本發(fā)明涉及機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的方法及其裝置。

背景技術(shù)：

機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的一個(gè)重要分支，機(jī)器學(xué)習(xí)就是讓機(jī)器通過(guò)已知的樣本來(lái)學(xué)習(xí)樣本間的內(nèi)在規(guī)律。

在機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用中，利用人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本來(lái)進(jìn)行人體行為識(shí)別、人體骨架線識(shí)別等操作的應(yīng)用越來(lái)越多。由于常用的機(jī)器學(xué)習(xí)至少需要幾十萬(wàn)的樣本集，如此多的樣本，若僅通過(guò)人工構(gòu)造的話，耗時(shí)耗力，且效率低下。

因此，如何提供一種提高樣本構(gòu)造效率的構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的方法及其裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的方法及其裝置，能夠通過(guò)建立的骨骼模型生成大量的人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本，節(jié)省人力，構(gòu)造效率高。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的方法，包括：

步驟s101：依據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)構(gòu)建骨骼模型；

步驟s102：構(gòu)建所述骨骼模型內(nèi)關(guān)節(jié)間的若干個(gè)運(yùn)動(dòng)模型，每個(gè)所述運(yùn)動(dòng)模型對(duì)應(yīng)一種預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作，且所述運(yùn)動(dòng)模型包括其對(duì)應(yīng)的人體動(dòng)作下各個(gè)關(guān)節(jié)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)關(guān)系；

步驟s103：依據(jù)所述運(yùn)動(dòng)模型渲染骨骼動(dòng)畫，得到各種所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像；調(diào)整觀察視野，重復(fù)本步驟的操作，得到所述骨骼模型在各個(gè)觀察視野下的動(dòng)畫圖像并保存；

步驟s104：調(diào)整所述骨骼模型的參數(shù)，返回步驟s102，直至得到全部預(yù)設(shè)參數(shù)下的骨骼模型對(duì)應(yīng)的動(dòng)畫圖像后進(jìn)入步驟s105；

步驟s105：依據(jù)獲得的動(dòng)畫圖像提取真值數(shù)據(jù)，所述真值數(shù)據(jù)及所述動(dòng)畫圖像即為人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本。

優(yōu)選地，所述步驟s101的過(guò)程具體為：

構(gòu)建人體模型；

設(shè)置所述人體模型中的人體骨骼參數(shù)；

建立所述人體模型與骨骼間的蒙皮關(guān)系，得到所述骨骼模型。

優(yōu)選地，步驟s102的過(guò)程具體為：

確定所述骨骼模型內(nèi)各個(gè)關(guān)節(jié)的聯(lián)動(dòng)關(guān)系；

確定各個(gè)所述關(guān)節(jié)的自由度；

依據(jù)所述自由度和所述聯(lián)動(dòng)關(guān)系，確定每種所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作對(duì)應(yīng)的各個(gè)所述關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)矩陣t；

將臀部關(guān)節(jié)作為根關(guān)節(jié)，確定各個(gè)所述關(guān)節(jié)之間的父子關(guān)系；

依據(jù)所述旋轉(zhuǎn)矩陣以及所述父子關(guān)系計(jì)算各種所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作前后各個(gè)所述關(guān)節(jié)的絕對(duì)坐標(biāo)。

優(yōu)選地，步驟s103中，所述依據(jù)所述運(yùn)動(dòng)模型渲染骨骼動(dòng)畫，得到各種所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像的過(guò)程具體為：

依據(jù)所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作前后各個(gè)所述關(guān)節(jié)的絕對(duì)坐標(biāo)，確定所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作過(guò)程中各個(gè)所述關(guān)節(jié)的變化角度范圍；

依據(jù)所述變化角度范圍，將預(yù)設(shè)角度的變化作為一幀，確定每個(gè)所述關(guān)節(jié)在所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作過(guò)程中的幀數(shù)；

依據(jù)各個(gè)所述關(guān)節(jié)的父子關(guān)系，在每個(gè)父關(guān)節(jié)更新一幀后，遍歷所述父關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的子關(guān)節(jié)的全部幀圖像；

