首页 理论教育人体动作识别研究:获取三维骨架关节点数据

人体动作识别研究:获取三维骨架关节点数据

【摘要】:Kinect 传感器使用人体骨骼跟踪技术可实时地捕获身体各个部分的空间位置坐标信息并进行存储。该设备融合多感知技术,可同时捕获RGB 视频图像和深度映射图像,还能记录被测物体与Kinect 传感器之间的距离。获取人体骨架三维关节点数据主要有3 个步骤:人体轮廓分割、人体部位识别和骨架关节点定位。Kinect 传感器采集的深度图像以及实时捕获的人体骨架20 个关节点的示意图如图2.1 所示。

Kinect 传感器使用人体骨骼跟踪技术可实时地捕获身体各个部分的空间位置坐标信息并进行存储。

Kinect 传感器主要由RGB 摄像机、红外摄像机和红外发射器构成。它是一种3D 体感摄像机。该设备融合多感知技术,可同时捕获RGB 视频图像和深度映射图像,还能记录被测物体与Kinect 传感器之间的距离。Kinect 传感器采用光编码技术采集深度数据,即发出红外光束,通过光学元件的散射,在物体上形成随机斑点,不同距离的散斑形成了形状各异的图案,红外接收器的CMOS 传感器接收和发射的散斑图案,经过数据处理后,解码获取深度图像。利用深度图像中每一像素点包含的三维深度信息,可方便地获取骨架20个关节点的空间坐标信息。

获取人体骨架三维关节点数据主要有3 个步骤:人体轮廓分割、人体部位识别和骨架关节点定位。

(1)人体轮廓分割

Kinect 传感器采用分割策略对背景进行分离。以运动检测技术为依据,结合人体结构特征,将完整的人体轮廓区域从深度图像背景中提取出来。在进行人体轮廓识别过程中,Kinect 传感器结合RGB 视频图像和深度图像信息,对深度不同的平面逐一进行分析,提取图像的边缘信息,从而得到深度图像中的人体轮廓。

(2)人体部位识别

首先对目标进行背景去除,采用跟踪技术追踪目标,对目标对象的像素逐个进行评估,判断其是否属于人体像素点;然后进行特征值的分类匹配,确定其属于人体的具体部位,如头部、躯干和四肢等;最后将所有部位拟合到人体骨骼模型。(www.chuimin.cn)

(3)骨架关节点定位

在识别出人体各个部位的基础上,首先将这些部位的相对位置数据放入一个已建立的虚拟骨骼模型中,得到一个包含20 个关节点的人体骨架图;然后根据每一个像素点的位置确定具体的骨架关节点位置;最后将确定的20 个关节点的空间位置信息进行存储。

Kinect 传感器采集的深度图像以及实时捕获的人体骨架20 个关节点的示意图如图2.1 所示。

图2.1 深度传感器Kinect 采集的深度数据类型