基于多媒體技術的三維人物圖像動態重構

李天峰

摘 要： 針對基于自標定的三維人物圖像動態重構方法不能準確獲取人物運動形態的三維位置，重構結果存在較高的偏差的問題，提出基于多媒體技術的三維人物圖像動態重構方法，采用單目圖像重構算法完成人體三維姿態重構。對多媒體技術中單攝像機拍攝的單目人體運動圖像進行重構時，首先基于人體樹狀模型，采用基于部件檢測器的二維肢體檢測算法完成人體二維肢體檢測;再采用基于關節點圖像坐標的三維姿態重構算法，依據人體二維姿態檢測結果，通過預測關節點反投影誤差的退火粒子濾波算法完成人體三維姿態的跟蹤，實現三維人體圖像動態重構。實驗結果說明，所提方法可準確實現三維人物圖像動態重構，具有較高的重構精度和效率。

關鍵詞： 多媒體技術; 三維人物圖像; 三維姿態重構; 退火粒子濾波算法; 重構精度; 姿態跟蹤

中圖分類號： TN911.73?34; TP181 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）09?0068?04

Abstract： The traditional three?dimensional （3D） character image dynamic reconstruction method based on self?calibration can′t acquire the 3D position of characters motion morphology accurately， and has high deviation of reconstruction results. According to the above problems， a 3D character image dynamic reconstruction method based on multimedia technology is put forward， in which the monocular image reconstruction algorithm is used to reconstruct the 3D posture of human body. For the reconstruction of monocular human movement image taken by a single camera in multimedia technology， the 2D limbs detection algorithm based on component detector is used to detect the 2D limbs of human body according to the tree?shaped model of the human body. The 3D posture reconstruction algorithm based on image coordinate of joint points is used， and the annealing particle filtering algorithm for the prediction of joint point back projection error is adopted to track the 3D posture of human body accor?ding to detection results of human body′s 2D posture， so as to realize the 3D character image dynamic reconstruction. The experimental results indicate that the proposed method can realize the dynamic reconstruction of 3D character image accurately， and has high reconstruction accuracy and efficiency.

Keywords： multimedia technology; 3D character image; 3D posture reconstruction; annealing particle filtering algorithm; reconstruction accuracy; posture tracking

0 引 言

隨著計算機動畫和計算機視覺等多媒體技術的快速發展，對運動人體三維姿態進行準確的動態跟蹤，在監控、體育、醫療以及影視制作等領域具有重要的應用價值。人體三維姿態重構是基于單視角以及多視角拍攝數字圖像以及視頻等多媒體資源，獲取包括RGB?D信息以及輪廓信息等原始數據，對這些數據進行分割和特征采集，采用重建算法獲取人物圖像動態重構結果，恢復出目標人物圖像的三維空間信息的過程[1]。

傳統基于自標定的三維人物圖像動態重構方法不能準確獲取人物運動形態的三維位置，重構結果存在較大的偏差。因此，本文提出基于多媒體技術的三維人物圖像動態重構方法，獲取高精度的三維人物圖像重構結果。

1 多媒體技術的三維人物圖像動態重構

本文主要對人體的姿態進行分析，采用多媒體技術中的單目圖像重構算法，實現人體三維圖像動態重構。

1.1 單目圖像的人體二維姿態估計

對多媒體技術中單攝像機拍攝的單目圖像中的人體二維姿態進行估計時，采用基于部件檢測器的二維肢體檢測算法，通過優化的形狀上下文采集人體不同肢體的特征，再對獲取的特征實施離線學習，訓練對應的分類器，檢測目標人體的姿態，獲取相關部位的檢測概率，預測出人體不同肢體部位的位置。通過依據部件的方法，基于人體樹狀模型，將人體看成是15個肢體部位形成的總體，分別對15個部位實施訓練和檢測[2]，獲取準確的人體二維姿態預測結果。將人體各肢體部位看成是一個部件，其狀態描述為[li=pi，θi，si]。[pi=（xi，yi）]用于描述第[i]個部件的中心在圖像