[发明专利]一种实时重构物体运动轨迹的方法

说明书

本发明提供了一种实时重构物体运动轨迹的方法，所述的方法包括：用摄像头获取t时刻运动物体的图像I_t；计算I_t的重心像素点坐标P(x_t,y_t)；将P点映射到3D空间位置Q(X_t,Y_t,Z_t)；在3D空间中画出Q点位置；基于人机交互方式改变Q点轨迹；在输出设备上可视化Q点的轨迹。该方法可以用于虚拟现实、人机交互、虚拟实验等系统中，在二维跟踪的基础上，结合语音、传感等多模态感知与交互技术控制运动对象的虚拟轨迹，可同时满足高实时性和低成本的应用要求。

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及一种实时重构物体运动轨迹的方法。

背景技术

在虚拟现实技术中心，对于虚拟空间内物体的位置，目前主流的技术手段为：利用双目摄像头来进行空间点的三维坐标定位。主要目的在于研究如何从得到的匹配点中计算出相机的投影矩阵(如果是外部标定的话，就是求出相机的外部参数)以及如何计算出匹配点的三维坐标。

对于普通的用户来说，双目摄像头的价格本身就比较昂贵，精度较高的双目摄像头需要几千甚至几万元，而更大的费用还来自于控制双目摄像头实现定位的软件，动辄几十万上百万的价格让普通用户根本无法承受，这也是虚拟现实技术无法大规模推广的重要原因之一。

为了降低成本，目前的低端用户往往需要用普通摄像头跟踪三维(3D)空间点位置，并通过自行设计或修改算法的方式来尽量达到三维重构的效果，但是，现有跟踪方法难以同时满足高实时性和低成本的应用要求。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种实时重构物体运动轨迹的方法，在二维跟踪的基础上，结合语音、传感等多模态感知与交互技术控制运动对象的虚拟轨迹。

本发明公开了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种实时重构物体运动轨迹的方法，所述的方法包括：

S1：用摄像头获取t时刻运动物体的图像I_t；

S2：计算I_t的重心像素点坐标P(x_t,y_t)；

S3：将P点映射到3D空间位置Q(X_t,Y_t,Z_t)；

S4：在3D空间中画出Q点位置；

S5：基于人机交互方式改变Q点轨迹；

S6：在输出设备上可视化Q点的轨迹。

进一步的，当获取运动物体的时间t发生改变后，重复步骤S1-S6实现运动轨迹的重构。

进一步的，所述步骤S2的具体实现方法为：

首先，用摄像头得到一个背景图像I1和每一个运动物体的帧图像I2；然后，计算ΔI＝I1-I2，其中，ΔI是一个图像，其图像像素值为(Δxi,Δyi)＝(|I1xi-I2xj|,|I1yi-I2yj|),(I1xi,I1yi)和(I1xi,I1yi)分别表示图像I1和I2在(i,j)处的坐标；最后，计算图像ΔI的重心坐标P(x_t,y_t)，计算公式为：x_t＝(∑(Δx))/S,y_t＝(∑(Δy))/S，其中，∑(Δx)、∑(Δy)分别表示把图像ΔI中的所有物体前景象素点的横坐标、纵坐标之和，S表示ΔI中所有物体前景象素点的个数。

进一步的，所述步骤S3的具体实现方法为：

S31：随机设置Z方向向量值为Z_t；