將遍歷后得到的全部圖像進(jìn)行匯總，得到所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像；重復(fù)上述操作，得到各種所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像。

優(yōu)選地，所述觀察視野包括所述初始人體姿態(tài)模型的前方視野、后方視野、左側(cè)視野、右側(cè)視野、上方視野和下方視野。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的裝置，包括：

骨骼構(gòu)建模塊，用于預(yù)設(shè)參數(shù)構(gòu)建骨骼模型；

運(yùn)動(dòng)模型構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建所述骨骼模型內(nèi)關(guān)節(jié)間的若干個(gè)運(yùn)動(dòng)模型，每個(gè)所述運(yùn)動(dòng)模型對(duì)應(yīng)一種預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作，且所述運(yùn)動(dòng)模型包括其對(duì)應(yīng)的人體動(dòng)作下各個(gè)關(guān)節(jié)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)關(guān)系；

動(dòng)畫生成模塊，用于依據(jù)所述運(yùn)動(dòng)模型渲染骨骼動(dòng)畫，得到各種所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像；調(diào)整觀察視野，重復(fù)上述渲染操作，得到所述骨骼模型在各個(gè)觀察視野下的動(dòng)畫圖像并保存，觸發(fā)骨骼參數(shù)調(diào)整模塊；

所述骨骼參數(shù)調(diào)整模塊，用于調(diào)整所述骨骼模型的參數(shù)，觸發(fā)所述骨骼構(gòu)建模塊，直至得到全部預(yù)設(shè)參數(shù)下的骨骼模型對(duì)應(yīng)的動(dòng)畫圖像后觸發(fā)真值提取模塊；

所述真值提取模塊，用于依據(jù)獲得的動(dòng)畫圖像提取真值數(shù)據(jù)，所述真值數(shù)據(jù)及所述動(dòng)畫圖像即為人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本。

優(yōu)選地，所述骨骼構(gòu)建模塊具體包括：

初始構(gòu)建單元，用于構(gòu)建人體模型；

參數(shù)調(diào)整單元，用于設(shè)置所述人體模型中的人體骨骼參數(shù)；

蒙皮建立單元，用于建立所述人體模型與骨骼間的蒙皮關(guān)系，得到所述骨骼模型。

優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)模型構(gòu)建模塊具體包括：

關(guān)節(jié)鏈確定單元，用于確定所述骨骼模型內(nèi)各個(gè)關(guān)節(jié)的聯(lián)動(dòng)關(guān)系；

自由度確定單元，用于確定各個(gè)所述關(guān)節(jié)的自由度；

旋轉(zhuǎn)矩陣確定單元，用于依據(jù)所述自由度和所述聯(lián)動(dòng)關(guān)系，確定每種所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作對(duì)應(yīng)的各個(gè)所述關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)矩陣t；

關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)確定單元，用于將臀部關(guān)節(jié)作為根關(guān)節(jié)，確定各個(gè)所述關(guān)節(jié)之間的父子關(guān)系；

絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算單元，用于依據(jù)所述旋轉(zhuǎn)矩陣以及所述父子關(guān)系計(jì)算各種所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作前后各個(gè)所述關(guān)節(jié)的絕對(duì)坐標(biāo)。

優(yōu)選地，所述動(dòng)畫生成模塊具體包括：

變化范圍確定單元，用于依據(jù)所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作前后各個(gè)所述關(guān)節(jié)的絕對(duì)坐標(biāo)，確定所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作過(guò)程中各個(gè)所述關(guān)節(jié)的變化角度范圍；

幀率分配單元，用于依據(jù)所述變化角度范圍，將預(yù)設(shè)角度的變化作為一幀，確定每個(gè)所述關(guān)節(jié)在所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作過(guò)程中的幀數(shù)；

遍歷單元，用于依據(jù)各個(gè)所述關(guān)節(jié)的父子關(guān)系，在每個(gè)父關(guān)節(jié)更新一幀后，遍歷所述父關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的子關(guān)節(jié)的全部幀圖像；將遍歷后得到的全部圖像進(jìn)行匯總，得到所述預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像。

