26、三维点云与人体部位的检测、跟踪及姿态评估技术解析

三维点云与人体部位的检测、跟踪及姿态评估技术解析

1. 三维点云中的物体检测与跟踪

在工业生产场景里，三维点云中人员的三维检测和跟踪技术有着重要应用。该场景包含人类工人、机器人和移动平台等元素。

• 数据采集 ：使用Digiclops CCD相机系统记录立体图像序列，其图像尺寸为640 × 480像素，像素大小7.4 µm，焦距4 mm，立体基线为100 mm，场景平均距离达5.65 m。
• 点云生成 ：结合Franke和Joos（2000）基于相关性的立体技术以及时空立体方法生成场景的三维点云。对于相关矩阵元素Σz，经实验得出值为0.292 ，Σx = Σy = 1 。速度缩放因子ρ设为380 s 。工业场景中，式（1.154）的核宽度取值为：Hr,max = 1.88 m，Hr,min = 0.135 m，Hd = 0.113 m，Hv = 0.188 m 。桌面场景的参数有所不同，Hr,max = 4.14 m，Hr,min = 0.297 m，Hd = 0.249 m，Hv = 0.414 m，ρ = 3200 s 。
• 跟踪结果评估 ：通过手动标记每帧中感兴趣物体的中心并转换为三维坐标来生成地面真值。将跟踪物体的轨迹与地面真值基于RMSE值进行对比。从表6.1的结果可知，物体能以合理的精度稳定跟踪。使用极线速度作为额外特征，对16个检测物体中的10个可得到更准确的定位结果，且在更多帧中实现检测。不过，忽略速度信息时，部分物体的RMSE和检测率会降低。该系统适合均匀速度的物体，例如行走时手臂后摆的人，由于手臂速度不同，物体假设