CN113902797A - 基于标记点的刚体构建方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于标记点的刚体构建方法、装置、设备及存储介质，用于解决针对当目标刚体中的标记点的空间位置结构相同或相近时，刚体难以区分的问题。该方法包括：获取目标标记点；获取所述目标标记点在预设范围内所有的标记点的坐标，并将所述目标标记点在所述预设范围内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标；根据所述目标标记点的坐标创建新刚体，并将所述新刚体加入刚体文件中。根据设定范围内所有的标记点确定目标标记点的坐标，进而根据目标标记点的坐标创建新刚体。这样确定新刚体不依赖于固定的标记点，不存在标记点的控件位置结构相同或相近时，刚体之间难以区分的问题。

Description

基于标记点的刚体构建方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及动作捕捉技术领域，尤其涉及一种基于标记点的刚体构建方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

红外光学跟踪技术在医学、无人机定位、虚拟现实等领域得到了广泛的应用，其原理为多台红外发射模组同步发射红外光线，通过在三维空间中目标物体的表面固定特制的标记点，标记点在红外光线下强烈反光，从而可以提取标记点的空间位置信息，实现对目标物体的跟踪。

在现有的标记点动作捕捉系统中，刚体和标记点的安装是有一定的要求的，刚体的特性在一定程度上决定了系统动捕的准确性。现有的标记点动捕系统中往往存在刚体姿态不稳定、刚体匹配不准确或不稳定等问题，而这些问题几乎是不可避免的。

在实际操作过程中，一般将空间结构固定的3个标记点或3个以上的点云确定一个刚体，将刚体附加到目标物体上，作为跟踪的目标刚体。但是，当目标刚体中的标记点的空间位置结构相同或相近时，刚体之间难以区分，导致在对多个目标刚体进行追踪时准确率较低，从而影响追踪系统的整体性能和稳健性。

发明内容

本申请的主要目的在于解决针对当目标刚体中的标记点的空间位置结构相同或相近时，刚体难以区分的问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于标记点的刚体构建方法，所述基于标记点的刚体构建方法包括：获取目标标记点；获取所述目标标记点在预设范围内所有的标记点的坐标，并将所述目标标记点在所述预设范围内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标；根据所述目标标记点的坐标创建新刚体，并将所述新刚体加入刚体文件中。这样根据设定范围内所有的标记点确定目标标记点的坐标，进而根据目标标记点的坐标创建新刚体。这样确定新刚体不依赖于固定的标记点，不存在标记点的控件位置结构相同或相近时，刚体之间难以区分的问题。因为刚体的目标标记点之间都至少相距一个设定范围的距离。所以，当在对按照本方案创建的多个目标刚体进行追踪的时候，准确率较高，追踪系统的整体性能和稳健性高。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述基于标记点的刚体构建方法还包括：确定所述预设范围内所有的标记点中第一标记点与第二标记点的坐标小于或等于设定标记点判定阈值；确定所述第一标记点与所述第二标记点的中点为代替标记点；所述将所述目标标记点在所述预设范围内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标，包括：从所述预设范围内所有的标记点中除去所述第一标记点与所述第二标记点，并添加所述代替标记点，以形成修正点集；将所述修正点集内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述方法还包括：确定所述预设范围内所有的标记点中，每两个标记点之间的距离；所述确定所述预设范围内所有的标记点中第一标记点与第二标记点的坐标小于或等于设定标记点判定阈值包括：根据所述每两个标记点之间的距离确定所述预设范围内的所述第一标记点与所述第二标记点的坐标小于或等于所述设定标记点判定阈值。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述目标标记点的坐标创建新刚体，并将所述新刚体加入刚体文件中包括：根据所述新刚体确定所述新刚体的缺省身份与缺省原点；根据所述新刚体的所述缺省身份与所述缺省原点，对构成所述新刚体的每个点的坐标进行坐标变换，以得到变换后的刚体坐标；将所述变换后的刚体坐标写入所述刚体文件中。

本申请第二方面提供了一种基于标记点的刚体构建装置，该装置包括：第一处理模块，用于获取目标标记点；第二处理模块，用于获取所述目标标记点在预设范围内所有的标记点的坐标，并将所述目标标记点在所述预设范围内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标；第三处理模块，用于根据所述目标标记点的坐标创建新刚体，并将所述新刚体加入刚体文件中。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述第二处理模块，还用于确定所述预设范围内所有的标记点中第一标记点与第二标记点的坐标小于或等于设定标记点判定阈值；所述第二处理模块，还用于确定所述第一标记点与所述第二标记点的中点为代替标记点；所述第二处理模块，具体用于从所述预设范围内所有的标记点中除去所述第一标记点与所述第二标记点，并添加所述代替标记点，以形成修正点集；所述第二处理模块，具体用于将所述修正点集内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述第二处理模块，还用于确定所述预设范围内所有的标记点中，每两个标记点之间的距离；所述第二处理模块，具体用于根据所述每两个标记点之间的距离确定所述预设范围内的所述第一标记点与所述第二标记点的坐标小于或等于所述设定标记点判定阈值。

