[发明专利]一种基于RGBD摄像头的人体动作捕捉分析系统

说明书

本发明公开了一种基于RGBD摄像头的人体动作捕捉分析系统，属于动作捕捉技术领域，包括动作采集模块、动作分析模块、中央控制模块和机器训练模块；其中，动作采集模块包括图像采集单元、图像预处理单元和骨骼关节单元，图像采集单元具体为RGBD摄像头，RGBD摄像头型号具体为Kinect，图像采集单元包括彩色摄像头、红外投影机、红外摄像头和电动马达，图像预处理单元包括图像分割子单元、图像去噪子单元；动作分析模块包括数据存储中心单元、动作分析单元和可视化展示单元；本发明利用RGBD摄像头为图像采集终端，同时利用图像预处理单元进行分割和去噪处理，有利于提高图像清晰度，进而有利于提高动作捕捉分析结果的准确度。

技术领域

本发明涉及动作捕捉技术领域，尤其涉及一种基于RGBD摄像头的人体动作捕捉分析系统。

背景技术

经检索，中国专利号CN107748619A公开了一种基于动作捕捉技术的运动分析系统及方法，该发明包括动作采集模块、运动分析模块和结果反馈模块，该发明结构简单，且动作识别率低，容易影响分析结果；动作捕捉(Motion Capture)是指利用外部设备对人体结构的运动进行数据记录和姿态还原的技术；目前国际上主要有两种动作捕捉技术，一种是基于传感器的运动检测技术，另外一种是基于光学的三维运动捕捉技术；基于光学的三维运动捕捉技术是由多个高精度的高速摄像头组成，摄像头通过捕捉置于受试者表面光标所发射的光线或反射的红外光，采集和记录运动轨迹，进一步通过对采集的图像进行处理，分析其运动规律，从而能够掌握受试者的健康状况；但现有人体动作捕捉分析系统，图像采集模糊，容易影响后续分析结果；因此，发明出一种基于RGBD摄像头的人体动作捕捉分析系统变得尤为重要。

现有的动作捕捉分析系统，大多采用普通摄像头进行人体动作捕捉，所采集到图像较为模糊，而且无法针对鬼影、黑影和脚缺等现象进行处理；容易影响后续分析判断结果；为此，我们提出一种基于RGBD摄像头的人体动作捕捉分析系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种基于RGBD摄像头的人体动作捕捉分析系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于RGBD摄像头的人体动作捕捉分析系统，包括动作采集模块、动作分析模块、中央控制模块和机器训练模块；

其中，所述动作采集模块包括图像采集单元、图像预处理单元和骨骼关节单元，所述图像采集单元具体为RGBD摄像头，所述RGBD摄像头型号具体为Kinect，所述图像采集单元包括彩色摄像头、红外投影机、红外摄像头和电动马达，所述图像预处理单元包括图像分割子单元、图像去噪子单元；所述动作分析模块包括数据存储中心单元、动作分析单元和可视化展示单元，所述动作采集模块、动作分析模块和机器训练模块均与中央控制模块无线连接。

进一步地，所述彩色摄像头用于获取被拍摄人体的彩色图像信息，所述红外投影机用于向被拍摄人体发射红外线，所述红外摄像头用于接收向被拍摄人体发射红外线，并获取被拍摄人体的深度图像信息；所述电动马达用于控制RGBD摄像头的拍摄视角，所述RGBD摄像头的视角范围为水平角度57^○，垂直角度43^○。

进一步地，所述图像预处理单元用于将被拍摄人体的深度图像信息进行分割和去噪处理，得到深度图像；所述图像分割子单元用于通过边缘检测技术将被拍摄人体的深度图像信息中的背景图像提取出来，再利用ViBe运动检测算法将背景图像剔除；所述图像去噪子单元用于利用噪声阈值处理法将拍摄人体的深度图像信息中的鬼影或黑影进行识别和剔除，得到深度图像。

进一步地，所述骨骼关节单元用于利用BPC算法对深度图像进行部位分割和关节点定位，得到人体骨骼关节数据；所述数据存储中心模块用于存储人体骨骼关节数据、彩色图像信息和深度图像信息；所述机器训练模块用于提取存储于数据存储中心模块的人体骨骼关节数据，并通过机器学习算法构建人体动作分析模型，其具体过程如下：