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近年来,运动捕捉技术在计算机动画等领域得到广泛的应用,引起了广大专家学者的极大关注。然而现有的运动捕捉系统大多存在着捕捉设备过于昂贵、表演者动作受限等缺点,从而制约了该技术的进一步推广和应用。为了解决这一问题,本文研究了一种从视频中提取人体运动信息,重现人体运动轨迹的方法。这是近年来计算机视觉和人体运动分析领域的研究热点,在体育运动分析、人机接口、虚拟现实和动画制作等领域都有着广泛的应用。 基于视频的人体运动捕捉可以让表演者自由的施展动作,保证了人体动作的自由流畅,且成本很低。从某种意义上说,我们研究的是一个简易的、低成本的运动捕捉系统,通过它可以完成对视频中人体运动的测量、存储和再现。 在系统分析了相关研究工作的基础上,构造并实现了一个视频人体运动捕捉系统VHMCS(VideoHumanMotionCaptureSystem),提出了适用于二维人体运动跟踪和三维运动重建的人体关节骨架模型,有效地保证了视频人体运动跟踪过程中模型和图像之间的匹配精度。采用基于特征和基于模型相结合的方法进行跟踪,并用Kalman滤波进行目标预测,从包含人体运动的单目视频中,跟踪人体的关节运动,生成关节点坐标序列。在摄像机小孔模型下,从视频帧中获取人体各部分的相对长度,定制个性化的人体关节骨架模型,再对二维运动序列进行三维重建,从而完成运动捕捉。实验结果表明了本文方法的准确性和实用性。