專利名稱：一種基于圖形分析的肘部定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于圖形分析的肘部定位方法。
背景技術(shù)：
在涉及到人體上肢運(yùn)動(dòng)分析的應(yīng)用中，準(zhǔn)確定位肘關(guān)節(jié)位置是確定上肢姿態(tài)的關(guān)鍵因素。目前常用的基于圖像分析的肘部定位方法要對連續(xù)圖片進(jìn)行一系列處理，通常包括上肢運(yùn)動(dòng)檢測、骨架提取、剪枝、平滑擬合、曲率計(jì)算，最后由曲率最大點(diǎn)結(jié)合人體上肢的幾何結(jié)構(gòu)來確定肘關(guān)節(jié)位置。但是上述方法對于骨架的局部突變非常敏感，實(shí)際應(yīng)用中，由于上肢服飾的運(yùn)動(dòng)以及局部光影變化，再加上手部本身形態(tài)的復(fù)雜性，導(dǎo)致在肘部定位時(shí)極易出現(xiàn)系統(tǒng)性誤差。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生以及降低對局部突變的敏感性的基于圖形分析的肘部定位方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基于圖形分析的肘部定位方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟1)提取上肢運(yùn)動(dòng)檢測結(jié)果的Sl階段對視頻流或連續(xù)圖片進(jìn)行上肢運(yùn)動(dòng)檢測得到相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果，從而完成初始數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，然后進(jìn)入下一步S2階段；2)進(jìn)行骨架提取的S2階段針對上述結(jié)果進(jìn)行骨架提取，從而得到骨架形式的圖形數(shù)據(jù)，完成骨架提取后進(jìn)入下一步S3階段；3)對骨架進(jìn)行剪枝的S3階段對骨架進(jìn)行剪枝以得到單一主干，然后進(jìn)入下一步 S4階段；4)對主干進(jìn)行旋轉(zhuǎn)擬合的S4階段使用帶旋轉(zhuǎn)的拋物線擬合的方法對所述的主干進(jìn)行擬合從而得到擬合曲線，然后進(jìn)入下一步S5階段；5)確定肘關(guān)節(jié)位置的S5階段依據(jù)肘關(guān)節(jié)的相應(yīng)特征，在擬合曲線上利用曲率確定肘關(guān)節(jié)的位置，至此整個(gè)過程結(jié)束。在S2階段中，所述的進(jìn)行骨架提取的具體做法是在matlab中利用bwmorph函數(shù)
來完成。在S5階段中，所述的確定肘關(guān)節(jié)位置的具體方法是通常在上肢運(yùn)動(dòng)過程中，肘關(guān)節(jié)是上肢彎曲的拐點(diǎn)，在擬合骨架曲線上就表現(xiàn)為曲率最大的點(diǎn)，所以這里通過求擬合曲線上曲率的最大值來確定肘關(guān)節(jié)的位置。對于曲率其計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種基于圖形分析的肘部定位方法，其特征在于所述的基于圖形分析的肘部定位方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟1)提取上肢運(yùn)動(dòng)檢測結(jié)果的Si階段對視頻流或連續(xù)圖片進(jìn)行上肢運(yùn)動(dòng)檢測得到相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果，從而完成初始數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，然后進(jìn)入下一步S2階段；2)進(jìn)行骨架提取的S2階段針對上述結(jié)果進(jìn)行骨架提取，從而得到骨架形式的圖形數(shù)據(jù)，完成骨架提取后進(jìn)入下一步S3階段；3)對骨架進(jìn)行剪枝的S3階段對骨架進(jìn)行剪枝以得到單一主干，然后進(jìn)入下一步S4 階段；4)對主干進(jìn)行旋轉(zhuǎn)擬合的S4階段使用帶旋轉(zhuǎn)的拋物線擬合的方法對所述的主干進(jìn)行擬合，從而得到擬合曲線，然后進(jìn)入下一步S5階段；5)確定肘關(guān)節(jié)位置的S5階段依據(jù)肘關(guān)節(jié)的相應(yīng)特征，在擬合曲線上利用曲率確定肘關(guān)節(jié)的位置，至此整個(gè)過程結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖形分析的肘部定位方法，其特征在于在S2階段中， 所述的進(jìn)行骨架提取的具體做法是在matlab中利用bwmorph函數(shù)來完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖形分析的肘部定位方法，其特征在于在S5階段中， 所述的確定肘關(guān)節(jié)位置的具體方法是通過求擬合曲線上曲率的最大值來確定肘關(guān)節(jié)的位置，對于曲率其計(jì)算公式為 曲率K的最大值在擬合曲線上對應(yīng)的位置即為肘關(guān)節(jié)的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖形分析的肘部定位方法，其特征在于所述的S4階段對主干進(jìn)行旋轉(zhuǎn)擬合的方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟1)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的S41階段對坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)就是保持曲線不動(dòng)，將參考坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)一定的角度，形成旋轉(zhuǎn)后的新坐標(biāo)系，然后進(jìn)入下一步S42階段；2)對主干進(jìn)行拋物線擬合的S42階段使用拋物線對骨架主干進(jìn)行擬合，擬合完成后， 進(jìn)入下一步S43階段；3)計(jì)算擬合品質(zhì)因數(shù)的S43階段利用得到的擬合曲線，計(jì)算本次擬合的擬合品質(zhì)因數(shù)，然后進(jìn)入下一步S44階段；4)判斷是否已旋轉(zhuǎn)90度的S44階段本階段判斷所旋轉(zhuǎn)的角度是否達(dá)到90度，如果判斷結(jié)果為“是”，則進(jìn)入下一步S45階段，否則回到S41入口處，重新進(jìn)入S41階段；5)尋找最佳擬合結(jié)果的S45階段通過比較擬合品質(zhì)因數(shù)中的擬合標(biāo)準(zhǔn)差，找出擬合標(biāo)準(zhǔn)差最小時(shí)的擬合，該次擬合即為最佳擬合結(jié)果，本過程到此結(jié)束。
全文摘要
一種基于圖形分析的肘部定位方法。其包括下列步驟1)提取上肢運(yùn)動(dòng)檢測結(jié)果的S1階段對視頻流進(jìn)行上肢運(yùn)動(dòng)檢測得到相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果；2)進(jìn)行骨架提取的S2階段針對上述結(jié)果進(jìn)行骨架提?。?)對骨架進(jìn)行剪枝的S3階段對骨架進(jìn)行剪枝以得到單一主干；4)對主干進(jìn)行旋轉(zhuǎn)擬合的S4階段使用帶旋轉(zhuǎn)的拋物線擬合的方法對主干進(jìn)行擬合；5)確定肘關(guān)節(jié)位置的S5階段依據(jù)肘關(guān)節(jié)的相應(yīng)特征，在擬合曲線上利用曲率確定肘關(guān)節(jié)的位置。本發(fā)明提供的肘部定位方法的關(guān)鍵就是利用旋轉(zhuǎn)提高拋物線的擬合效果，同時(shí)拋物線具有曲率最大的點(diǎn)唯一的優(yōu)點(diǎn)，這樣就可以在一定程度上克服系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生以及降低對局部突變的敏感性。
文檔編號(hào)G06T7/20GK102289818SQ20111021144
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者龐楓騫, 張良 申請人:中國民航大學(xué)