排球扣球动作的三维手势重建系统设计

摘 要：传统的排球扣球动作手势重建系统存在噪声较大，精确度不高以及成本相对较高的问题，本文主要针对这些问题提出了一套比较好的设计方案，首先利用摄像机传输的信息获取到扣球动作的二维手势图像，对其进行处理以达到去噪的效果，接下来利用2D平面标靶的标定原理来建立扣球动作的三维手势图像几何模型，最后利用立体视觉算法来对于图像的特征进行提取和匹配，这些就是排球扣球动作的三维手势重建系统设计方案，最终解决了传统排球扣球动作手势重建系统中的各种问题，具有很高的应用价值。

关键词：三维手势重建系统;双目立体视觉;平滑去噪;特征提取与匹配

中图分类号：G842       文献标识码 ：A     文章编号：1002-7475（2019）11-122-01

引言

利用计算机技术来对三维物体的各个参数进行表示和处理，然后建立数学化模型的技术就是三维重建技术。在现代的计算机网络环境下，该技术算是一种比较基础的技术，应用也是十分广泛，可以在计算机中对于现实存在的物体进行虚拟化。本文主要针对传统的排球扣球动作手势重建系统存在噪声较大、精确度不高以及成本相对较高的问题提出了一些设计方案。

1排球扣球动作的二维手势平滑去噪

排球扣球动作的二维手势图像的获取非常关键，它是三维手势下进行模型重建的基石。想要获取到排球扣球动作的二维手势图像，需要借助到摄像机或者传感器，由于在获取图像的过程中会有一些外部因素的影响，因此在获取到排球扣球动作的二维手势图像之后需要进行初步的处理，也就是深度图去噪。去噪过程中主要使用的器材就是直通滤波器，需要知道的是排球扣球动作的三维手势深度图的像素坐标以及深度，根据一定的公式以及算法进行处理，就可以获取到去噪后的排球扣球动作三维手势图像数据流，将该数据流写入硬盘中就实现了对于排球扣球动作的二维手势平滑去噪以及向排球扣球动作的三维手势图像的转换。

2排球扣球动作的三维手势图像相机标定

为了实现排球扣球动作的三维手势图像相机标定，首先需要从排球扣球动作的三维手势图像中获取到三维物点和像点之間的联系，还需要有计算排球扣球动作的三维手势图像形状的参数，因此需要建立一个排球扣球动作的三维手势图像的几何模型，利用计算机相关技术来获取到需要的相关参数，一般情况下这些参数的获取并不简单，首先需要通过实验来获取一些间接参数，然后利用一些公式来进行计算，最终获取到我们所需要的参数，这个过程就被称之为摄像机标定。

进行相机标定时，需要采用2D平面标靶的标定原理，对于平面模板和摄像机进行移动，内部参数时刻保持不变，对于排球扣球动作的三维手势模型进行细致的分析，然后就可以得到相机参数的优化解，接下来就可以利用最大似然法对于图像进行非线性求精，求精之后就能够得到该摄像机镜头中畸变的图像目标函数，利用该函数就可以得到该摄像机的内部以及外部的参数值，完成这整个的过程就实现了排球扣球动作的三维手势图像相机标定，完美地完成了重要的第二步。

3排球扣球动作的三维手势图像特征匹配

为了更好地实现排球扣球动作的三维手势图像特征匹配，首先需要寻找多幅的排球扣球动作三维手势图像中的一些特征点，也就是特征向量，让排球扣球动作的三维手势图像间的均方差变得最小，这样就可以获取到更加准确的相对位置信息，有利于实现排球扣球动作的三维手势图像特征匹配。

为了更好地实现排球扣球动作的三维手势图像特征匹配，具体的步骤如下：

（1）利用排球扣球动作的三维手势图像，对其尺度空间的极值进行检测，以此来确定排球扣球动作的三维手势图像的关键点以及所在的尺度。

（2）利用拟合函数来精确地计算关键点位置以及尺度，对于其中的低对比度的点进行去除操作，以保证排球扣球动作的三维手势图像的精确度。

（3）关键点的方向参数主要由排球扣球动作的三维手势图像的梯度方向分布特点来指定。

（4）根据以上获取到的参数来计算并生成排球扣球动作的三维手势图像的SIFT特征向量。

在得到以上的摄像机内部和外部相关参数以及排球扣球动作的三维手势图像的SIFT特征向量之后，利用排球扣球动作的三维手势图像坐标系中的某个像素点来逆向地在图像世界坐标系中生成对应的点，通过特征点在图像中的匹配关系，就可以建立方程求得世界坐标系中的各个坐标值，再将这些点按照对应的关联关系来连接形成三维的立体图，这就完成了排球扣球动作的三维手势重建。

4结束语

综上所述，传统的排球扣球动作手势重建系统存在噪声较大、精确度不高以及成本相对较高的问题，为此提出了一套很好的排球扣球动作手势重建系统设计方案，该方案操作简单、自动化程度较高、测试结果良好，很好地解决了传统的排球扣球动作手势重建系统存在噪声较大、精确度不高以及成本相对较高的问题，在现实的操作中具有很好的应用价值，可以进行推广应用。

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作者简介：

马芳芳（1985.04—），女，回族，河南周口川汇区，河南科技职大学，职位：无（教排球），学历：郑州大学 体育学院（校本部），硕士研究生学历，体育教学。