法大規(guī)模推廣的重要原因之一。

為了降低成本，目前的低端用戶往往需要用普通攝像頭跟蹤三維(3D)空間點位置，并通過自行設(shè)計或修改算法的方式來盡量達(dá)到三維重構(gòu)的效果，但是，現(xiàn)有跟蹤方法難以同時滿足高實時性和低成本的應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本申請?zhí)峁┝艘环N實時重構(gòu)物體運動軌跡的方法，在二維跟蹤的基礎(chǔ)上，結(jié)合語音、傳感等多模態(tài)感知與交互技術(shù)控制運動對象的虛擬軌跡。

本發(fā)明公開了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明實施例提供了一種實時重構(gòu)物體運動軌跡的方法，所述的方法包括：

S1：用攝像頭獲取t時刻運動物體的圖像I_t；

S2：計算I_t的重心像素點坐標(biāo)P(x_t,y_t)；

S3：將P點映射到3D空間位置Q(X_t,Y_t,Z_t)；

S4：在3D空間中畫出Q點位置；

S5：基于人機(jī)交互方式改變Q點軌跡；

S6：在輸出設(shè)備上可視化Q點的軌跡。

進(jìn)一步的，當(dāng)獲取運動物體的時間t發(fā)生改變后，重復(fù)步驟S1-S6實現(xiàn)運動軌跡的重構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述步驟S2的具體實現(xiàn)方法為：

首先，用攝像頭得到一個背景圖像I1和每一個運動物體的幀圖像I2；然后，計算ΔI＝I1-I2，其中，ΔI是一個圖像，其圖像像素值為(Δxi,Δyi)＝(|I1xi-I2xj|,|I1yi-I2yj|),(I1xi,I1yi)和(I1xi,I1yi)分別表示圖像I1和I2在(i,j)處的坐標(biāo)；最后，計算圖像ΔI的重心坐標(biāo)P(x_t,y_t)，計算公式為：x_t＝(∑(Δx))/S,y_t＝(∑(Δy))/S，其中，∑(Δx)、∑(Δy)分別表示把圖像ΔI中的所有物體前景象素點的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)之和，S表示ΔI中所有物體前景象素點的個數(shù)。

進(jìn)一步的，所述步驟S3的具體實現(xiàn)方法為：

S31：隨機(jī)設(shè)置Z方向向量值為Z_t；