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单目系列图像中人的三维运动分析
其他题名3D motion Analysis of Human from a Monocular Sequence of Images
潘春洪
学位类型工学博士
导师马颂德
2000-06-01
学位授予单位中国科学院自动化研究所
学位授予地点中国科学院自动化研究所
学位专业模式识别与智能系统
关键词共面约束 刚体约束 特征点匹配 区域匹配 棍棒模型 指数链模型 三维运动估计 Coplanar Constraint Rigidity Constraint Feature Point Correspondence Region Correspondence Exponential Chain 3d-motion Extimatio
摘要从单幅或序列图象出发,用计算机分析人的三维运动是计算机 视觉和图象处理的一个重要研究方向。本文对这一问题进行了研究, 主要工作可以归纳如下: (1)、基于共面约束和刚体约束假设,我们提出了基于特征点 匹配的共面多刚性连接体的三维运动分析方法,并得出结论:在共 面约束的条件下,通过特征点的匹配,我们可以从单目系列图象中 恢复出多刚体的三维运动,其所需要的帧数不仅与刚性连接体的个 数有关,而且与运动所在的空间平面与摄像机的相对位置有关。进 一步地,我们把该方法应用于真实的人的三维运动估计中,利用基 于梯度水线分割和Voronoi图的骨架提取方法,获取了人运动中关 节点(特征点)的匹配。为了得到j鲁棒的三维运动,我们引入了遗 传算法. (2)、我们提出了基于区域匹配的特殊多连接体----指数链的 三维运动分析方法,将基于区域的三维运动估计和指数链的特殊运 动模型有机地结合起来,从而得出指数链模型的一般的三维运动估 计方法。该方法的最大优点是不需要优化迭代,其解是线性封闭的, 同时由于是基于区域的,其鲁棒性。要明显优于基于特征点的方法。 上述的算法被应用于手指的三维运动跟踪,在跟踪中利用了手指的 约束关系对其进行适当的修正。 (3)、基于刚体约束、结构约束和平滑约束等多约束融合的方 法,我们提出了人手臂的三维运动估计方法。我们首先将人的手臂 看作臂看作带有一些关节点(肩,肘,腕)的棍棒模型,然后通过 处理系列图象来获取和跟踪这些关节点,最后用多约束融合的方法 来获取它的三维运动。当手臂的运动平行于摄像机平面时,这种运 动估计的方法是非常有效的。
其他摘要Motion estimation of human from a single or a monocular sequence of image is an important research field in Computer Vision and Image Processing. In this paper, the following topics are investigated: (1)Based on coplanar constraint and rigidity constraint, we proposed a novel approach for 3D-motion analysis of coplanar multi-links based on feature points correspondences. We got the conclusion that 3D motion and structure of the coplanar jointed links can be determined from a monocular sequence of image, and the number of frames needed is related with not only the number of rigid links, but also the relative position of the space unknown plane. Furthermore, we applied this technique to the human 3D-motion estimation. To achieve the robust 3D-motion, we introduced the Genetic Algorithm. (2) We proposed a novel 3D-motion estimation method for one kind of special multi-link -- the product of exponential maps based on region correspondences. By integrating the special motion model of the exponential links into the region-based 3D-motion estimation, we yielded a general method for the 3D-motion estimation of exponential link model. The advantages of this particular formulation are that it results in the equations that needed to be solved for frames being linear and the solutions to equation are the closed form. The results are more robust than that based on feature point correspondences. The technique was validly applied to 3D-motion estimation of fingers. (3) Based on constraint fusion: coplanar constraint, rigidity constraint, smooth motion constraint, we proposed the 3D motion estimation from the monocular perspective images without any special markers. We considered the arm as stick model, and by pre-processing the image sequence wesemi-automatically yielded 2D correspondences of joint points of arm among images. Then by constraint fusion 3D relative structure of arm can be determined in a scale factor. The experiment with real images is included.
馆藏号XWLW548
其他标识符548
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/5712
专题毕业生_博士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
潘春洪. 单目系列图像中人的三维运动分析[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院自动化研究所,2000.
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