单目图像的上半身人体三维姿态重构研究

发布时间：2017-06-04 21:14

  本文关键词：单目图像的上半身人体三维姿态重构研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人体三维姿态重构是指通过从单视角、多视角拍摄的数字图像或视频序列中恢复出目标人体的三维空间信息的过程。基于单目图像的人体三维重构主要是根据给定的单目图像,通过提取目标人体的轮廓、颜色、形状等图像特征,并且采用相关的算法对这些特征进行深入的分析应用,从而计算得出相应的人体姿态三维信息。由于无法获得目标的深度信息,仅仅根据单目图像或是拍摄于单视角的图像序列进行人体三维姿态的重构是非常具有挑战性的。本论文针对单摄像机拍摄的图像或视频中的人体姿态估计问题,回顾并且总结了目前较为常用的人体二维姿态估计及三维重建的相关算法,利用人体树状模型,实现了人体上半身的二维肢体检测,同时根据二维检测结果进行三维姿态动态跟踪,基于三维姿态跟踪数据,恢复和估计以参数表示的人体姿态,生成人体三维运动模型,求解真实人体在三维世界坐标系中的位置和姿态参数。本论文的主要研究内容和成果如下:1)提出了人体上半身的二维姿态估计算法。针对人体上半身的各个肢体部分,用改进的形状上下文进行特征提取,并且分别进行离线学习,训练相应的分类器,对目标人体进行检测,得到具体部位的检测概率,并采用相关算法对检测结果进行优化,最终估计出人体上半身各肢体部位的位置。2)实现了弱透视投影模型下的人体模型映射。在弱透视投影模型下,对摄像机参数求解过程进行简化,将7个待估计的摄像机参数简化为1个,大大地降低了算法的计算复杂度,提升了算法的效率。3)提出了一种基于关节点图像坐标的三维姿态重构算法,并构建了二维-三维姿态转换系统。将人体图像的二维关节点特征,与人体上半身三维姿态结合起来,并且采用基于关节点反投影误差的退火粒子滤波算法进行姿态跟踪,实现了人体上半身三维姿态重构。与此同时,建立了人体上半身二维-三维姿态转换系统,整合了单目图像三维姿态重构功能以及图像序列的三维姿态重构功能。4)本文针对提出的算法,在多个数据库上进行了大量实验,实验结果显示,本文的算法能有效地估计人体上半身二维姿态,并在此基础上快速地重构出人体三维姿态。
【关键词】：人体姿态估计 二维姿态估计 人体三维重建 退火粒子滤波
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 引言10-11
• 1.2 研究背景与现状11-12
• 1.3 研究内容与创新12-13
• 1.4 论文组织结构13-15
• 第二章 图像的人体二维姿态估计15-36
• 2.1 人体模型16-17
• 2.2 图像特征17-24
• 2.2.1 常用的图像特征17-19
• 2.2.2 边缘特征19-22
• 2.2.3 形状上下文22-23
• 2.2.4 改进的形状上下文23-24
• 2.3 人体上半身二维姿态估计24-27
• 2.3.1 分类器26-27
• 2.3.2 二维姿态估计步骤27
• 2.4 实验及结果27-35
• 2.4.1 二维姿态估计数据库27-31
• 2.4.2 实验结果31-32
• 2.4.3 误差分析32-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 弱透视投影模型下的人体模型映射36-44
• 3.1 投影模型36-39
• 3.1.1 正交投影36-37
• 3.1.2 透视投影37-38
• 3.1.3 弱透视投影38-39
• 3.2 人体模型映射39-43
• 3.2.1 坐标系39-41
• 3.2.2 摄像机参数求解过程简化41-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第四章 摄像机标定44-51
• 4.1 内标定46-47
• 4.1.1 主摄像机内标定46
• 4.1.2 辅助摄像机内标定46-47
• 4.2 外标定47-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第五章 人体上半身三维姿态重构51-74
• 5.1 三维骨架模型51-56
• 5.1.1 人体全身骨架模型52-53
• 5.1.2 人体上半身骨架模型53
• 5.1.3 骨架模型坐标计算53-56
• 5.2 退火粒子滤波56-60
• 5.2.1 粒子滤波56-57
• 5.2.2 模拟退火57-58
• 5.2.3 退火粒子滤波58-60
• 5.3 人体上半身骨架似然度计算60-61
• 5.4 人体三维姿态重构61-65
• 5.4.1 摄像机参数求解62-63
• 5.4.2 三维姿态重构步骤63-65
• 5.5 二维-三维姿态转换系统65-67
• 5.6 实验及结果67-73
• 5.6.1 初始化67-68
• 5.6.2 多帧人体三维姿态重构68-70
• 5.6.3 单帧人体三维姿态重构70-73
• 5.7 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 全文总结74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文81-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 孙君顶;马媛媛;;纹理特征研究综述[J];计算机系统应用;2010年06期

  本文关键词：单目图像的上半身人体三维姿态重构研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：422154