[發明專利]一種基于RGBD攝像頭的人體動作捕捉分析系統

在審

• 申請號: 202110036317.0
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112766126A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 劉波;張曉峰;王青峰
• 申請（專利權）人: 融信信息科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/20;G06K9/40;G06K9/62;G06N20/00;G06T7/11;G06T7/194;G06T7/73
• 代理公司: 北京沃知思真知識產權代理有限公司 11942
• 代理人: 王妮

本發明公開了一種基于RGBD攝像頭的人體動作捕捉分析系統，屬于動作捕捉技術領域，包括動作采集模塊、動作分析模塊、中央控制模塊和機器訓練模塊；其中，動作采集模塊包括圖像采集單元、圖像預處理單元和骨骼關節單元，圖像采集單元具體為RGBD攝像頭，RGBD攝像頭型號具體為Kinect，圖像采集單元包括彩色攝像頭、紅外投影機、紅外攝像頭和電動馬達，圖像預處理單元包括圖像分割子單元、圖像去噪子單元；動作分析模塊包括數據存儲中心單元、動作分析單元和可視化展示單元；本發明利用RGBD攝像頭為圖像采集終端，同時利用圖像預處理單元進行分割和去噪處理，有利于提高圖像清晰度，進而有利于提高動作捕捉分析結果的準確度。

技術領域

本發明涉及動作捕捉技術領域，尤其涉及一種基于RGBD攝像頭的人體動作捕捉分析系統。

背景技術

經檢索，中國專利號CN107748619A公開了一種基于動作捕捉技術的運動分析系統及方法，該發明包括動作采集模塊、運動分析模塊和結果反饋模塊，該發明結構簡單，且動作識別率低，容易影響分析結果；動作捕捉(Motion Capture)是指利用外部設備對人體結構的運動進行數據記錄和姿態還原的技術；目前國際上主要有兩種動作捕捉技術，一種是基于傳感器的運動檢測技術，另外一種是基于光學的三維運動捕捉技術；基于光學的三維運動捕捉技術是由多個高精度的高速攝像頭組成，攝像頭通過捕捉置于受試者表面光標所發射的光線或反射的紅外光，采集和記錄運動軌跡，進一步通過對采集的圖像進行處理，分析其運動規律，從而能夠掌握受試者的健康狀況；但現有人體動作捕捉分析系統，圖像采集模糊，容易影響后續分析結果；因此，發明出一種基于RGBD攝像頭的人體動作捕捉分析系統變得尤為重要。

現有的動作捕捉分析系統，大多采用普通攝像頭進行人體動作捕捉，所采集到圖像較為模糊，而且無法針對鬼影、黑影和腳缺等現象進行處理；容易影響后續分析判斷結果；為此，我們提出一種基于RGBD攝像頭的人體動作捕捉分析系統。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，而提出的一種基于RGBD攝像頭的人體動作捕捉分析系統。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種基于RGBD攝像頭的人體動作捕捉分析系統，包括動作采集模塊、動作分析模塊、中央控制模塊和機器訓練模塊；

其中，所述動作采集模塊包括圖像采集單元、圖像預處理單元和骨骼關節單元，所述圖像采集單元具體為RGBD攝像頭，所述RGBD攝像頭型號具體為Kinect，所述圖像采集單元包括彩色攝像頭、紅外投影機、紅外攝像頭和電動馬達，所述圖像預處理單元包括圖像分割子單元、圖像去噪子單元；所述動作分析模塊包括數據存儲中心單元、動作分析單元和可視化展示單元，所述動作采集模塊、動作分析模塊和機器訓練模塊均與中央控制模塊無線連接。

進一步地，所述彩色攝像頭用于獲取被拍攝人體的彩色圖像信息，所述紅外投影機用于向被拍攝人體發射紅外線，所述紅外攝像頭用于接收向被拍攝人體發射紅外線，并獲取被拍攝人體的深度圖像信息；所述電動馬達用于控制RGBD攝像頭的拍攝視角，所述RGBD攝像頭的視角范圍為水平角度57^○，垂直角度43^○。

進一步地，所述圖像預處理單元用于將被拍攝人體的深度圖像信息進行分割和去噪處理，得到深度圖像；所述圖像分割子單元用于通過邊緣檢測技術將被拍攝人體的深度圖像信息中的背景圖像提取出來，再利用ViBe運動檢測算法將背景圖像剔除；所述圖像去噪子單元用于利用噪聲閾值處理法將拍攝人體的深度圖像信息中的鬼影或黑影進行識別和剔除，得到深度圖像。

進一步地，所述骨骼關節單元用于利用BPC算法對深度圖像進行部位分割和關節點定位，得到人體骨骼關節數據；所述數據存儲中心模塊用于存儲人體骨骼關節數據、彩色圖像信息和深度圖像信息；所述機器訓練模塊用于提取存儲于數據存儲中心模塊的人體骨骼關節數據，并通過機器學習算法構建人體動作分析模型，其具體過程如下：