專利名稱：人體三維模型配準(zhǔn)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域，特別地，本發(fā)明涉及一種人體三維模型配準(zhǔn)方法
及裝置。
背景技術(shù)：
人體三維模型配準(zhǔn)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的一個(gè)重要技術(shù)。它是很多高層圖形學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)，如人體形態(tài)分析，人體動(dòng)態(tài)三維重建，人體變形等。人體三維模型可以利用三維掃描儀掃描獲得，也可以利用基于圖像的三維重建技術(shù)獲得。輸入的人體三維模型的表面點(diǎn)的數(shù)量各不相同，模型網(wǎng)格的拓?fù)潢P(guān)系也各不相同， 因此人體三維模型之間不存在任何表面點(diǎn)的對(duì)應(yīng)，這給進(jìn)一步對(duì)人體三維模型分析處理帶來(lái)巨大的困難。根據(jù)現(xiàn)有的人體三維模型配準(zhǔn)技術(shù)，以固定模型結(jié)構(gòu)的三維人體三維模型作為初始模型，以輸入的人體三維模型作為目標(biāo)模型，變形得到描述目標(biāo)模型的幾何特征，同時(shí)具有初始模型結(jié)構(gòu)的結(jié)果三維模型。該配準(zhǔn)技術(shù)的難點(diǎn)在于，在對(duì)初始模型進(jìn)行變形時(shí)，需要建立初始模型與目標(biāo)模型的表面點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)匹配關(guān)系，以引導(dǎo)對(duì)初始模型的變形。對(duì)應(yīng)匹配關(guān)系是否準(zhǔn)確直接影響最終配準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。在人體配準(zhǔn)方面，由于人體的姿態(tài)不同，且不同人體的體型差異很大，這使得根據(jù)現(xiàn)有最近鄰搜索匹配的方法難以給出正確的匹配結(jié)果，從而大大影響配準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一。為此，本發(fā)明需要提供一種人體三維模型配準(zhǔn)方法及裝置，該人體三維模型配準(zhǔn)方法及裝置的優(yōu)點(diǎn)是可以有效實(shí)現(xiàn)人體三維模型的表面點(diǎn)的匹配，從而提高人體三維模型配準(zhǔn)的精度。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種人體三維模型配準(zhǔn)方法，包括步驟(1)輸入第一人體三維模型和第二人體三維模型；( 分別在所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型的多個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)處設(shè)置骨架節(jié)點(diǎn)，建立多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，以構(gòu)成人體骨架；C3)根據(jù)所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型表面上的多個(gè)表面點(diǎn)中的每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)中每個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的歐氏距離，建立所述每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量；(4)根據(jù)所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型上的所述每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量以及所述每個(gè)表面點(diǎn)的法向，建立所述第一人體三維模型上的所述每個(gè)表面點(diǎn)和所述第二人體三維模型上的表面點(diǎn)之間的匹配；( 計(jì)算所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)更新所述每個(gè)表面點(diǎn)的位置；以及(6)對(duì)于位置被更新的每個(gè)表面點(diǎn)，重復(fù)步驟(4)直到所述位置被更新的每個(gè)表面點(diǎn)與所述第二人體三維模型上的匹配的表面點(diǎn)之間的平均距離大于或等于更新之前的平均距離。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的人體三維模型配準(zhǔn)方法，通過(guò)結(jié)合人體骨架信息和表面點(diǎn)法向信息，可以方便地獲得人體三維模型之間的表面點(diǎn)的對(duì)應(yīng)，并且可以提高人體三維模型配準(zhǔn)的精度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟( 包括確定所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型的所述多個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)的合理位置，在所述合理位置設(shè)置骨架節(jié)點(diǎn)，其中所述合理位置包括脖、肩、肘、腕、腰、胯、膝、踝；以及建立多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系， 分別得到兩個(gè)層次化的人體骨架，所述人體骨架由所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)和所述連接關(guān)系構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟C3)包括計(jì)算所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型表面上的多個(gè)表面點(diǎn)中的每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)中每個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的歐氏距離；以及對(duì)所述歐氏距離的倒數(shù)進(jìn)行歸一化處理，得到所述每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟(4)包括對(duì)所述第一人體三維模型上的一個(gè)表面點(diǎn)，在所述第二人體三維模型上搜索多個(gè)與所述一個(gè)表面點(diǎn)的關(guān)聯(lián)權(quán)重向量最接近的表面點(diǎn)作為候選匹配表面點(diǎn)；在所述候選匹配表面點(diǎn)中，選擇法向與所述一個(gè)表面點(diǎn)最接近且法向夾角小于閾值的點(diǎn)，作為所述一個(gè)表面點(diǎn)的匹配表面點(diǎn)；以及重復(fù)所述搜索和所述選擇，直到得到和所述第一人體三維模型上的所述多個(gè)表面點(diǎn)匹配的匹配表面點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述候選匹配表面點(diǎn)的個(gè)數(shù)是1到50個(gè)，所述閾值是 