基于图像轮廓的人肢体三维建模方法

摘要

一种基于图像轮廓的人肢体三维建模方法，采用旋转圆锥曲面建立人肢体三维模型，由关节点和连接关节点的线段组成骨架层代表人肢体的骨架结构，皮肤层用旋转圆锥曲面表示，每个肢体只需调整两个变形参数就能反映出人肢体皮肤变形。首先从采用双目立体视觉系统拍摄的人肢体图像序列中提取出人肢体的边缘轮廓信息，采用二维圆锥曲线拟合各个时刻左右图像上各个肢体的轮廓并求出各个二维圆锥曲线方程的变形参数，根据二维圆锥曲线方程求出对应的空间三维圆锥曲线方程，将三维圆锥曲线绕骨架直线旋转求出三维旋转圆锥曲面方程，采用三个圆球体和两个旋转圆锥曲面绘制人肢体模型。本发明方法简单、实现容易，解决了人体三维模型代表皮肤变形参数过多的问题。

主权项

1、一种基于图像轮廓的人肢体三维建模方法，其特征在于包括如下具体步骤：1)采用双目立体视觉系统对人肢体所摆姿势进行拍摄，得到一个图像序列，然后采用图像分割技术检测并得到人肢体在各个时刻左右图像上的边缘轮廓信息；2)提取各个时刻左右图像上所要拟合肢体轮廓线的两个端点A、B的像素坐标并变换成在图像上的平面坐标，在两端点形成的直线上方设定空间一点C，根据经过A、B、C三点的三个直线方程确定经过点A、B且与直线AC、BC相切的二维圆锥曲线；由此根据所要拟合轮廓线上的所有像素点坐标值求出各个时刻左右图像上代表各个肢体轮廓的二维圆锥曲线方程的变形参数；3)通过摄像机标定技术求出左右摄像机图像上二维平面坐标与空间三维坐标的对应关系，根据曲线拟合得到的各个时刻左右图像平面二维圆锥曲线方程求出对应的空间三维圆锥曲线方程；4)根据边缘轮廓信息采用中轴变换方法求出各个时刻左右图像平面上各个肢体的中轴线，把此中轴线作为图像平面上人肢体的二维骨架位置信息，并通过左右图像二维平面坐标与空间三维坐标的对应关系求出各个时刻骨架的三维空间位置；5)将步骤3得到的三维圆锥曲线绕步骤4得到的骨架直线旋转，得到各个时刻代表肢体皮肤的三维旋转圆锥曲面方程，每个旋转圆锥曲面代表一个肢体皮肤；6)使用OpenGL程序采用平行投影方法绘制得到的三维人肢体模型，采用三个圆球体代表三个关节点，采用求得的两个旋转圆锥曲面方程绘制出的曲面来代表肢体皮肤，连接这三个圆球体和两个曲面构成人肢体模型。