一种基于SMPL参数的多几何体人体碰撞模型生成方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于SMPL参数的多几何体人体碰撞模型生成方法及系统，采用简化的几何体表征人体各部位尺寸形状，根据SMPL模型或依其衍生的模型，确定几何体的形状及长宽高等参数。其中，SMPL模型参数可由目前常用的3D人体姿态估计算法生成，依次将几何体贴合对到关键点坐标系，构结成机器人运动规划环境下人体姿态模型。姿态模型。姿态模型。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SMPL参数的多几何体人体碰撞模型生成方法及系统


[0001]本专利技术属于人体碰撞模型生成相关
，尤其涉及一种基于SMPL参数的多几何体人体碰撞模型生成方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]人机协作也即人与机器人在同一工作环境下互相配合完成目标任务。这一协作过程中，为确保工作人员的安全性，一般将人体看做是机器人规划场景下的障碍物体；同时为了满足在动态环境下机器人轨迹规划的实时性与合理性，需要系统能够实时获取人体姿态信息，并能够结合人体各部位的尺寸、形状等特征，快速地生成机器人运动规划场景下的人体障碍物模型。
[0004]机器人运动规划环境下的人体碰撞模型的建立，结合工程实现可分为以下步骤：
[0005]获取人体关键点坐标系信息：目前有多种测量方法可以提供人体关键点坐标系信息，以抽象表征人体姿态。代表的有，使用多IMU贴附人体直接获取关键点坐标信息的穿戴设备方案；使用深度学习估计人体姿态的视觉处理方案。
[0006]拟合身体各部位碰撞模型的尺寸与形状：目前对身体部位尺寸与形状等特征参数的预估方案并不多。常见的3D人体模型代表的有SMPL。该模型能够提供6890个蒙皮顶点以及24个骨骼点，以表征人体形状与姿态。在此基础上衍生出多种类似的3D模型，如SMPL
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X,STAR等。与之配套的，是各种估计SMPL参数的3D人体姿态估计算法，如SMPLify、HybrIK。/>[0007]将碰撞模型依次添加到各对应坐标系，构成整个碰撞模型并导入人体碰撞模型至机器人规划环境。
[0008]目前，在机械臂运动规划环境下，尝试通过实时估计SMPL参数来构建人体姿态模型，并将其加入到机器人规划环境中是不可取的。SMPL参数繁多，仅针对避障的场景需求，整个识别过程显得数据冗余、计算低效、实时性差，对人体特征的过分提取没有意义。所以，针对机器人运动规划的场景，需要设计简洁的3D人体模型，满足实时性的同时，使之足以表征人体部位成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0009]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于SMPL参数的多几何体人体碰撞模型生成方法及系统，采用简化的几何体表征人体各部位尺寸形状。根据SMPL模型或依其衍生的模型，确定几何体的形状及长宽高等参数。其中，SMPL模型参数可由目前常用的3D人体姿态估计算法生成，依次将几何体贴合对到关键点坐标系，构结成机器人运动规划环境下人体姿态模型。
[0010]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0011]一种基于SMPL参数的多几何体人体碰撞模型生成方法，包括：
[0012]获取与人体对应的SMPL模型参数；
[0013]根据人体部位创建对应的几何体模型，基于SMPL模型参数中提取到的蒙皮顶点与骨骼点确定几何体模型的尺寸；
[0014]获取并将身体各部分关键点坐标信息与几何体模型匹配，生成人体碰撞模型。
[0015]本专利技术的第二个方面提供一种基于SMPL参数的多几何体人体碰撞模型生成方法，包括：
[0016]模型参数获取模块：获取与人体对应的SMPL模型参数；
[0017]几何体模型生成模块：根据人体部位创建对应的几何体模型，基于SMPL模型参数中提取到的蒙皮顶点与骨骼点确定几何体模型的尺寸；
[0018]碰撞模型生成模块：获取并将身体各部分关键点坐标信息与几何体模型匹配，生成人体碰撞模型。
[0019]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成上述方法所述的步骤。
[0020]本专利技术的第四个方面提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成上述方法所述的步骤。