30到50度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟( 包括在所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)和相鄰表面點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一致性的前提下，利用線性方程求解所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)；根據(jù)求解的所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)， 更新所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的位置。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種人體三維模型配準(zhǔn)裝置，包括人體三維模型輸入單元，用于輸入第一人體三維模型和第二人體三維模型；人體骨架構(gòu)成單元，用于分別在所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型的多個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)處設(shè)置骨架節(jié)點(diǎn)，建立多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，以構(gòu)成人體骨架；歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量建立單元，用于根據(jù)所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型表面上的多個(gè)表面點(diǎn)中的每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)中每個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的歐氏距離，建立所述每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量；表面點(diǎn)匹配單元，根據(jù)所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型上的所述每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量以及所述每個(gè)表面點(diǎn)的法向，建立所述第一人體三維模型上的所述每個(gè)表面點(diǎn)和所述第二人體三維模型上的表面點(diǎn)之間的匹配；表面點(diǎn)位置更新單元，計(jì)算所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)更新所述每個(gè)表面點(diǎn)的位置；以及匹配表面點(diǎn)距離計(jì)算單元， 所述匹配表面點(diǎn)距離計(jì)算單元用于計(jì)算每個(gè)表面點(diǎn)與所述第二人體三維模型上的匹配的表面點(diǎn)之間的平均距離。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述人體骨架構(gòu)成單元用于確定所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型的所述多個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)的合理位置，在所述合理位置設(shè)置骨架節(jié)點(diǎn)，其中所述合理位置包括脖、肩、肘、腕、腰、胯、膝、踝；以及建立多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，分別得到兩個(gè)層次化的人體骨架，所述人體骨架由所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)和所述連接關(guān)系構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量建立單元用于計(jì)算所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型表面上的多個(gè)表面點(diǎn)中的每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)中每個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的歐氏距離；以及對(duì)所述歐氏距離的倒數(shù)進(jìn)行歸一化處理， 得到所述每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述表面點(diǎn)匹配單元用于對(duì)所述第一人體三維模型上的一個(gè)表面點(diǎn)，在所述第二人體三維模型上搜索多個(gè)與所述一個(gè)表面點(diǎn)的關(guān)聯(lián)權(quán)重向量最接近的表面點(diǎn)作為候選匹配表面點(diǎn)；在所述候選匹配表面點(diǎn)中，選擇法向與所述一個(gè)表面點(diǎn)最接近且法向夾角小于閾值的點(diǎn)，作為所述一個(gè)表面點(diǎn)的匹配表面點(diǎn)；以及重復(fù)所述搜索和所述選擇，直到得到和所述第一人體三維模型上的所述多個(gè)表面點(diǎn)匹配的匹配表面點(diǎn)ο根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述候選匹配表面點(diǎn)的個(gè)數(shù)是1到50個(gè)，所述閾值是 30到50度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述表面點(diǎn)位置更新單元用于在所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)和相鄰表面點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一致性的前提下，利用線性方程求解所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)；以及根據(jù)求解的所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，更新所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的位置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于位置被更新的每個(gè)表面點(diǎn)，所述表面點(diǎn)匹配單元建立所述被更新的每個(gè)表面點(diǎn)和所述第二人體三維模型上的表面點(diǎn)之間的匹配直到所述匹配表面點(diǎn)距離計(jì)算單元計(jì)算出的所述被更新的每個(gè)表面點(diǎn)與所述第二人體三維模型上的匹配的表面點(diǎn)之間的平均距離大于或等于更新之前的平均距離。