[发明专利]一种面向图像序列的铰接关节点空间运动重构方法

摘要

本发明公开了一种面向图像序列的铰接关节点空间运动重构方法，在获得相机的自校正参数以及相机CCD物理尺寸后，建立以图像序列第一帧所对应的相机中心为坐标原点的空间物理坐标系；根据视觉成像原理，建立铰接关节点运动直线参数方程和圆参数方程；通过求解初等函数，获得铰接关节点的潜在坐标；进一步通过轨迹平滑约束，逐帧建立铰接关节点的空间运动轨迹。本发明利用已知的相机空间运动轨迹和相邻铰接关节点的空间运动轨迹，通过求解初等函数来逐帧恢复本关节点的空间运动轨迹。

主权项

1.一种面向图像序列的铰接关节点空间运动重构方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.获取相机感光器件的物理尺寸，并对相机进行校正，获取相机的内部参数，所述相机的内部参数包括相机的畸变参数、焦距f和中心偏移(px,py)；S2.建立以图像序列第一帧所对应的相机中心C0为原点的空间坐标系Λ；S3.在相机中心C₀与空间运动关节点X中间设定成像平面I，成像平面I与相机中心C₀保持物理焦距距离，成像平面I垂直于相机光轴，计算成像平面I在空间坐标系Λ下的空间坐标；S4.将相邻关节点投影在图像坐标系下的二维坐标点y换算为空间坐标系Λ下的三维空间坐标Y0，根据相机中心C0和三维空间坐标Y0确定直线C0Y0的方向；S5.重复步骤S3至步骤S4，确定图像序列第i帧在空间坐标系Λ下的空间坐标，即相机中心Ci和相邻关节点Yi在空间坐标系Λ下的空间坐标；确定直线CiYi的方向，建立直线CiYi的参数方程，式中，(m,n,p)为直线CiYi的方向；S6.建立以相邻关节点Xi为圆心，以相邻关节点Xi与铰接关节点的距离r为半径的圆的参数方程OX，S7.通过直线C_iY_i的参数方程和参数方程O_X的联立求解，获得第i帧Y_i的两个潜在坐标Yⁱ¹,Y_i²，潜在坐标Y_i¹对应直线方程参数潜在坐标Y_i²对应直线方程参数S8.重复步骤S5至步骤S7，获得第i+1帧Y_i+1的两个潜在坐标潜在坐标对应直线方程参数潜在坐标Y_i²对应直线方程参数S9.分别计算两帧间可能增量根据相邻第i帧和第i+1帧的铰接关节点运动保持平滑，选择其中最小的可能，即再确定其对应的第i+1帧的三维空间坐标Yi+1；S10.重复步骤S3至步骤S9，逐帧确定后续帧所对应的三维空间坐标Yi+2,Yi+3,...，Yk，得到铰接关节点Y连续的运动轨迹。