本發(fā)明提供了一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的方法及其裝置，建立骨骼模型以及骨骼模型中關(guān)節(jié)間的運(yùn)動(dòng)模型后，依據(jù)人體動(dòng)作下各個(gè)關(guān)節(jié)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)關(guān)系，渲染得到在各種人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像，然后調(diào)整觀察視野以及骨骼模型的參數(shù)重復(fù)上述操作，從而得到不同人體動(dòng)作下、不同觀察視野以及不同體型的骨骼模型的動(dòng)畫圖像，之后將該動(dòng)畫圖像以及從該動(dòng)畫圖像內(nèi)提取的真值數(shù)據(jù)作為人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本?？梢?，本發(fā)明不需要人工構(gòu)造，且能夠一次建立大量的數(shù)據(jù)樣本，節(jié)省人力，構(gòu)造效率高。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的方法的過(guò)程的流程圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種具體的骨骼模型示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的一種人體上肢關(guān)節(jié)自由度分析中坐標(biāo)軸的設(shè)置示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心是提供一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的方法及其裝置，能夠通過(guò)建立的骨骼模型生成大量的人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本，節(jié)省人力，構(gòu)造效率高。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供了一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的方法，參見圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的方法的過(guò)程的流程圖；該方法包括：

步驟s101：依據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)構(gòu)建骨骼模型；

可以理解的是，這里的骨骼模型指的是由相互連接的骨骼組成的骨架結(jié)構(gòu)，包括人體骨骼與人體蒙皮以及蒙皮關(guān)系。這里可以通過(guò)3dmax或makehuman等軟件工具生成人體模型。

具體的，步驟s101的過(guò)程具體為：

構(gòu)建人體模型；

設(shè)置人體模型中的人體骨骼參數(shù)；

建立人體模型與骨骼間的蒙皮關(guān)系，得到骨骼模型。

另外，由于骨骼越接近于人體骨骼，當(dāng)骨骼運(yùn)動(dòng)時(shí)，蒙皮會(huì)越真實(shí)；但與此同時(shí)也有一些弊端，骨骼的數(shù)據(jù)越多，設(shè)計(jì)骨骼運(yùn)動(dòng)時(shí)，蒙皮產(chǎn)生的畸變?cè)絿?yán)重。因此建立骨骼模型時(shí)，盡量只保留大骨；當(dāng)建立人體的局部細(xì)節(jié)時(shí)，如建立手勢(shì)的模型時(shí)，可以多增加一些手指的關(guān)節(jié)。參見圖2所示，圖2為本發(fā)明提供的一種具體的骨骼模型示意圖。

步驟s102：構(gòu)建骨骼模型內(nèi)關(guān)節(jié)間的若干個(gè)運(yùn)動(dòng)模型，每個(gè)運(yùn)動(dòng)模型對(duì)應(yīng)一種預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作，且運(yùn)動(dòng)模型包括其對(duì)應(yīng)的人體動(dòng)作下各個(gè)關(guān)節(jié)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)關(guān)系；

步驟s103：依據(jù)運(yùn)動(dòng)模型渲染骨骼動(dòng)畫，得到各種預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像；調(diào)整觀察視野，重復(fù)本步驟的操作，得到骨骼模型在各個(gè)觀察視野下的動(dòng)畫圖像并保存；

步驟s104：調(diào)整骨骼模型的參數(shù)，返回步驟s102，直至得到全部預(yù)設(shè)參數(shù)下的骨骼模型對(duì)應(yīng)的動(dòng)畫圖像后進(jìn)入步驟s105；

由于實(shí)際情況中，人的體型千差萬(wàn)別，因此需要設(shè)計(jì)不同的人體模型，最好包括：男、女、老、少、青年等各種組合下的人體模型。該目的可通過(guò)調(diào)整骨骼模型的參數(shù)實(shí)現(xiàn)。

步驟s105：依據(jù)獲得的動(dòng)畫圖像提取真值groundtrue數(shù)據(jù)，真值數(shù)據(jù)及動(dòng)畫圖像即為人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本。

