基于Kinect的人體三維重建研究.pdf

1、三維建模是當(dāng)前計(jì)算機(jī)視覺(jué)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及圖形學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題之一，如何實(shí)現(xiàn)三維模型的快速重建是現(xiàn)如今研究的熱門(mén)課題。由于三維人體模型廣泛應(yīng)用于3D電影、3D游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)和醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，因此，對(duì)人體三維重建的研究越來(lái)越引起人們的重視。在人體三維重建過(guò)程中，對(duì)應(yīng)點(diǎn)集的選取以及對(duì)應(yīng)點(diǎn)集的數(shù)量，直接影響到點(diǎn)云配準(zhǔn)的精度和速度。因此，考慮如何確定對(duì)應(yīng)點(diǎn)集，降低對(duì)應(yīng)點(diǎn)集的數(shù)量，成為了三維重建過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　在對(duì)人體進(jìn)行三維

2、掃描時(shí)，主要利用激光三維掃描儀、拍照式三維掃描儀等三維掃描設(shè)備，這些設(shè)備操作方法簡(jiǎn)單，掃描精度高，但其價(jià)格昂貴，且設(shè)備較大，不易于便攜式的操作。因此，本文利用微軟公司推出的Kinect體感設(shè)備對(duì)人體進(jìn)行三維掃描。該設(shè)備成本低廉、攜帶輕便，并且能夠獲取人體的RGB圖像、深度數(shù)據(jù)以及人體的骨骼點(diǎn)數(shù)據(jù)。
　　本文針對(duì)人體點(diǎn)云三維重建的點(diǎn)云配準(zhǔn)問(wèn)題，進(jìn)行了以下三個(gè)方面的研究：
　　一、根據(jù)Kinect傳感器能夠獲取人體深度數(shù)據(jù)和人體

3、骨骼關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，以及在不同視角下同一人體對(duì)象的骨骼不變的特性，提出一種基于人體骨骼的配準(zhǔn)（HSR）方法。在人體對(duì)應(yīng)點(diǎn)集的選取過(guò)程中，將人體骨骼點(diǎn)數(shù)據(jù)作為待匹配的對(duì)應(yīng)點(diǎn)集，降低對(duì)應(yīng)點(diǎn)集的數(shù)量，提高人體點(diǎn)云配準(zhǔn)的速度。
　　二、利用HSR方法對(duì)本文采集的人體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云配準(zhǔn)，能夠降低計(jì)算復(fù)雜度，提高點(diǎn)云配準(zhǔn)效率。首先，通過(guò)Kinect傳感器對(duì)人體進(jìn)行多角度（大于兩個(gè)角度）的深度數(shù)據(jù)和骨骼點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集。然后利用距離閾值分割的方

4、法對(duì)人體深度數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，同時(shí)利用均值化的方法對(duì)骨骼點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行均值處理。最后，利用經(jīng)典的ICP算法以及本文提出的HSR方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云配準(zhǔn)，并通過(guò)配準(zhǔn)結(jié)果及配準(zhǔn)所花時(shí)間進(jìn)行對(duì)比和分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HSR算法在保證配準(zhǔn)精度的前提下，能大大降低配準(zhǔn)時(shí)間，提高配準(zhǔn)效率。
　　三、在利用HSR方法對(duì)人體進(jìn)行點(diǎn)云配準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，減少Kinect對(duì)人體進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的角度，更加有效的提高人體三維重建的速度和效率。首先，利用Kinect僅