在第二方面的一种可能的实现方式中，所述第三处理模块，具体用于根据所述新刚体确定所述新刚体的缺省身份与缺省原点；所述第三处理模块，具体用于根据所述新刚体的所述缺省身份与所述缺省原点，对构成所述新刚体的每个点的坐标进行坐标变换，以得到变换后的刚体坐标；所述第三处理模块，具体用于将所述变换后的刚体坐标写入所述刚体文件中。

本申请第三方面提供了一种基于标记点的刚体构建设备，其特征在于，所述刚体创建保存的设备包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述刚体创建保存的设备执行如本申请第一方面至第一方面任意一种可能的实现方式中所述的基于标记点的刚体构建方法。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如本申请第一方面至第一方面任意一种可能的实现方式中所述的基于标记点的刚体构建方法。

本申请提供了一种基于标记点的刚体构建方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取目标标记点；获取所述目标标记点在预设范围内所有的标记点的坐标，并将所述目标标记点在所述预设范围内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标；根据所述目标标记点的坐标创建新刚体，并将所述新刚体加入刚体文件中。这样根据设定范围内所有的标记点确定目标标记点的坐标，进而根据目标标记点的坐标创建新刚体。这样确定新刚体不依赖于固定的标记点，不存在标记点的控件位置结构相同或相近时，刚体之间难以区分的问题。因为刚体的目标标记点之间都至少相距一个设定范围的距离。所以，当在对按照本方案创建的多个目标刚体进行追踪的时候，准确率较高，追踪系统的整体性能和稳健性高。

附图说明

图1为本申请实施例中一种基于标记点的刚体构建方法的流程示意图；

图2为本申请实施例中一种基于标记点的刚体构建方法的另一个流程示意图；

图3为本申请实施例中一种基于标记点的刚体构建装置的功能模块图；

图4为本申请实施例中一种刚体创建保存设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中出现的术语“和/或”，可以是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

在现有的标记点动作捕捉系统中，一般将空间结构固定的3个标记点或3个以上的点云确定一个刚体，将刚体附加到目标物体上，作为跟踪的目标刚体。但是，当目标刚体中的标记点的空间位置结构相同或相近时，刚体之间难以区分，导致在对多个目标刚体进行追踪时准确率较低，从而影响追踪系统的整体性能和稳健性。

针对上述问题，本申请提供了一种基于标记点的刚体构建方法，请参见图1，该方法包括：

101、获取目标标记点。

获取目标标记点。具体的，该目标标记点可以为调用GetPoint3D从SharedMemory获取被选中(WorldData：：PointSelected[i]＝＝1)的3D点。

102、获取目标标记点在预设范围内所有的标记点的坐标，并确定目标标记点的坐标。

获取目标标记点在预设范围内所有的标记点的坐标，根据该在目标标记点在预设范围内所有的标记点的坐标确定目标标记点的坐标。

具体为，确定目标标记点再预设范围内所有的标记点的坐标值，然后求取所有标记点的坐标值的均值，将该所有标记点的坐标值的均值确定为目标标记点的坐标。更进一步的，调用MargePoints，为距离近(dist＜MARGETHRESH)的所有点求取均值为新点3D坐标。

103、根据目标标记点的坐标创建新刚体，并将新刚体加入刚体文件中。

根据目标标记点的坐标创建新刚体，并将新刚体加入刚体文件中。具体的，调用RigidBodyController：：LoadResults，读取原来的刚体文件并将刚体放入RigidBodyController：：rigidbodies。调用RigidBodyBase：：insert，加入新刚体。

更进一步的，可以根据新刚体确定新刚体的缺省身份与缺省原点，根据所述新刚体的所述缺省身份与所述缺省原点，对构成所述新刚体的每个点的坐标进行坐标变换，以得到变换后的刚体坐标；将所述变换后的刚体坐标写入所述刚体文件中。该新刚体的缺省身份(RGL)与缺省原点(TGL)是每个刚体创建时记录的。该坐标变换具体为：(i.e.RGL-1*(P-TGL))，将新刚体构成点的坐标写入刚体文件中。

本申请提供了一种基于标记点的刚体构建方法，根据设定范围内所有的标记点确定目标标记点的坐标，进而根据目标标记点的坐标创建新刚体。这样确定新刚体不依赖于固定的标记点，不存在标记点的控件位置结构相同或相近时，刚体之间难以区分的问题。因为刚体的目标标记点之间都至少相距一个设定范围的距离。所以，当在对按照本方案创建的多个目标刚体进行追踪的时候，准确率较高，追踪系统的整体性能和稳健性高。

