摘 要：傳統(tǒng)的排球扣球動(dòng)作手勢(shì)重建系統(tǒng)存在噪聲較大，精確度不高以及成本相對(duì)較高的問(wèn)題，本文主要針對(duì)這些問(wèn)題提出了一套比較好的設(shè)計(jì)方案，首先利用攝像機(jī)傳輸?shù)男畔@取到扣球動(dòng)作的二維手勢(shì)圖像，對(duì)其進(jìn)行處理以達(dá)到去噪的效果，接下來(lái)利用2D平面標(biāo)靶的標(biāo)定原理來(lái)建立扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像幾何模型，最后利用立體視覺(jué)算法來(lái)對(duì)于圖像的特征進(jìn)行提取和匹配，這些就是排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)重建系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，最終解決了傳統(tǒng)排球扣球動(dòng)作手勢(shì)重建系統(tǒng)中的各種問(wèn)題，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：三維手勢(shì)重建系統(tǒng);雙目立體視覺(jué);平滑去噪;特征提取與匹配

中圖分類(lèi)號(hào)：G842 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ：A ? ? 文章編號(hào)：1002-7475（2019）11-122-01

引言

利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)對(duì)三維物體的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行表示和處理，然后建立數(shù)學(xué)化模型的技術(shù)就是三維重建技術(shù)。在現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，該技術(shù)算是一種比較基礎(chǔ)的技術(shù)，應(yīng)用也是十分廣泛，可以在計(jì)算機(jī)中對(duì)于現(xiàn)實(shí)存在的物體進(jìn)行虛擬化。本文主要針對(duì)傳統(tǒng)的排球扣球動(dòng)作手勢(shì)重建系統(tǒng)存在噪聲較大、精確度不高以及成本相對(duì)較高的問(wèn)題提出了一些設(shè)計(jì)方案。

1排球扣球動(dòng)作的二維手勢(shì)平滑去噪

排球扣球動(dòng)作的二維手勢(shì)圖像的獲取非常關(guān)鍵，它是三維手勢(shì)下進(jìn)行模型重建的基石。想要獲取到排球扣球動(dòng)作的二維手勢(shì)圖像，需要借助到攝像機(jī)或者傳感器，由于在獲取圖像的過(guò)程中會(huì)有一些外部因素的影響，因此在獲取到排球扣球動(dòng)作的二維手勢(shì)圖像之后需要進(jìn)行初步的處理，也就是深度圖去噪。去噪過(guò)程中主要使用的器材就是直通濾波器，需要知道的是排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)深度圖的像素坐標(biāo)以及深度，根據(jù)一定的公式以及算法進(jìn)行處理，就可以獲取到去噪后的排球扣球動(dòng)作三維手勢(shì)圖像數(shù)據(jù)流，將該數(shù)據(jù)流寫(xiě)入硬盤(pán)中就實(shí)現(xiàn)了對(duì)于排球扣球動(dòng)作的二維手勢(shì)平滑去噪以及向排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像的轉(zhuǎn)換。

2排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像相機(jī)標(biāo)定

為了實(shí)現(xiàn)排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像相機(jī)標(biāo)定，首先需要從排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像中獲取到三維物點(diǎn)和像點(diǎn)之間的聯(lián)系，還需要有計(jì)算排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像形狀的參數(shù)，因此需要建立一個(gè)排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像的幾何模型，利用計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)來(lái)獲取到需要的相關(guān)參數(shù)，一般情況下這些參數(shù)的獲取并不簡(jiǎn)單，首先需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)獲取一些間接參數(shù)，然后利用一些公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算，最終獲取到我們所需要的參數(shù)，這個(gè)過(guò)程就被稱(chēng)之為攝像機(jī)標(biāo)定。

進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定時(shí)，需要采用2D平面標(biāo)靶的標(biāo)定原理，對(duì)于平面模板和攝像機(jī)進(jìn)行移動(dòng)，內(nèi)部參數(shù)時(shí)刻保持不變，對(duì)于排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)模型進(jìn)行細(xì)致的分析，然后就可以得到相機(jī)參數(shù)的優(yōu)化解，接下來(lái)就可以利用最大似然法對(duì)于圖像進(jìn)行非線性求精，求精之后就能夠得到該攝像機(jī)鏡頭中畸變的圖像目標(biāo)函數(shù)，利用該函數(shù)就可以得到該攝像機(jī)的內(nèi)部以及外部的參數(shù)值，完成這整個(gè)的過(guò)程就實(shí)現(xiàn)了排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像相機(jī)標(biāo)定，完美地完成了重要的第二步。

