在軌人體測(cè)量學(xué)參數(shù)無(wú)標(biāo)記視覺(jué)測(cè)量方法研究.pdf

1、我國(guó)載人航天工程的發(fā)展要求對(duì)空間環(huán)境下人的動(dòng)作習(xí)慣與身體條件進(jìn)行分析?？臻g環(huán)境下人體測(cè)量學(xué)參數(shù)的獲取是分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文研究了無(wú)標(biāo)記視覺(jué)方法獲取人體測(cè)量學(xué)參數(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。
　　航天任務(wù)對(duì)測(cè)量設(shè)備的體積、功耗、操作的便捷性有著特殊的要求。本文的技術(shù)路線是利用雙目相機(jī)對(duì)人體進(jìn)行三維重建，進(jìn)而獲取人的身高、圍度、占位空間、人體姿態(tài)等人體測(cè)量學(xué)參數(shù)。地面實(shí)驗(yàn)證明，本系統(tǒng)無(wú)需標(biāo)記點(diǎn)，精度高、操作簡(jiǎn)便且體積、功耗小，能夠滿足航天需求。

2、>　　針對(duì)三維重建問(wèn)題，本文分別研究了適用于動(dòng)態(tài)與靜態(tài)物體的三維重建方法。動(dòng)態(tài)物體三維重建方法適用于運(yùn)動(dòng)的人體，采用雙相機(jī)—單投影模式，投影儀投射紅外隨機(jī)光斑增加目標(biāo)表面紋理，雙相機(jī)采集單幀圖像進(jìn)行密集立體匹配，從而獲取場(chǎng)景深度信息。靜態(tài)物體三維重建方法同樣采用雙相機(jī)—單投影模式，但投影儀投射的是編碼結(jié)構(gòu)光，相機(jī)采集多幀圖像進(jìn)行解碼與匹配。該方法精度明顯高于單幀采集，適用于標(biāo)準(zhǔn)人體建模。
　　完整的人體模型獲取需要多角度采集，對(duì)多

3、個(gè)角度的點(diǎn)云拼接涉及到相機(jī)位姿求解問(wèn)題。本文討論了兩種點(diǎn)云拼接方法，包括基于點(diǎn)云特征的拼接方法和編碼標(biāo)記點(diǎn)輔助的拼接方法。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)討論了兩種方法的精度，并且分析了其特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，理想情況下兩種方法都能夠達(dá)到較高的精度。基于點(diǎn)云特征的拼接方法依賴于點(diǎn)云公共部分和初值，編碼標(biāo)記點(diǎn)輔助的方法需要設(shè)置特制標(biāo)記點(diǎn)，但不需要初值，且標(biāo)記點(diǎn)提取算法魯棒性高。對(duì)于人體三維重建，點(diǎn)云的公共部分較小，需要通過(guò)編碼標(biāo)記點(diǎn)輔助。
　　本文同時(shí)研

4、究了由人體三維模型獲取人體測(cè)量學(xué)參數(shù)的技術(shù)途徑，并通過(guò)設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與對(duì)比實(shí)驗(yàn)對(duì)方法精度進(jìn)行評(píng)價(jià)。身高與圍度的測(cè)量直接與三維重建精度有關(guān)。實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行三維重建驗(yàn)證精度。人體占位空間的計(jì)算采用主元素分析法構(gòu)建最小外接立方體，與全局搜索方法對(duì)比誤差在1％以內(nèi)。人體姿態(tài)估計(jì)采用基于模型匹配的方式，給出了骨架驅(qū)動(dòng)人體的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了與基于慣性傳感器的姿態(tài)測(cè)量方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
　　本文給出了無(wú)標(biāo)記方法獲取人體測(cè)量學(xué)參數(shù)的完整技術(shù)路徑