其中，groundtrue數(shù)據(jù)的提取具體根據(jù)不同的識(shí)別應(yīng)用需要進(jìn)行，例如：人體骨架線提取中，可獲取每幅圖像的人體骨架數(shù)據(jù)；在人體行為識(shí)別中，可獲取每幅圖像的行為標(biāo)簽；在人體姿態(tài)識(shí)別中，可獲取每幅圖像的姿態(tài)數(shù)據(jù)。

具體的，步驟s102的過(guò)程具體為：

步驟s201：確定骨骼模型內(nèi)各個(gè)關(guān)節(jié)的聯(lián)動(dòng)關(guān)系；

步驟s202：確定各個(gè)關(guān)節(jié)的自由度；

步驟s203：依據(jù)自由度和聯(lián)動(dòng)關(guān)系，確定每種預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作對(duì)應(yīng)的各個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)矩陣t；

步驟s204：將臀部關(guān)節(jié)作為根關(guān)節(jié)，確定各個(gè)關(guān)節(jié)之間的父子關(guān)系；

步驟s205：依據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣以及父子關(guān)系計(jì)算各種預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作前后各個(gè)關(guān)節(jié)的絕對(duì)坐標(biāo)。

其中，這里的旋轉(zhuǎn)矩陣即指的是步驟s102中提到的相對(duì)旋轉(zhuǎn)關(guān)系。

可以理解的是，運(yùn)動(dòng)學(xué)是一種較好的控制技術(shù)，通過(guò)把運(yùn)動(dòng)骨骼作為剛體，改變不同部分的狀態(tài)，就可以對(duì)運(yùn)動(dòng)加以控制。在動(dòng)畫控制技術(shù)中，正向運(yùn)動(dòng)學(xué)和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)用相當(dāng)廣泛，是一種控制骨骼運(yùn)動(dòng)的有效方法。其中，本發(fā)明步驟s102中優(yōu)選采用正向運(yùn)動(dòng)學(xué)，正向運(yùn)動(dòng)學(xué)是通過(guò)設(shè)置不同骨骼的旋轉(zhuǎn)角，得到各個(gè)肢體的位置。其核心是：父關(guān)節(jié)帶動(dòng)子關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，即父關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)后，其子關(guān)節(jié)一定會(huì)旋轉(zhuǎn)和父關(guān)節(jié)相同的角度。

人體骨骼運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有相連的骨骼才會(huì)相互影響。步驟s201中，根據(jù)人體的常見的運(yùn)行，可以將人體骨骼模型分為6個(gè)部分：頭部運(yùn)動(dòng)+四肢運(yùn)動(dòng)+腰部運(yùn)動(dòng)，建立關(guān)節(jié)之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，即關(guān)節(jié)鏈如下：

頭部運(yùn)動(dòng)：head(頭部)-＞neck(脖子)-＞spine(脊椎上部分)；

腰部運(yùn)動(dòng)：spine1(脊椎下部分)-＞lowerback(肚子)-＞hips(臀部)；

左上肢運(yùn)動(dòng)：left_hand(左手)-＞left_forearm(左前臂)-＞left_arm(左上臂)-＞left_shoulder(左肩膀)；

右上肢運(yùn)動(dòng)：right_hand(右手)-＞right_forearm(右前臂)-＞right_arm(右上臂)-＞right_shoulder(右肩膀)；

左下肢運(yùn)動(dòng)：left_foot(左腳)-＞left_leg(左小腿)-＞left_upleg(左上腿)-＞left_hips(左臀)；

右下肢運(yùn)動(dòng)：right_foot(右腳)-＞right_leg(右小腿)-＞right_upleg(右上腿)-＞right_hips(右臀)。

當(dāng)然，關(guān)節(jié)之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系是基于骨骼模型的具體結(jié)構(gòu)以及關(guān)節(jié)間的父子關(guān)系建立的，以上僅為一種具體的實(shí)現(xiàn)方式，本發(fā)明并不限定關(guān)節(jié)間的具體聯(lián)動(dòng)關(guān)系的內(nèi)容。

