[发明专利]基于Kinect的体型自适应三维虚拟人体模型构建方法及动画系统

权利要求书

1.一种基于Kinect的体型自适应三维虚拟人体模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、Kinect实时扫描获取人体的彩色图像和深度图像；

S2、利用获取的彩色图像和深度图像，识别人体；

S3、在识别的人体中获取人体关节点数据；

S4、对人体关节点数据进行平滑处理；

S5、获取深度图像中人体臀部宽度数据和人体身高数据；

S6、计算真实人体体型数据与标准人体体型数据的比例系数；

S7、调整人体模型体型，在符合标准人体体型的人体模型上，调整胖瘦系数和身高系数从而获得符合真实人体体型的人体模型；

S8、计算各骨骼旋转矩阵，根据真实人体关节点骨骼间的关系，以及人体模型初始姿态下的骨骼间的关系，从人体模型的根节点开始，利用罗德里格旋转公式，求出要各骨骼间的旋转矩阵。

S9、利用求得骨骼旋转矩阵以及线性混合蒙皮算法，渲染姿势更新后的人体模型。

2.根据权利要求1所述的基于Kinect的体型自适应三维虚拟人体模型构建方法，其特征在于，所述步骤S2中，对图像进行人体识别时，若未识别到人体，则重新获取彩色图像及深度图像；所述步骤S3中，对人体进行关节点获取时，若未获取到所有关节点，则重新获取彩色图像及深度图像。

3.根据权利要求1所述的基于Kinect的体型自适应三维虚拟人体模型构建方法，其特征在于，所述步骤S4中，使用滤波核大小为5的均值滤波平滑处理各个关节在三维空间中的坐标数据。

4.根据权利要求1所述的基于Kinect的体型自适应三维虚拟人体模型构建方法，其特征在于，所述步骤S5中，使用深度图像中的人体臀部宽度值和人体头部到双脚踝最低处的值表示人体臀部宽度数据和人体身高数据，具体包括如下步骤：

4.1)将通过Kinect关节点识别所获得的臀部关节、头部关节、左脚踝关节、右脚踝关节的相机坐标转化为深度图像中的坐标；

4.2)将深度图像进行二值化，得到人体轮廓；

4.3)从深度图像中的臀部关节位置进行横向扩展，识别人体轮廓中臀部边界，获取像素值，将其标为真实人体的臀部宽度数据；

4.4)从深度图像中头部关节到左右脚踝关节最远处，获取纵向像素值，将其表位真实人体的身高数据。

5.根据权利要求1所述的基于Kinect的体型自适应三维虚拟人体模型构建方法，其特征在于，所述步骤S6中，标准人体体型数据由最小二乘法曲线拟合得到，具体包括如下步骤：

a)指定一标准人体，采集其到Kinect不同距离下的臀部宽度数据以及身高数据；

b)将距离的倒数分别于臀部宽度数据与身高数据进行最小二乘法拟合，得到距离的倒数分别与臀部宽度数据和身高数据的线性关系。

6.根据权利要求1所述的基于Kinect的体型自适应三维虚拟人体模型构建方法，其特征在于，所述步骤S7中，符合标准人体体型的人体模型通过一下步骤构建而成：

a)分别建立矮瘦和高胖人体模型；

d)使用插值的方式调整人体模型，包括人体模型表面顶点数据和人体模型关节点数据；

c)手动调节胖瘦系数和身高系数，使人体模型的体型与标准人体体型相匹配。