一种刚体标记点筛选方法、装置、系统、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种刚体标记点筛选方法，包括：实时追踪场景中刚体标记点的3D位置信息，其中每个刚体对应的标记点之间的距离集合为，并根据集合E

【技术实现步骤摘要】
一种刚体标记点筛选方法、装置、系统、设备及存储介质
本专利技术涉及动作捕捉
，具体涉及一种刚体标记点筛选方法、装置、系统、设备及存储介质。
技术介绍
当前光学动作捕捉系统中，人体动作捕捉一般是通过计算佩戴在人体身上的刚体位置和姿态，从而推算出人体的身体部位和动作等信息，这就表示刚体定位和姿态解算的正确性非常关键。一般地，刚体需要3个以上标记点的3D信息才能计算出正确的姿态，为了防止遮挡，一般4个以上标记点组成一个刚体，但过多标记点也会增加系统的计算量而且也不一定稳定，因此一般选择4～6个标记点组成一个刚体即可。现有技术中，大部分的光学动作捕捉系统的速度已经达到120fps以上，因此刚体的计算速度也是非常快的，即使在多人动捕或多刚体(比如100个刚体)的条件下也能达到很高的帧率。然而，现存的动捕系统中，在多刚体、多人动作捕捉的情况下特别容易出现刚体飞串等问题，这些问题几乎是不可避免的，主要原因是刚体与刚体之间存在局部相似性，即因为刚体与刚体之间的标记点大量存在相似三角形，同时，动捕过程中特别容易存在刚体被遮挡的情况，由此导致刚体追踪失败或错误。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本申请提出一种刚体标记点筛选方法来减少在多刚体、多人动作捕捉的情况下特别容易出现的刚体被遮挡、刚体飞串等问题。根据第一方面，一种实施例中提供一种刚体标记点筛选方法，包括以下步骤：实时追踪场景中刚体标记点的3D位置信息，其中每个刚体对应的标记点之间的距离集合为Ei0＝{ej}，j＝1，2，...，M，M为待追踪刚体的标记点之间距离的个数，并根据集合Ei0得到最大距离MEi；获取初始时刻的刚体信息Pi0＝{py}，其中，y＝1，2，...，Yi，Yi≥3，Yi为编号为i的刚体的标记点个数；获取t时刻稳定的刚体姿态四元数Quatit和位置信息Posit，并计算出对应的刚体标记点3D坐标集合Pit＝{px}，其中，x＝1，2，...，X，X≥3，X为编号为i的刚体的标记点个数；根据初始时刻的刚体信息Pi0以及t时刻刚体姿态四元数Quatit和位置信息Posit，计算出t时刻刚体中心位置PosCit；获取t时刻刚体追踪失败记录Cit，根据所述最大距离MEi、所述3D坐标集合Pit、所述刚体中心位置PosCit以及所述刚体追踪失败记录Cit筛选得到符合预设条件的刚体标记点，若不符合预设条件，则舍弃所述刚体标记点。所述根据初始时刻的刚体信息Pi0以及t时刻刚体姿态四元数Quatit和位置信息Posit，计算出t时刻刚体中心位置PosCit包括：根据初始时刻的刚体信息Pi0以及t时刻刚体姿态四元数Quatit和位置信息Posit，得到计算t时刻刚体中心位置PosCit的公式为：其中，f(Quatit)为将所述四元数转化为旋转矩阵函数。所述获取t时刻刚体追踪失败记录Cit的方法包括：获取刚体在t时刻之前的追踪失败次数，若t时刻刚体追踪成功，则将所述次数重置为0；若t时刻刚体追踪失败，则将所述次数进行加1操作。所述根据所述最大距离MEi、所述3D坐标集合Pit、所述刚体中心位置PosCit以及所述刚体追踪失败记录Cit进行筛选符合预设条件的刚体标记点包括：根据所述最大距离MEi、所述3D坐标集合Pit、所述刚体中心位置PosCit以及所述刚体追踪失败记录Cit得到所述预设条件：|px-PosCit|＜MEi+Cit*λ，px∈Pit，λ∈(0，0.1)，其中，λ为一参数。所述参数λ根据t时刻速度Vit＝PosCit-PosCi(t-1)计算得到，其中，PosCi(t-1)为上一时刻刚体中心位置。所述λ每经过ts时间更新一次，更新公式为：其中，α为一固定常数。根据第二方面，一种实施例中提供一种刚体标记点筛选装置，包括：追踪单元，用于实时追踪场景中刚体标记点的3D位置信息，其中每个刚体对应的标记点之间的距离集合为Ei0＝{ej}，j＝1，2，...，M，M为待追踪刚体的标记点之间距离的个数，并根据集合Ei0得到最大距离MEi；获取单元，用于获取初始时刻的刚体信息Pi0＝{py}，其中，y＝1，2，...，Yi，Yi≥3，Yi为编号为i的刚体的标记点个数；获取t时刻稳定的刚体姿态四元数Quatit和位置信息Posit，并计算出对应的刚体标记点3D坐标集合Pit＝{px}，其中，x＝1，2，...，X，X≥3，X为编号为i的刚体的标记点个数；计算单元，用于根据初始时刻的刚体信息Pi0以及t时刻刚体姿态四元数Quatit和位置信息Posit，计算出t时刻刚体中心位置PosCit；筛选单元，用于获取t时刻刚体追踪失败记录Cit，根据所述最大距离MEi、所述3D坐标集合Pit、所述刚体中心位置PosCit以及所述刚体追踪失败记录Cit筛选得到符合预设条件的刚体标记点，若不符合预设条件，则舍弃所述刚体标记点。根据第三方面，一种实施例提供一种刚体标记点筛选系统，包括待追踪的多个刚体和对所述刚体进行拍摄的多个相机，其特征在于，还包括处理器；多个相机分布在运动空间中，均与所述处理器通信连接，以对所述刚体上的标记点进行拍摄；所述处理器用于根据第一方面所述的刚体标记点筛选方法对各个所述刚体标记点进行筛选。根据第四方面，一种刚体标记点筛选设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述刚体标记点筛选设备执行第一方面所述的方法。根据第五方面，一种实施例提供一种计算机可读存储介质，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现上述第一方面所述的方法。本申请的有益效果是：依据上述实施例的一种刚体标记点筛选方法、设备、系统及存储介质，通过实时追踪刚体标记点的3D位置信息，获取待追踪刚体的标记点之间最大距离、获取初始时刻的刚体信息以及获取t时刻刚体姿态四元数和位置信息、获取t时刻刚体追踪失败记录，然后即可计算出t时刻刚体中心位置，以及计算得到符合预设条件的刚体标记点，若不符合预设条件，则舍弃所述刚体标记点，从而完成筛选。由于增加上述预设条件约束，寻找刚体3D点坐标的阈值随着刚体追踪的失败动态地改变，即刚体的追踪空间范围随着失败的次数的增加而增加，有效地减少了遮挡导致刚体追踪失败的问题；如果一旦追踪上刚体，那么刚体的追踪空间范围也随之减小，从而提高刚体匹配和追踪的正确率，以及提高刚体姿态和位置信息的正确性。附图说明图1为刚体结构示意图；图2为刚体标记点筛选方法的流程图；图3为刚体标记点筛选装置示意图；图4为刚体标记点筛选系统示意图；图5为刚体标记点筛选设备示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刚体标记点筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：/n实时追踪场景中刚体标记点的3D位置信息，其中每个刚体对应的标记点之间的距离集合为E