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的人體三維模型配準(zhǔn)方法及裝置，通過(guò)結(jié)合人體骨架信息和表面點(diǎn)法向信息，可以方便地獲得人體三維模型之間的表面點(diǎn)的對(duì)應(yīng)，并且可以提高人體三維模型配準(zhǔn)的精度。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的人體三維模型配準(zhǔn)方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成人體骨架的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例建立每個(gè)表面點(diǎn)與多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的建立兩個(gè)人體三維模型上的表面點(diǎn)之間匹配的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的更新表面點(diǎn)位置的流程圖；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的人體三維模型配準(zhǔn)裝置的框圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。需要說(shuō)明的是，此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。進(jìn)一步地，在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。 下面參考附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的人體三維模型配準(zhǔn)方法的流程圖。人體三維模型配準(zhǔn)方法包括下述步驟。步驟SlOl，輸入人體三維模型A和人體三維模型B。步驟S102，分別在人體三維模型A和人體三維模型B的多個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)處設(shè)置骨架節(jié)點(diǎn)，建立多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，以構(gòu)成人體骨架。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成人體骨架的流程圖，具體包括下述步驟。步驟S1021，分別在人體三維模型A和人體三維模型B中確定人體活動(dòng)關(guān)節(jié)的合理位置，在這些合理位置處設(shè)置骨架節(jié)點(diǎn)，該人體活動(dòng)關(guān)節(jié)包括脖、胸、左肩、左肘、左腕、右肩、右肘、右腕、腰、左胯、左膝、左踝、右胯、右膝、右踝等。步驟S1022，根據(jù)人體結(jié)構(gòu)，建立骨架節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系得到層次化的人體骨架，即Sa和SB，該層次化的人體骨架由所有骨架節(jié)點(diǎn)以及所有骨架節(jié)點(diǎn)之間的的連接關(guān)系構(gòu)成，該連接關(guān)系包括胸-左肩-左肘-左腕、胸-右肩-右肘-右腕、脖-胸-腰、腰-左胯-左膝-左踝、腰-右胯-右膝-右踝等。步驟S103，根據(jù)人體三維模型A和人體三維模型B表面上的多個(gè)表面點(diǎn)中的每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)中每個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的歐氏距離，建立每個(gè)表面點(diǎn)與多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例建立每個(gè)表面點(diǎn)與多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量的流程圖，具體包括下述步驟。步驟S1031，計(jì)算人體三維模型A和人體三維模型B表面上的多個(gè)表面點(diǎn)中的每個(gè)表面點(diǎn)與多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)中每個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的歐氏距離。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，假設(shè)人體三維模型表面的表面點(diǎn)是VaX (X = 1，2，3. . . N，N為人體三維模型表面點(diǎn)數(shù)量)，骨架節(jié)點(diǎn)是SAy (y = 1,2,3...15,15為骨架節(jié)點(diǎn)的數(shù)量)，VAx與SAy的歐氏距離是D (x，y)。步驟S1032，對(duì)歐氏距離的倒數(shù)進(jìn)行歸一化處理，得到每個(gè)表面點(diǎn)與多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)歐氏距離D(x，y)的倒數(shù)進(jìn)行歸一化處理，得到的表面點(diǎn)VaX與各個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重r (X，y)，構(gòu)成歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向
量 R(x) = (r(x，1)，r(x，2)...r(x，15))，其中
權(quán)利要求
