[发明专利]一种基于体段模型的鸟类啄击运动研究方法

权利要求书

1.一种基于体段模型的鸟类啄击运动研究方法，其特征在于，包括以下过程：

步骤1：利用摄像机拍摄鸟类单次啄击运动视频，对视频进行剪辑，并对剪辑后的视频进行解帧，得到连续的若干张啄击运动图像，形成啄击运动图像序列；

步骤2：根据该种鸟类啄击运动中的运动环节，建立鸟类体段模型；

步骤3：提取啄击运动图像序列中鸟类躯体外轮廓以及特征点；

步骤4：设定体段模型中各个体段的初始形状及所述初始形状的尺寸，并根据鸟类躯体外轮廓以及特征点将鸟类体段模型与图像序列中鸟类所占区域进行匹配，如果匹配，则将该鸟类体段模型中相邻体段中心线夹角以及鸟类尾部体段中心线与水平面夹角作为体段模型的姿态数据，将体段模型中各个体段的初始形状及所述初始形状的尺寸作为体段模型的形状和尺寸数据，并执行步骤5；否则修改体段模型中各个体段的形状及所述形状的尺寸，重新进行匹配；

步骤5：根据得到的体段模型的形状和尺寸数据建立体段模型中各个体段的三维模型，并将相邻体段相互连接的两个面处理为同直径的球面，利用该球面将相邻体段的三维模型进行装配，得到整鸟的三维模型；

步骤6：根据整鸟的三维模型和体段模型的姿态数据，对鸟类啄击运动进行仿真，得到啄击运动过程中喙尖的运动轨迹。

2.根据权利要求1所述的基于体段模型的鸟类啄击运动研究方法，其特征在于：所述鸟类体段模型为：包括一个头部体段、一个或多个颈部体段、一个或多个躯干体段、一个或多个尾部体段、一个或多个腿部体段；每个体段上有与鸟类躯体特征点相对应的体段特征点，相邻体段间相邻面的中心点铰接。

3.根据权利要求2所述的基于体段模型的鸟类啄击运动研究方法，其特征在于：

所述头部体段为由一个圆锥和一个圆柱组成的组合体；

所述颈部体段、躯干体段、尾部体段、腿部体段为回转几何体，所述回转几何体包括圆锥、圆柱或圆台的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的基于体段模型的鸟类啄击运动研究方法，其特征在于：所述特征点为鸟类身上反应骨骼运动的部分对应的点。

5.根据权利要求4所述的基于体段模型的鸟类啄击运动研究方法，其特征在于：所述鸟类身上反应骨骼运动的部分包括鸟未被毛皮覆盖的组织结构、鸟类身上反映骨骼运动的羽毛。

6.根据权利要求1所述的基于体段模型的鸟类啄击运动研究方法，其特征在于：所述将鸟类体段模型与图像序列中鸟类所占区域进行匹配，包括：

同时满足下述两个条件，则为匹配；否则不匹配；

条件一：每个体段上的体段特征点与鸟类躯体特征点位置重合；

条件二：鸟类体段模型中的颈部体段或躯干体段沿图像序列中鸟类的对应颈部或躯干所占区域，且不能超出对应区域边缘，覆盖率高于阈值。

7.根据权利要求1所述的基于体段模型的鸟类啄击运动研究方法，其特征在于：体段形状的尺寸包括：

除头部体段外的体段中的上底面半径、下底面半径、体段高；以及

头部体段中的圆锥部分的高、圆柱部分的高。