【技术特征摘要】
1.一种刚体标记点筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时追踪场景中刚体标记点的3D位置信息，其中每个刚体对应的标记点之间的距离集合为Ei0＝{ej}，j＝1，2，...，M，M为待追踪刚体的标记点之间距离的个数，并根据集合Ei0得到最大距离MEi；
获取初始时刻的刚体信息Pi0＝{py}，其中，y＝1，2，...，Yi，Yi≥3，Yi为编号为i的刚体的标记点个数；
获取t时刻稳定的刚体姿态四元数Quatit和位置信息Posit，并计算出对应的刚体标记点3D坐标集合Pit＝{px}，其中，x＝1，2，...，X，X≥3，X为编号为i的刚体的标记点个数；
根据初始时刻的刚体信息Pi0以及t时刻刚体姿态四元数Quatit和位置信息Posit，计算出t时刻刚体中心位置PosCit；
获取t时刻刚体追踪失败记录Cit，根据所述最大距离MEi、所述3D坐标集合Pit、所述刚体中心位置PosCit以及所述刚体追踪失败记录Cit筛选得到符合预设条件的刚体标记点，若不符合预设条件，则舍弃所述刚体标记点。


2.如权利要求1所述的刚体标记点筛选方法，其特征在于，所述根据初始时刻的刚体信息Pi0以及t时刻刚体姿态四元数Quatit和位置信息Posit，计算出t时刻刚体中心位置PosCit包括：
根据初始时刻的刚体信息Pi0以及t时刻刚体姿态四元数Quatit和位置信息Posit，得到计算t时刻刚体中心位置PosCit的公式为：



其中，f(Quatit)为将所述四元数转化为旋转矩阵函数。


3.如权利要求1所述的刚体标记点筛选方法，其特征在于，所述获取t时刻刚体追踪失败记录Cit的方法包括：
获取刚体在t时刻之前的追踪失败次数，若t时刻刚体追踪成功，则将所述次数重置为0；若t时刻刚体追踪失败，则将所述次数进行加1操作。


4.根据权利要求1所述的刚体标记点筛选方法，其特征在于，所述根据所述最大距离MEi、所述3D坐标集合Pit、所述刚体中心位置PosCit以及所述刚体追踪失败记录Cit进行筛选符合预设条件的刚体标记点包括：
根据所述最大距离MEi、所述3D坐标集合Pit、所述刚体中心位置PosCit以及所述刚体追踪失败记录Cit得到所述预设条件：
|px-PosCit|＜MEi+Cit*λ，px∈Pit，λ∈(0，0.1)，其中，λ为一参数。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄少光，许秋子，
申请(专利权)人：深圳市瑞立视多媒体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44