需要说明的是，该目标标记点的预设范围内，如果有两个或多个标记点之间的距离小于或等于一个设定标记点判定阈值时，该两个或多个标记点可以看做一个标记点。从而可以对标记点进行替换和更新。进而采用更新后的点集确定目标标记点的坐标，然后创建新刚体，能够更加准确。

具体的，请参见图2，图2提供了一种基于标记点的刚体构建方法，该方法包括：

201、确定预设范围内所有的标记点中的第一标记点与第二标记点的坐标小于或等于设定标记点判定阈值。

确定预设范围内所有的标记点中的第一标记点与第二标记点的坐标小于或等于设定标记点判定阈值。在此之前，可以先确定所述预设范围内所有的标记点中，每两个标记点之间的距离(DistanceMatrixFloat)。然后根据所述每两个标记点之间的距离确定所述预设范围内的所述第一标记点与所述第二标记点的坐标小于或等于所述设定标记点判定阈值。

202、确定第一标记点与第二标记点的中点为代替标记点。

确定第一标记点与第二标记点的中点为代替标记点。

203、从预设范围内所有的标记点中除去第一标记点与第二标记点，并添加代替标记点，以形成修正点集。

从该预设范围内所有的标记点中除去第一标记点与第二标记点，并在该预设范围内所有的标记点中添加代替标记点。从而形成修正点集。

204、将修正点集内所有的标记点的坐标的均值，确定为目标标记点的坐标。

将修正点集内所有的标记点的坐标的均值，确定为目标标记点的坐标。然后根据该目标标记点的坐标创建新刚体，并将该新刚体加入刚体文件中。具体参见上述实施例进行理解，此处不再赘述。

上面对本申请实施例中一种基于标记点的刚体构建方法进行了描述，下面对本申请实施例提供的一种基于标记点的刚体构建装置进行描述，请参阅图3，本申请实施例中基于标记点的刚体构建装置30的一个实施例可以包括：

第一处理模块301，用于获取目标标记点；

第二处理模块302，用于获取所述目标标记点在预设范围内所有的标记点的坐标，并将所述目标标记点在所述预设范围内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标；

第三处理模块303，用于根据所述目标标记点的坐标创建新刚体，并将所述新刚体加入刚体文件中。

所述第二处理模块302，还用于确定所述预设范围内所有的标记点中第一标记点与第二标记点的坐标小于或等于设定标记点判定阈值；

所述第二处理模块302，还用于确定所述第一标记点与所述第二标记点的中点为代替标记点；

所述第二处理模块302，具体用于从所述预设范围内所有的标记点中除去所述第一标记点与所述第二标记点，并添加所述代替标记点，以形成修正点集；

所述第二处理模块302，具体用于将所述修正点集内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标。

所述第二处理模块302，还用于确定所述预设范围内所有的标记点中，每两个标记点之间的距离；

所述第二处理模块302，具体用于根据所述每两个标记点之间的距离确定所述预设范围内的所述第一标记点与所述第二标记点的坐标小于或等于所述设定标记点判定阈值。

所述第三处理模块303，具体用于根据所述新刚体确定所述新刚体的缺省身份与缺省原点；

所述第三处理模块303，具体用于根据所述新刚体的所述缺省身份与所述缺省原点，对构成所述新刚体的每个点的坐标进行坐标变换，以得到变换后的刚体坐标；

所述第三处理模块303，具体用于将所述变换后的刚体坐标写入所述刚体文件中。

本申请提供了一种基于标记点的刚体构建装置，该装置可以根据设定范围内所有的标记点确定目标标记点的坐标，进而根据目标标记点的坐标创建新刚体。这样确定新刚体不依赖于固定的标记点，不存在标记点的控件位置结构相同或相近时，刚体之间难以区分的问题。因为刚体的目标标记点之间都至少相距一个设定范围的距离。所以，当在对按照本方案创建的多个目标刚体进行追踪的时候，准确率较高，追踪系统的整体性能和稳健性高。

上面图3从模块化功能实体的角度对本申请实施例中的基于标记点的刚体构建装置进行详细描述，下面从硬件处理的角度对本申请实施例中刚体创建保存的设备进行详细描述。

图4是本申请实施例提供的一种基于标记点的刚体构建设备的结构示意图，该基于标记点的刚体构建设备400可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，CPU)410(例如，一个或一个以上处理器)和存储器420，一个或一个以上存储应用程序433或数据432的存储介质430(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器420和存储介质430可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质430的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对基于标记点的刚体构建设备400中的一系列指令操作。更进一步地，处理器410可以设置为与存储介质430通信，在基于标记点的刚体构建设备400上执行存储介质430中的一系列指令操作。