1.一種人體三維模型配準(zhǔn)方法，其特征在于，包括步驟(1)輸入第一人體三維模型和第二人體三維模型；(2)分別在所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型的多個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)處設(shè)置骨架節(jié)點(diǎn)，建立多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，以構(gòu)成人體骨架；(3)根據(jù)所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型表面上的多個(gè)表面點(diǎn)中的每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)中每個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的歐氏距離，建立所述每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量；(4)根據(jù)所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型上的所述每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量以及所述每個(gè)表面點(diǎn)的法向，建立所述第一人體三維模型上的所述每個(gè)表面點(diǎn)和所述第二人體三維模型上的表面點(diǎn)之間的匹配；(5)計(jì)算所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)更新所述每個(gè)表面點(diǎn)的位置；以及(6)對(duì)于位置被更新的每個(gè)表面點(diǎn)，重復(fù)步驟(4)直到所述位置被更新的每個(gè)表面點(diǎn)與所述第二人體三維模型上的匹配的表面點(diǎn)之間的平均距離大于或等于更新之前的平均距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體三維模型配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步驟( 包括確定所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型的所述多個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)的合理位置，在所述合理位置設(shè)置骨架節(jié)點(diǎn)，其中所述合理位置包括脖、肩、肘、腕、腰、胯、膝、踝；以及建立多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，分別得到兩個(gè)層次化的人體骨架，所述人體骨架由所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)和所述連接關(guān)系構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體三維模型配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步驟C3)包括 計(jì)算所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型表面上的多個(gè)表面點(diǎn)中的每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)中每個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的歐氏距離；以及對(duì)所述歐氏距離的倒數(shù)進(jìn)行歸一化處理，得到所述每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體三維模型配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步驟(4)包括 對(duì)所述第一人體三維模型上的一個(gè)表面點(diǎn)，在所述第二人體三維模型上搜索多個(gè)與所述一個(gè)表面點(diǎn)的關(guān)聯(lián)權(quán)重向量最接近的表面點(diǎn)作為候選匹配表面點(diǎn)；在所述候選匹配表面點(diǎn)中，選擇法向與所述一個(gè)表面點(diǎn)最接近且法向夾角小于閾值的點(diǎn)，作為所述一個(gè)表面點(diǎn)的匹配表面點(diǎn)；以及重復(fù)所述搜索和所述選擇，直到得到和所述第一人體三維模型上的所述多個(gè)表面點(diǎn)匹配的匹配表面點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人體三維模型配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述候選匹配表面點(diǎn)的個(gè)數(shù)是1到50個(gè)，所述閾值是30到50度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人體三維模型配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步驟( 包括 在所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)和相鄰表面點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一致性的前提下，利用線性方程求解所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)；以及根據(jù)求解的所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，更新所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的位置。
7.一種人體三維模型匹配裝置，其特征在于，包括人體三維模型輸入單元，所述人體三維模型輸入單元用于輸入第一人體三維模型和第二人體三維模型；人體骨架構(gòu)成單元，所述人體骨架構(gòu)成單元用于分別在所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型的多個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)處設(shè)置骨架節(jié)點(diǎn)，建立多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系， 以構(gòu)成人體骨架；歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量建立單元，所述歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量建立單元用于根據(jù)所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型表面上的多個(gè)表面點(diǎn)中的每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)中每個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的歐氏距離，建立所述每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量；表面點(diǎn)匹配單元，所述表面點(diǎn)匹配單元用于根據(jù)所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型上的所述每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