步驟s202中，為了很好的表達(dá)關(guān)節(jié)鏈的運(yùn)動(dòng)，我們?cè)O(shè)計(jì)各個(gè)關(guān)節(jié)的自由度。根據(jù)實(shí)際情況，人體關(guān)節(jié)應(yīng)該只可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，不可以進(jìn)行平移變換。因此各個(gè)關(guān)節(jié)最多有3個(gè)自由度，并且全部是旋轉(zhuǎn)自由度。具體可采用euler’srotation(歐拉旋轉(zhuǎn))來(lái)表達(dá)關(guān)節(jié)的自由度。

在自由度的確定過(guò)程中，具體可設(shè)置坐標(biāo)軸為右手坐標(biāo)系，即沿骨骼方向?yàn)閥方向；旋轉(zhuǎn)順序?yàn)椋篹ulerxyz。參見圖3所示，圖3為本發(fā)明提供的一種人體上肢關(guān)節(jié)自由度分析中坐標(biāo)軸的設(shè)置示意圖。

步驟s203中，為方便理解，以人體上肢為例。由于肩膀只有3個(gè)自由度，肘彎有1個(gè)自由度，手腕有3個(gè)自由度。假設(shè)肩膀的自由度為，(αs，βs，γs)胳膊肘的自由度為(0，βe，0)，手腕的自由度為(αw，βw，γw)，則其旋轉(zhuǎn)矩陣分別為ts，te，tw。其中：

其中，其他關(guān)節(jié)可類比上述旋轉(zhuǎn)矩陣的獲得方式。

需要注意的是，本步驟中的動(dòng)作模型需要盡可能涵蓋全部人類常見的動(dòng)作，例如，彎腰、蹲下、坐、站立等。每個(gè)人體動(dòng)作均對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)的一組旋轉(zhuǎn)矩陣，不同的人體動(dòng)作對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)矩陣不同。

另外，由于人體模型中，各個(gè)關(guān)節(jié)是呈樹狀形式的，即：整個(gè)人體模型有一個(gè)根節(jié)點(diǎn)，即hips(臀部)，圍繞此節(jié)點(diǎn)，產(chǎn)生子節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)再產(chǎn)生自身子節(jié)點(diǎn)。如：hips(臀部)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生lefthips(左臀部)、righthips(右臀部)和lowerback(肚子)；其中l(wèi)efthips(左臀部)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)leftupleg(左上腿)；righthips(右臀部)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)right_upleg(右上腿)。當(dāng)計(jì)算各個(gè)關(guān)節(jié)的絕對(duì)坐標(biāo)時(shí)，需要先計(jì)算其父節(jié)點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)。

步驟s204中，以圖2的人體上肢為例，假設(shè)運(yùn)動(dòng)前，肩膀的絕對(duì)坐標(biāo)為xs，胳膊肘的絕對(duì)坐標(biāo)為xe，手腕的絕對(duì)坐標(biāo)為xw，運(yùn)動(dòng)后，肩膀的絕對(duì)坐標(biāo)為xs’，胳膊肘的絕對(duì)坐標(biāo)為x’e，手腕的絕對(duì)坐標(biāo)為x’w，則：

x’e＝xe

x’e＝ts*xe+xs

x’w＝te*x’e+x’s

依據(jù)上述方式，類比可得到全部關(guān)節(jié)的在相應(yīng)的人體動(dòng)作前后的絕對(duì)坐標(biāo)，依據(jù)該絕對(duì)坐標(biāo)，可以得到各種人體動(dòng)作前后的靜態(tài)圖像以及各個(gè)關(guān)節(jié)的角度變化范圍。

進(jìn)一步可知，步驟s103中，依據(jù)運(yùn)動(dòng)模型渲染骨骼動(dòng)畫，得到各種預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像的過(guò)程具體為：

步驟s301：依據(jù)預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作前后各個(gè)關(guān)節(jié)的絕對(duì)坐標(biāo)，確定預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作過(guò)程中各個(gè)關(guān)節(jié)的變化角度范圍；

步驟s302：依據(jù)變化角度范圍，將預(yù)設(shè)角度的變化作為一幀，確定每個(gè)關(guān)節(jié)在預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作過(guò)程中的幀數(shù)；