基于标记点的刚体构建设备400还可以包括一个或一个以上电源440，一个或一个以上有线或无线网络接口430，一个或一个以上输入输出接口460，和/或，一个或一个以上操作系统431，例如Windows Serve，Mac OS X，Unix，Linux，FreeBSD等等。本领域技术人员可以理解，图4示出的基于标记点的刚体构建设备结构并不构成对基于标记点的刚体构建设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述基于标记点的刚体构建方法的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(ramdon access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法，在没有超过本申请的精神和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限制，所给出的具体内容不应该限制本申请的目的。例如，一些特征可以忽略，或不执行。

本申请方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

以上对本申请实施例所提供的一种基于标记点的刚体构建方法、装置、设备以及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于标记点的刚体构建方法，其特征在于，所述基于标记点的刚体构建方法包括：

获取目标标记点；

获取所述目标标记点在预设范围内所有的标记点的坐标，并将所述目标标记点在所述预设范围内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标；

根据所述目标标记点的坐标创建新刚体，并将所述新刚体加入刚体文件中。

2.根据权利要求1所述的基于标记点的刚体构建方法，其特征在于，所述基于标记点的刚体构建方法还包括：

确定所述预设范围内所有的标记点中第一标记点与第二标记点的坐标小于或等于设定标记点判定阈值；

确定所述第一标记点与所述第二标记点的中点为代替标记点；

所述将所述目标标记点在所述预设范围内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标，包括：

从所述预设范围内所有的标记点中除去所述第一标记点与所述第二标记点，并添加所述代替标记点，以形成修正点集；

将所述修正点集内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标。

3.根据权利要求2所述的基于标记点的刚体构建方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述预设范围内所有的标记点中，每两个标记点之间的距离；

所述确定所述预设范围内所有的标记点中第一标记点与第二标记点的坐标小于或等于设定标记点判定阈值包括：

根据所述每两个标记点之间的距离确定所述预设范围内的所述第一标记点与所述第二标记点的坐标小于或等于所述设定标记点判定阈值。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的基于标记点的刚体构建方法，其特征在于，所述根据所述目标标记点的坐标创建新刚体，并将所述新刚体加入刚体文件中包括：

根据所述新刚体确定所述新刚体的缺省身份与缺省原点；

根据所述新刚体的所述缺省身份与所述缺省原点，对构成所述新刚体的每个点的坐标进行坐标变换，以得到变换后的刚体坐标；

将所述变换后的刚体坐标写入所述刚体文件中。

5.一种基于标记点的刚体构建装置，其特征在于，所述基于标记点的刚体构建装置包括：

第一处理模块，用于获取目标标记点；

第二处理模块，用于获取所述目标标记点在预设范围内所有的标记点的坐标，并将所述目标标记点在所述预设范围内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标；

第三处理模块，用于根据所述目标标记点的坐标创建新刚体，并将所述新刚体加入刚体文件中。

6.根据权利要求5所述的基于标记点的刚体构建装置，其特征在于，

所述第二处理模块，还用于确定所述预设范围内所有的标记点中第一标记点与第二标记点的坐标小于或等于设定标记点判定阈值；

所述第二处理模块，还用于确定所述第一标记点与所述第二标记点的中点为代替标记点；

所述第二处理模块，具体用于从所述预设范围内所有的标记点中除去所述第一标记点与所述第二标记点，并添加所述代替标记点，以形成修正点集；

所述第二处理模块，具体用于将所述修正点集内所有的标记点的坐标的均值，确定为所述目标标记点的坐标。

7.根据权利要求6所述的基于标记点的刚体构建装置，其特征在于，

所述第二处理模块，还用于确定所述预设范围内所有的标记点中，每两个标记点之间的距离；

所述第二处理模块，具体用于根据所述每两个标记点之间的距离确定所述预设范围内的所述第一标记点与所述第二标记点的坐标小于或等于所述设定标记点判定阈值。

8.根据权利要求5至7任意一项所述的基于标记点的刚体构建装置，其特征在于，

所述第三处理模块，具体用于根据所述新刚体确定所述新刚体的缺省身份与缺省原点；

所述第三处理模块，具体用于根据所述新刚体的所述缺省身份与所述缺省原点，对构成所述新刚体的每个点的坐标进行坐标变换，以得到变换后的刚体坐标；

所述第三处理模块，具体用于将所述变换后的刚体坐标写入所述刚体文件中。

9.一种基于标记点的刚体构建设备，其特征在于，所述刚体创建保存的设备包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；

所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述刚体创建保存的设备执行如权利要求1-4中任一项所述的基于标记点的刚体构建方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的基于标记点的刚体构建方法。

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