在軌人體測量學參數(shù)無標記視覺測量方法研究.pdf

1、我國載人航天工程的發(fā)展要求對空間環(huán)境下人的動作習慣與身體條件進行分析?？臻g環(huán)境下人體測量學參數(shù)的獲取是分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文研究了無標記視覺方法獲取人體測量學參數(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。
　　航天任務(wù)對測量設(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對人體進行三維重建，進而獲取人的身高、圍度、占位空間、人體姿態(tài)等人體測量學參數(shù)。地面實驗證明，本系統(tǒng)無需標記點，精度高、操作簡便且體積、功耗小，能夠滿足航天需求。

2、>　　針對三維重建問題，本文分別研究了適用于動態(tài)與靜態(tài)物體的三維重建方法。動態(tài)物體三維重建方法適用于運動的人體，采用雙相機—單投影模式，投影儀投射紅外隨機光斑增加目標表面紋理，雙相機采集單幀圖像進行密集立體匹配，從而獲取場景深度信息。靜態(tài)物體三維重建方法同樣采用雙相機—單投影模式，但投影儀投射的是編碼結(jié)構(gòu)光，相機采集多幀圖像進行解碼與匹配。該方法精度明顯高于單幀采集，適用于標準人體建模。
　　完整的人體模型獲取需要多角度采集，對多

3、個角度的點云拼接涉及到相機位姿求解問題。本文討論了兩種點云拼接方法，包括基于點云特征的拼接方法和編碼標記點輔助的拼接方法。通過仿真實驗討論了兩種方法的精度，并且分析了其特點。實驗結(jié)果表明，理想情況下兩種方法都能夠達到較高的精度?；邳c云特征的拼接方法依賴于點云公共部分和初值，編碼標記點輔助的方法需要設(shè)置特制標記點，但不需要初值，且標記點提取算法魯棒性高。對于人體三維重建，點云的公共部分較小，需要通過編碼標記點輔助。
　　本文同時研

4、究了由人體三維模型獲取人體測量學參數(shù)的技術(shù)途徑，并通過設(shè)計驗證實驗與對比實驗對方法精度進行評價。身高與圍度的測量直接與三維重建精度有關(guān)。實驗通過對標準件進行三維重建驗證精度。人體占位空間的計算采用主元素分析法構(gòu)建最小外接立方體，與全局搜索方法對比誤差在1％以內(nèi)。人體姿態(tài)估計采用基于模型匹配的方式，給出了骨架驅(qū)動人體的數(shù)學模型，設(shè)計了與基于慣性傳感器的姿態(tài)測量方法的對比實驗。
　　本文給出了無標記方法獲取人體測量學參數(shù)的完整技術(shù)路徑