[0021]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0022]本专利技术所提供的人体碰撞模型通用易行，一方面，本专利技术是基于SMPL参数估计人体部位尺寸与形状，具体的，是依据SMPL提供的蒙皮顶点与骨骼点确定几何碰撞模型，故SMPL的各种衍生模型均可适用；另一方面，目前常用的人体姿态估计算法大都是对SMPL参数的估计，因此各种人体姿态估计算法与本专利提供的碰撞模型构建算法，在流程对接或参数调用上，是相容适配的。此外，人体各部位几何碰撞模型建立完成后，用户只需提供人体任意姿态下关键点坐标系信息。将各几何模型贴合到对应坐标系即可生成人体碰撞模型。
[0023]本专利技术针对机器人运动规划场景，剔除避障环境下人体的冗余特征，只使用简单的几何体将人体各部位尺寸与形状特征尽可能地包络。在保证安全的前提下，方案能满足机器人运动规划场景下动态避障的需求。相比传统方法，提高了人体碰撞模型构建的实时性，降低了计算复杂度。
[0024]本专利技术中身体各部位对应的几何模型一经确定，即可视为数据库或接口，随调随用，不需重复构建。
[0025]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0026]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0027]图1为本专利技术实施例一中人体碰撞模型生成流程示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例一中人体T形姿态RGB图；
[0029]图3是本专利技术实施例一中蒙皮顶点与骨骼点选取示意图；
[0030]图4是本专利技术实施例一中中人体各部分几何碰撞模型示意图；
[0031]图5是本专利技术实施例一中人体任意姿态图；
[0032]图6是本专利技术实施例一中符合规范的关键点坐标系示意图；
[0033]图7是本专利技术实施例一中生成整体的碰撞模型示意图。
具体实施方式
[0034]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0035]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。
[0036]在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0037]实施例一
[0038]如图1所示，本实施例公开了一种基于SMPL参数的多几何体人体碰撞模型生成方法，包括：
[0039]步骤1：获取与人体对应的SMPL模型参数；
[0040]步骤2：根据人体部位创建对应的几何体模型，基于SMPL模型参数中提取的蒙皮顶点及骨骼点确定几何体模型的尺寸；
[0041]步骤3：获取并将身体各部分关键点坐标信息与几何体模型匹配，生成人体碰撞模型。
[0042本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SMPL参数的多几何体人体碰撞模型生成方法，其特征在于，包括：获取与人体对应的SMPL模型参数；根据人体部位创建对应的几何体模型，基于SMPL模型参数中提取到的蒙皮顶点与骨骼点确定几何体模型的尺寸；获取并将身体各部分关键点坐标信息与几何体模型匹配，生成人体碰撞模型。2.如权利要求1所述的一种基于SMPL参数的多几何体人体碰撞模型生成方法，其特征在于，SMPL模型参数包括蒙皮顶点与骨骼点坐标信息，根据身体各部位将蒙皮顶点坐标分成16个子集，分别为：头部、臀部、左手、右手、左脚、右脚、颈部、脊柱、左大臂、左小臂、右大臂、右小臂、左大腿、左小腿、右大腿、右小腿；采用的骨骼点坐标分别为：髋关节、左胯关节、左膝关节、左脚腕关节、右胯关节、右膝关节、右脚腕关节、腰部中心、脊柱中间、颈部中心、头部、左肩关节、左肘关节、左手腕关节、右肩关节、右肘关节、右手腕关节。3.如权利要求1所述的一种基于SMPL参数的多几何体人体碰撞模型生成方法，其特征在于，对于双关节组成的人体部位，采用圆柱体模型表征；对于单关节或其他多关节的人体部位采用球形模型表征。4.如权利要求3所述的一种基于SMPL参数的多几何体人体碰撞模型生成方法，其特征在于，对于所述圆柱体模型尺寸的确定采用两个骨骼点坐标分别作为圆柱体上下两个底面的圆心；对于球形模型尺寸的确定采用一个骨骼点坐标作为球形的中心。5.如权利要求1所述的一种基于SMPL参数的多几何体人体碰撞模型生成方法，其特征在于，还包括：对于不同测量方法获取的人体关键点坐标信息进行统一规范处理，具体为：不同测量方法获取的关键点，其选取的位置在以下16个身体部位中选取，16个身体部位分别为：头部、臀部、左手、右手、左脚、右脚、颈部、脊柱、左大臂、左小臂、右大臂、右小臂、左大腿、左小腿、右大腿、右小腿；不同测量方法提供的关键点坐标系，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周乐来，李正茂，李贻斌，王畅聪，田新诚，宋锐，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：