[发明专利]基于多视角立体视觉的人体手部三维采集方法

权利要求书

1.基于多视角立体视觉的人体手部三维采集方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤1，手部图像采集环境搭建：搭建包括升降旋转式笼型采集器、以及固定在升降旋转式笼型采集器上的相机和光源的三维重建采集系统，以采集手部图像；

步骤2，制作一个基于计算机视觉领域的随机特征的标定物体，所述标定物体由一个圆柱体侧面和一个长方形底部平面组成，圆柱体侧面放置在长方形底部平面上，圆柱体侧面的高度高于手掌长度；

步骤3，将标定物体放置在升降旋转式笼型采集器的中心，转动标定物体的同时，控制所有相机拍摄标定物体，得到若干组标定物体的图像，其中最后一组标定物体的图像设定为标定图像，其余设定为辅助图像；

步骤4，将辅助图像和标定图像同时使用SFM算法估计相机内外参数，得到标定图像对应的相机内外参数，完成相机标定；

步骤5，将被采集者的手部放置在升降旋转式笼型采集器的中心，控制所有相机拍摄被采集者的手部，得到一组同步的多视角的手部图像；

步骤6，通过步骤5采集的多视角手部图像中的颜色信息，获取其的二值化掩码；

步骤7，基于步骤4得到的标定图像对应的相机内外参数、步骤5得到的手部图像以及步骤6获取的二值化掩码，通过图像像素匹配，获取被采集者的手部三维点云。

2.根据如权利要求1所述的基于多视角立体视觉的人体手部三维采集方法，其特征在于，步骤6中通过基于颜色信息分割算法和人工交互修改的方式获取手部图像的二值化掩码，具体为：

首先，将手部图像转换到YCbCr色彩空间进行阈值分割，获取初始的二值化掩码，即YCbCr色彩空间中在三个维度落在有效范围内的像素被置为255，其余置为0，Y有效范围为0-255，Cb有效范围为0-122，Cr有效范围为131-255；其次，通过人工交互修改的方式标记手部有效范围。

3.根据如权利要求1所述的基于多视角立体视觉的人体手部三维采集方法，其特征在于，步骤7中通过双目匹配算法进行图像对的匹配并恢复物体的深度信息。

4.根据如权利要求1所述的基于多视角立体视觉的人体手部三维采集方法，其特征在于，图像像素匹配选用的算法是基于RGB信息的归一化互相关NCC模板匹配方法，得到手部正面和背面的视差深度图，其中，在边缘匹配时，识别掩码信息，滑窗提取原图像素计算匹配NCC值时，不提取掩码外部像素，只计算掩码内部的像素。

5.根据如权利要求1所述的基于多视角立体视觉的人体手部三维采集方法，其特征在于，所述升降旋转式笼型采集器包括笼型相机固定支架、外部升降旋转机构，所述笼型相机固定支架包括上部圆环、中部圆环、下部圆环、连接在中部和下部圆环之间的若干侧柱，连接在上部和中部圆环之间的若干斜柱，上部圆环内还连接有十字支架，相机固定在侧柱上，光源固定在十字支架上；所述外部升降旋转机构包括连接在笼型相机固定支架两侧的轴承、连接在支撑框和笼型相机固定支架之间的丝杆结构、与丝杆结构连接的支撑框。

6.根据如权利要求5所述的基于多视角立体视觉的人体手部三维采集方法，其特征在于，所述三维重建采集系统采集手部图像的步骤包括：

多视点三维重建采集系统中的笼型相机固定支架处于高位倾斜姿态，把手部支撑架放置在笼型相机固定支架稍前方；

同时调整两侧丝杆，升降笼型相机固定支架至合适高度固定；

在调整笼型相机固定支架角度至45°倾斜，固定角度；

根据被采集者身体结构，调整手部支撑架的位置和高度；

被采集者伸出手臂，放置在手部支撑架上，使手部位于笼型相机固定支架正中采集区域，并能保持相对稳定；

控制相机进行采集。

7.根据如权利要求1所述的基于多视角立体视觉的人体手部三维采集方法，步骤3中标定物体每转动15°，控制所有相机拍摄标定物体。

8.根据如权利要求1所述的基于多视角立体视觉的人体手部三维采集方法，步骤1中笼型相机固定支架上安装4个单反相机，每两个为一相机对，分别置于支架内部的正前面和正后面。