3排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像特征匹配

為了更好地實(shí)現(xiàn)排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像特征匹配，首先需要尋找多幅的排球扣球動(dòng)作三維手勢(shì)圖像中的一些特征點(diǎn)，也就是特征向量，讓排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像間的均方差變得最小，這樣就可以獲取到更加準(zhǔn)確的相對(duì)位置信息，有利于實(shí)現(xiàn)排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像特征匹配。

為了更好地實(shí)現(xiàn)排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像特征匹配，具體的步驟如下：

（1）利用排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像，對(duì)其尺度空間的極值進(jìn)行檢測(cè)，以此來(lái)確定排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像的關(guān)鍵點(diǎn)以及所在的尺度。

（2）利用擬合函數(shù)來(lái)精確地計(jì)算關(guān)鍵點(diǎn)位置以及尺度，對(duì)于其中的低對(duì)比度的點(diǎn)進(jìn)行去除操作，以保證排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像的精確度。

（3）關(guān)鍵點(diǎn)的方向參數(shù)主要由排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像的梯度方向分布特點(diǎn)來(lái)指定。

（4）根據(jù)以上獲取到的參數(shù)來(lái)計(jì)算并生成排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像的SIFT特征向量。

在得到以上的攝像機(jī)內(nèi)部和外部相關(guān)參數(shù)以及排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像的SIFT特征向量之后，利用排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)圖像坐標(biāo)系中的某個(gè)像素點(diǎn)來(lái)逆向地在圖像世界坐標(biāo)系中生成對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，通過(guò)特征點(diǎn)在圖像中的匹配關(guān)系，就可以建立方程求得世界坐標(biāo)系中的各個(gè)坐標(biāo)值，再將這些點(diǎn)按照對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系來(lái)連接形成三維的立體圖，這就完成了排球扣球動(dòng)作的三維手勢(shì)重建。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，傳統(tǒng)的排球扣球動(dòng)作手勢(shì)重建系統(tǒng)存在噪聲較大、精確度不高以及成本相對(duì)較高的問(wèn)題，為此提出了一套很好的排球扣球動(dòng)作手勢(shì)重建系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，該方案操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度較高、測(cè)試結(jié)果良好，很好地解決了傳統(tǒng)的排球扣球動(dòng)作手勢(shì)重建系統(tǒng)存在噪聲較大、精確度不高以及成本相對(duì)較高的問(wèn)題，在現(xiàn)實(shí)的操作中具有很好的應(yīng)用價(jià)值，可以進(jìn)行推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李詩(shī)銳，李琪，李海洋，侯沛宏，曹偉國(guó)，王向東，李華.基于Kinect v2的實(shí)時(shí)精確三維重建系統(tǒng)[J].軟件學(xué)報(bào).2016（10）.

[2]呂東岳，黃志蓓，陶冠宏，俞能海，吳健康.使用簡(jiǎn)易深度成像設(shè)備的高爾夫揮桿動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)三維重建[J].電子與信息學(xué)報(bào).2015（09）.

[3]袁甜，張海榮，程紅陽(yáng)，葉青，陳云虹.小型通用醫(yī)學(xué)圖像處理軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程.2016（08）.

[4]孫新領(lǐng)，譚志偉，楊觀賜.雙目立體視覺(jué)在人形機(jī)器人三維重建中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù).2016（08）.

[5]諶湘倩，馬紹惠，須文波.基于有序子集加速拆分算法的三維CT圖像重建[J].現(xiàn)代電子技術(shù).2016（06）.

作者簡(jiǎn)介：

馬芳芳（1985.04—），女，回族，河南周口川匯區(qū)，河南科技職大學(xué)，職位：無(wú)（教排球），學(xué)歷：鄭州大學(xué) 體育學(xué)院（校本部），碩士研究生學(xué)歷，體育教學(xué)。