步驟s303：依據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)的父子關(guān)系，在每個(gè)父關(guān)節(jié)更新一幀后，遍歷父關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的子關(guān)節(jié)的全部幀圖像；

步驟s304：將遍歷后得到的全部圖像進(jìn)行匯總，得到預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像；重復(fù)上述操作，得到各種預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像。

可以理解的是，想要得到人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本，不能僅依據(jù)動(dòng)作前后的靜態(tài)圖像，而是要生成骨骼動(dòng)畫。生成骨骼動(dòng)畫的過(guò)程中，由于每個(gè)關(guān)節(jié)均有一個(gè)角度變化的范圍，例如-30°～50°，則此時(shí)若將8°的變化作為一幀圖像的話，可將該關(guān)節(jié)在上述人體動(dòng)作中的移動(dòng)分解為10幀圖像，即該關(guān)節(jié)在上述人體動(dòng)作中的幀數(shù)為10，同理，可得到全部關(guān)節(jié)的幀數(shù)，并完成全部關(guān)節(jié)的幀數(shù)分解。由于關(guān)節(jié)間具有父子聯(lián)動(dòng)關(guān)系，故需要依據(jù)父子關(guān)系進(jìn)行聯(lián)動(dòng)遍歷。例如，以左上肢為例來(lái)說(shuō)明，假設(shè)肩膀的幀數(shù)為10，胳膊肘的幀數(shù)為10，手腕的幀數(shù)為10，若當(dāng)前肩膀更新一幀，則胳膊肘的10幀需要全部遍歷一遍，在此過(guò)程中，胳膊肘每更新一幀，手腕也要全部遍歷一遍，具體的，假設(shè)當(dāng)前幀為第n幀，則：

當(dāng)前左上肢的幀數(shù)narm＝n％(10*10*10)；

當(dāng)前肩膀的幀數(shù)nshoulder＝narm/(10*10)；

當(dāng)前胳膊肘的幀數(shù)為nelbow＝(narm％(10*10))/10；

當(dāng)前手腕的幀數(shù)為nwrist＝(narm％(10*10))％10。

另外，為了確保獲得動(dòng)畫圖像的完整性，需要調(diào)整觀察視野，盡量均勻的在骨骼模型的各個(gè)方位采集圖像并保存，作為優(yōu)選地，觀察視野包括初始人體姿態(tài)模型的前方視野、后方視野、左側(cè)視野、右側(cè)視野、上方視野和下方視野。

本發(fā)明提供了一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的方法，建立骨骼模型以及骨骼模型中關(guān)節(jié)間的運(yùn)動(dòng)模型后，依據(jù)人體動(dòng)作前后的各個(gè)關(guān)節(jié)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)關(guān)系，渲染得到在各種人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像，然后調(diào)整觀察視野以及骨骼模型的參數(shù)重復(fù)上述操作，從而得到不同人體動(dòng)作下、不同觀察視野以及不同體型的骨骼模型的動(dòng)畫圖像，之后將該動(dòng)畫圖像以及從該動(dòng)畫圖像內(nèi)提取的真值數(shù)據(jù)作為人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本?？梢?，本發(fā)明不需要人工構(gòu)造，且能夠一次建立大量的數(shù)據(jù)樣本，節(jié)省人力，構(gòu)造效率高。

本發(fā)明還提供了一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的裝置，參見圖4所示，圖4為本發(fā)明提供的一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置包括：

骨骼構(gòu)建模塊1，用于預(yù)設(shè)參數(shù)構(gòu)建骨骼模型；

運(yùn)動(dòng)模型構(gòu)建模塊2，用于構(gòu)建骨骼模型內(nèi)關(guān)節(jié)間的若干個(gè)運(yùn)動(dòng)模型，每個(gè)運(yùn)動(dòng)模型對(duì)應(yīng)一種預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作，且運(yùn)動(dòng)模型包括其對(duì)應(yīng)的人體動(dòng)作下各個(gè)關(guān)節(jié)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)關(guān)系；

