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申请/专利权人：宁波大学科学技术学院

摘要：本发明公开了一种基于Aprilgrid不规则黑白格数据集的人体姿态估计方法，单目相机获取含人体穿戴可穿戴式Aprilgrid不规则黑白格图案的视频流，可穿戴式Aprilgrid不规则黑白格图案经图像预处理，对Aprilgrid不规则黑白格的角点进行识别并标序；在每一帧的画面中所有图案各角点所对应的序号与角点位置相对应后，读取对应的像素坐标，利用单目相机的内参矩阵和外参矩阵，通过世界坐标系到相机坐标系再到图像坐标系的转换计算可穿戴式Aprilgrid不规则黑白格图案所在人体部位的位移。本发明解决了“提升人体姿态估计的快速准确性”的技术问题。其具备高精度，同时稳定性、实时性、安全性、便携性以及经济性优等特点。

主权项：1.一种基于Aprilgrid不规则黑白格数据集的人体姿态估计方法，其特征是包括：单目相机获取含人体穿戴可穿戴式Aprilgrid不规则黑白格图案的视频流，可穿戴式Aprilgrid不规则黑白格图案经图像预处理，对Aprilgrid不规则黑白格的角点进行识别并标序；利用Aprilgrid不规则黑白格数据集中随机选取的N个图案，经图像预处理进行角点识别并标序，并建立数据集，通过卷积神经网络特征提取，通过数据集对CNN架构模型进行训练，并采用均方误差损失函数和随机梯度下降优化算法进行优化，监控模型训练过程确保模型收敛；在每一帧的画面中所有图案各角点所对应的序号与角点位置相对应后，读取对应的像素坐标，利用单目相机的内参矩阵和外参矩阵，通过世界坐标系到相机坐标系再到图像坐标系的转换计算可穿戴式Aprilgrid不规则黑白格图案所在人体部位的位移；其中，所述可穿戴式Aprilgrid不规则黑白格图案的图像预处理步骤：1）灰度化：利用线性灰度化的方法，将RGB通道的值按照一定比例相加得到灰度值后去除颜色信息，将图像转换为灰度级别图像；2）降噪：通过滤波将像素周围邻域的值代替该像素值，从而去除图像中的噪声；3）对比度增强：线性拉伸，通过拉伸图像的像素值范围，使得图像对比度增强；4）图像分割：设置阈值，将图像中灰度值高于阈值的像素设置为白色，低于阈值的像素设置为黑色，将图像中的Aprilgrid黑白格分割出来，并对Aprilgrid不规则黑白格的角点进行识别并标序；其中，所述利用空间坐标系转化计算可穿戴式Aprilgrid不规则黑白格图案所在人体部位位移的公式及步骤：1）相机内参矩阵表示为： ；其中，ƒx和ƒy是相机的焦距，Cx和Cy是图像的主点的坐标；2）单目相机外参矩阵表示相机在世界坐标系中的位置和方向，表示为旋转矩阵R和平移向量T，合并为外参矩阵[R|T]；3）坐标转换公式：假设可穿戴式Aprilgrid不规则黑白格图案所在人体部位的两点在世界坐标系中的坐标分别为： ；首先将世界坐标系中的点转换到相机坐标系中： ；然后将相机坐标系中的点投影到图像平面上得到图像坐标系中的点： ；其中，u,v是图像坐标系中的像素坐标，K是相机内参矩阵；4）计算位移：对于两点P1和P2,在图像坐标系中的像素坐标u1,v1和u2,v2，计算它们的实际位移；实际位移通过像素坐标差值和相机的尺度因子来计算，即： ；尺度因子根据相机的参数和实际场景来确定。

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