[发明专利]基于视觉图像的动作捕捉方法及数字动画制作方法

权利要求书

1.一种基于视觉图像的动作捕捉方法，其特征在于：

获取多角度相机同步采集的人体动作图像；

对不同角度人体动作图像进行分析得到图像上的人体关节点坐标；

将不同角度人体关节坐标融合计算得到3D关节点坐标。

2.根据权利要求1所述的基于视觉图像的动作捕捉方法，其特征在于：

将人体3D关节点坐标结合人体运动学规律对不同关节不同维度解算，得到人体的运动参数。

3.根据权利要求1或2所述的基于视觉图像的动作捕捉方法，其特征在于，所述对不同角度人体动作图像进行分析得到图像上的人体关节点坐标，包括：

通过深度学习算法计算得到相机o图像上关节点i坐标(x_oi,y_oi,s_oi)，其中x_oi表示为关节点i的水平像素坐标，y_oi表示为关节点i的垂直像素坐标，s_oi表示为关节点i的深度学习算法置信度；

人体动作图像上关节点i被遮挡时，则其置信度s_oi为0；未被遮挡时，置信度s_oi会根据关节点i在图中的具体位置判别，越靠近关节点中心时s_oi值越大，最大值为1；

图像中关节点i的坐标和其置信度由深度学习神经网络计算获得，所用的训练数据是由人工标定；人工判别关节点中心位置，根据人工对关节点中心位置的确定程度进行标定，最大值为1，越偏离关节中点心置信度越小，离开关节或关节被遮挡则置信度为0。

4.根据权利要求1或2所述的基于视觉图像的动作捕捉方法，其特征在于，所述将不同角度人体关节坐标融合计算得到3D关节点坐标，包括：

通过相机本身内部参数和相机本身所安装的位置和角度得到空间点到相机像素坐标投影矩阵M；

计算相机o图像中关节点i的3D点位置得到(X_oi,Y_oi,Z_oi)＝M^-1*(x_oi,y_oi)；

任意两个相机a、b结合得到一个关节点i的3D点(X_abi,Y_abi,Z_abi)，其对应置信度s_abi＝s_ai*s_bi；(X_ai,Y_ai,Z_ai)与(X_bi,Y_bi,Z_bi)结合通过双目标定匹配算法计算得到(X_abi,Y_abi,Z_abi)。

将任意两个相机结合得到的N组3D点融合得到关节点i的3D关节点坐标

5.根据权利要求2所述的基于视觉图像的动作捕捉方法，其特征在于，将人体3D关节点坐标结合人体运动学规律对不同关节不同维度解算，包括：

根据人体运动学规律求取最小运动角度，将人体关节按照人体关节自由度分为3个类别，并采用对应公式进行欧拉角计算；

自由度为1的关节连接采用以下公式进行计算：

或

求得关节点a的欧拉角(roll,0,0)或(0,pitch,0)；

自由度为2的关节连接采用以下公式进行计算：

求得关节点a的欧拉角(0,pitch,yaw)；

自由度为3的关节连接采用以下公式进行计算：

或

求得关节点a的欧拉角(roll,pitch,yaw)；

对所有人体关节按照自由度由小到大依次进行计算求得最终结果；

其中，为人体在标准T姿态下的关节点a、b的连接向量；为人体在标准T姿态下的关节点b、c的连接向量；为人体在标准T姿态下的关节点a、c的连接向量；

为当前人体动作姿态下的关节点a、b的连接向量；为当前人体动作姿态下的关节点b、c的连接向量；为当前人体动作姿态下的关节点a、c的连接向量。