【摘要】：運(yùn)動(dòng)捕捉(Motion Capture)是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究課題之一,旨在基于多個(gè)不同視角的同步相機(jī)陣列恢復(fù)人體運(yùn)動(dòng)過程中的三維模型和細(xì)節(jié)特征,在虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)、數(shù)字動(dòng)畫、影視制作等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。當(dāng)前主流的基于同步相機(jī)陣列的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)雖然在三維模型重建方面取得了一些較好的成果,但主要存在三方面的問題:普通設(shè)備無法進(jìn)行多個(gè)視角連續(xù)高速捕獲的數(shù)據(jù)獲取需求;不能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)分割,需要手動(dòng)摳取大量的Mask作為輸入;往往受制于內(nèi)存大小限制而無法獲得高精度的重建效果。本文基于浙江大學(xué)人體反射場高性能捕獲系統(tǒng),通過其同步高速采集的視頻序列,進(jìn)行運(yùn)動(dòng)人體三維模型重建。首先,我們?cè)O(shè)計(jì)并搭建了一套完備的基于同步攝像機(jī)陣列的自動(dòng)人體三維重建系統(tǒng),涵蓋了數(shù)據(jù)采集和標(biāo)定、自動(dòng)分割、構(gòu)建VisualHull可見外殼、深度恢復(fù)、點(diǎn)云采樣和三維模型重建等模塊。其次,提出了一個(gè)結(jié)合顏色、紋理、對(duì)比度和邊緣等多線索的自動(dòng)前景分割方法:先在灰度空間利用背景差分進(jìn)行前景初始化,其次用Graph Cuts得到初步的分割結(jié)果,最后應(yīng)用Background Cut降低背景區(qū)域的對(duì)比度,將三種方法的優(yōu)點(diǎn)很好地結(jié)合起來。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,我們?cè)O(shè)計(jì)搭建的軟件系統(tǒng)合理有效,不僅能夠恢復(fù)出高精度的深度結(jié)果和獲得密度可控的點(diǎn)云采樣,而且能夠穩(wěn)定地重建出細(xì)節(jié)突出、表面平滑的人體運(yùn)動(dòng)三維模型。所提出的多線索分割算法,相比其他分割方法,能夠有效降低光照和前背景顏色相似對(duì)分割的影響,實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的前景自動(dòng)分割,為自動(dòng)的人體三維模型重建奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:Motion capture (Motion Capture) is one of the basic research topics in the field of computer vision. It is designed to restore three-dimensional model and detail features in the process of human motion based on the synchronous camera array of multiple different perspectives. It is widely used in the fields of virtual reality (Virtual Reality), digital animation, shadow production and so on. Although the motion recovery of the step camera array has achieved some good results in the reconstruction of 3D model, there are three main problems: the ordinary device can not carry out the data acquisition demand from multiple views and continuous high-speed capture; it is not able to realize automatic segmentation, so it is necessary to manually pick a large number of Mask as input; often it is subject to memory. In this paper, based on the high performance capture system of the human reflection field of Zhejiang University, this paper reconstructs the 3D model of the moving human body through the video sequence collected synchronously and high-speed. Firstly, we designed and built a complete set of automatic 3D reconstruction system based on the same step camera array. It includes data acquisition and calibration, automatic segmentation, construction of VisualHull visible shell, depth recovery, point cloud sampling and 3D model reconstruction. Secondly, a multi clue automatic foreground segmentation method, which combines color, texture, contrast and edge, is proposed. First, foreground is initialized with background difference in gray space, followed by Gr APH Cuts obtains the initial segmentation results, and finally uses Background Cut to reduce the contrast of the background area, and combines the advantages of the three methods well. The experimental results show that the software system we designed is reasonable and effective, not only can restore the high precision of the depth of the fruit and obtain the density controlled point cloud sampling, but also can be used. The proposed multi cues segmentation algorithm, compared with other segmentation methods, can effectively reduce the influence of light and background color similarity on segmentation, and realize high quality automatic segmentation of foreground, which lays the foundation for the reconstruction of self moving 3D model of human body.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

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