[发明专利]一种快速生成手部关键点数据集的装置及方法

权利要求书

1.一种快速生成手部关键点数据集的装置，其特征在于，包括：运算单元(4)、直线导轨(1)、以及设置在所述直线导轨(1)上的仿真手部模型(2)和图像采集单元(3)；

所述直线导轨(1)用于调整所述仿真手部模型(2)和图像采集单元(3)之间的长度距离；

所述仿真手部模型(2)中设置有多个关键点和一基准点，用于感知各所述关键点相对于所述基准点的三维坐标；

所述图像采集单元(3)用于采集所述基准点相对于所述图像采集单元(3)的长度和高度；

所述运算单元(4)用于根据各所述关键点相对于所述基准点的三维坐标、所述长度和高度，计算各所述关键点相对于所述图像采集单元(3)的空间三维坐标；并根据所述空间三维坐标与图像坐标之间的映射关系式，计算各所述关键点在图像坐标系下的二维图像坐标。

2.如权利要求1所述的快速生成手部关键点数据集的装置，其特征在于，所述图像采集单元(3)还用于采集并生成所述仿真手部模型(2)的图像；

所述运算单元(4)还用于根据各所述关键点在图像坐标系下的二维图像坐标在所述图像中标注出各所述关键点。

3.如权利要求2所述的快速生成手部关键点数据集的装置，其特征在于，还包括存储单元(5)，用于存储所述图像和各所述关键点在图像坐标系下的二维图像坐标。

4.如权利要求1所述的快速生成手部关键点数据集的装置，其特征在于，各所述关键点相对于所述图像采集单元(3)的空间三维坐标P_i为：

其中，x_i、y_i、z_i为第i个关键点相对于所述基准点的三维坐标，d和h分别为所述基准点相对于所述图像采集单元(3)的长度和高度。

5.如权利要求4所述的快速生成手部关键点数据集的装置，其特征在于，所述映射关系式为：

其中，K为所述图像采集单元(3)的内参矩阵，px_i、py_i为第i个关键点在图像坐标系下的二维图像坐标。

6.如权利要求1-5任一项所述的快速生成手部关键点数据集的装置，其特征在于，所述仿真手部模型(2)包括：

可感知姿态骨架(21)，用于感知各所述关键点相对于所述基准点的三维坐标；

仿真外壳(22)，均匀包裹在所述可感知姿态骨架(21)外部，用于模拟真实手部皮肤。

7.如权利要求6所述的快速生成手部关键点数据集的装置，其特征在于，所述可感知姿态骨架(21)中各手指骨架的活动关节处设置有角度传感器，用于获取各关节的旋转角度，以根据各关节的旋转角度以及尺寸计算各所述关键点相对于所述基准点的三维坐标。

8.如权利要求7所述的快速生成手部关键点数据集的装置，其特征在于，所述各手指骨架中相邻活动关节之间通过轴承连接，用于减少相连活动关节之间的阻力；所述各手指骨架中各指段上套设有回正弹簧，用于回正所述各指段；所述各手指骨架中各指段上卡套有卡簧，用于在轴向方向上固定所述各指段和所述回正弹簧。

9.如权利要求6所述的快速生成手部关键点数据集的装置，其特征在于，所述仿真外壳(22)的材料为橡胶、塑料或金属。

10.一种快速生成手部关键点数据集的方法，其特征在于，包括：

获取手部各关键点相对于基准点的三维坐标，并采集与所述基准点之间的长度和高度；

根据各所述关键点相对于所述基准点的三维坐标、所述长度和高度，计算各所述关键点对应的空间三维坐标；并根据所述空间三维坐标与图像坐标之间的映射关系式，计算各所述关键点在图像坐标系下的二维图像坐标。