量以及所述每個(gè)表面點(diǎn)的法向，建立所述第一人體三維模型上的所述每個(gè)表面點(diǎn)和所述第二人體三維模型上的表面點(diǎn)之間的匹配；表面點(diǎn)位置更新單元，所述表面點(diǎn)位置更新單元用于計(jì)算所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)并根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)更新所述每個(gè)表面點(diǎn)的位置；以及匹配表面點(diǎn)距離計(jì)算單元，所述匹配表面點(diǎn)距離計(jì)算單元用于計(jì)算每個(gè)表面點(diǎn)與所述第二人體三維模型上的匹配的表面點(diǎn)之間的平均距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人體三維模型匹配裝置，其特征在于，人體骨架構(gòu)成單元用于確定所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型的所述多個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)的合理位置，在所述合理位置設(shè)置骨架節(jié)點(diǎn)，其中所述合理位置包括脖、肩、肘、腕、腰、胯、膝、踝；以及建立多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，分別得到兩個(gè)層次化的人體骨架，所述人體骨架由所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)和所述連接關(guān)系構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人體三維模型匹配裝置，其特征在于，所述歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量建立單元用于計(jì)算所述第一人體三維模型和所述第二人體三維模型表面上的多個(gè)表面點(diǎn)中的每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)中每個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的歐氏距離；以及對(duì)所述歐氏距離的倒數(shù)進(jìn)行歸一化處理，得到所述每個(gè)表面點(diǎn)與所述多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)的歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人體三維模型匹配裝置，其特征在于，所述表面點(diǎn)匹配單元用于對(duì)所述第一人體三維模型上的一個(gè)表面點(diǎn)，在所述第二人體三維模型上搜索多個(gè)與所述一個(gè)表面點(diǎn)的關(guān)聯(lián)權(quán)重向量最接近的表面點(diǎn)作為候選匹配表面點(diǎn)；在所述候選匹配表面點(diǎn)中，選擇法向與所述一個(gè)表面點(diǎn)最接近且法向夾角小于閾值的點(diǎn)，作為所述一個(gè)表面點(diǎn)的匹配表面點(diǎn)；以及重復(fù)所述搜索和所述選擇，直到得到和所述第一人體三維模型上的所述多個(gè)表面點(diǎn)匹配的匹配表面點(diǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的人體三維模型匹配裝置，其特征在于，所述候選匹配表面點(diǎn)的個(gè)數(shù)是1到50個(gè)，所述閾值是30到50度。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人體三維模型匹配裝置，其特征在于，所述表面點(diǎn)位置更新單元用于在所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)和相鄰表面點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一致性的前提下，利用線性方程求解所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)；以及根據(jù)求解的所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，更新所述第一人體三維模型的所述每個(gè)表面點(diǎn)的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人體三維模型匹配裝置，其特征在于，對(duì)于位置被更新的每個(gè)表面點(diǎn)，所述表面點(diǎn)匹配單元建立所述被更新的每個(gè)表面點(diǎn)和所述第二人體三維模型上的表面點(diǎn)之間的匹配直到所述匹配表面點(diǎn)距離計(jì)算單元計(jì)算出的所述被更新的每個(gè)表面點(diǎn)與所述第二人體三維模型上的匹配的表面點(diǎn)之間的平均距離大于或等于更新之前的平均距離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種人體三維模型配準(zhǔn)方法及裝置。人體三維模型配準(zhǔn)方法包括(1)輸入第一人體三維模型和第二人體三維模型；(2)分別在多個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)處設(shè)置骨架節(jié)點(diǎn)，建立多個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，以構(gòu)成人體骨架；(3)根據(jù)每個(gè)表面點(diǎn)與每個(gè)骨架節(jié)點(diǎn)之間的歐氏距離，建立歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量；(4)根據(jù)歸一化關(guān)聯(lián)權(quán)重向量以及每個(gè)表面點(diǎn)的法向，建立每個(gè)表面點(diǎn)和第二人體三維模型上的表面點(diǎn)之間的匹配；(5)計(jì)算每個(gè)表面點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)并更新每個(gè)表面點(diǎn)的位置；以及(6)重復(fù)步驟(4)直到每個(gè)表面點(diǎn)的位置不再更新。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的人體三維模型配準(zhǔn)方法及裝置，可以有效實(shí)現(xiàn)人體三維模型的表面點(diǎn)的匹配，提高人體三維模型配準(zhǔn)的精度。
文檔編號(hào)G06K9/00GK102254156SQ20111018856
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者徐楓, 戴瓊海, 王好謙 申請(qǐng)人:清華大學(xué)