動(dòng)畫生成模塊3，用于依據(jù)運(yùn)動(dòng)模型渲染骨骼動(dòng)畫，得到各種預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像；調(diào)整觀察視野，重復(fù)上述渲染操作，得到骨骼模型在各個(gè)觀察視野下的動(dòng)畫圖像并保存，觸發(fā)骨骼參數(shù)調(diào)整模塊4；

骨骼參數(shù)調(diào)整模塊4，用于調(diào)整骨骼模型的參數(shù)，觸發(fā)骨骼構(gòu)建模塊1，直至得到全部預(yù)設(shè)參數(shù)下的骨骼模型對(duì)應(yīng)的動(dòng)畫圖像后觸發(fā)真值提取模塊5；

真值提取模塊5，用于依據(jù)獲得的動(dòng)畫圖像提取真值數(shù)據(jù)，真值數(shù)據(jù)及動(dòng)畫圖像即為人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本。

其中，骨骼構(gòu)建模塊1具體包括：

初始構(gòu)建單元，用于構(gòu)建人體模型；

參數(shù)調(diào)整單元，用于設(shè)置人體模型中的人體骨骼參數(shù)；

蒙皮建立單元，用于建立人體模型與骨骼間的蒙皮關(guān)系，得到骨骼模型。

作為優(yōu)選地，運(yùn)動(dòng)模型構(gòu)建模塊2具體包括：

關(guān)節(jié)鏈確定單元，用于確定骨骼模型內(nèi)各個(gè)關(guān)節(jié)的聯(lián)動(dòng)關(guān)系；

自由度確定單元，用于確定各個(gè)關(guān)節(jié)的自由度；

旋轉(zhuǎn)矩陣確定單元，用于依據(jù)自由度和聯(lián)動(dòng)關(guān)系，確定每種預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作對(duì)應(yīng)的各個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)矩陣t；

關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)確定單元，用于將臀部關(guān)節(jié)作為根關(guān)節(jié)，確定各個(gè)關(guān)節(jié)之間的父子關(guān)系；

絕對(duì)坐標(biāo)計(jì)算單元，用于依據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣以及父子關(guān)系計(jì)算各種預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作前后各個(gè)關(guān)節(jié)的絕對(duì)坐標(biāo)。

作為優(yōu)選地，動(dòng)畫生成模塊3具體包括：

變化范圍確定單元，用于依據(jù)預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作前后各個(gè)關(guān)節(jié)的絕對(duì)坐標(biāo)，確定預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作過(guò)程中各個(gè)關(guān)節(jié)的變化角度范圍；

幀率分配單元，用于依據(jù)變化角度范圍，將預(yù)設(shè)角度的變化作為一幀，確定每個(gè)關(guān)節(jié)在預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作過(guò)程中的幀數(shù)；

遍歷單元，用于依據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)的父子關(guān)系，在每個(gè)父關(guān)節(jié)更新一幀后，遍歷父關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的子關(guān)節(jié)的全部幀圖像；將遍歷后得到的全部圖像進(jìn)行匯總，得到預(yù)設(shè)的人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像。

本發(fā)明提供了一種構(gòu)造人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本的裝置，建立骨骼模型以及骨骼模型中關(guān)節(jié)間的運(yùn)動(dòng)模型后，依據(jù)人體動(dòng)作前后的各個(gè)關(guān)節(jié)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)關(guān)系，渲染得到在各種人體動(dòng)作下的動(dòng)畫圖像，然后調(diào)整觀察視野以及骨骼模型的參數(shù)重復(fù)上述操作，從而得到不同人體動(dòng)作下、不同觀察視野以及不同體型的骨骼模型的動(dòng)畫圖像，之后將該動(dòng)畫圖像以及從該動(dòng)畫圖像內(nèi)提取的真值數(shù)據(jù)作為人體姿態(tài)數(shù)據(jù)樣本。可見，本發(fā)明不需要人工構(gòu)造，且能夠一次建立大量的數(shù)據(jù)樣本，節(jié)省人力，構(gòu)造效率高。

本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法部分說(shuō)明即可。

還需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句"包括一個(gè)......"限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。