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モーションキャプチャデータと距離画像による上半身の姿勢推定

平尾 公男 (2004年度卒業), 大阪大学大学院 修士学位論文, Feb. 2005.

論文概要

近年,人物の動作解析技術は多用途に利用できることから,それに関する研究が盛んに行われている.人物の動作を解析するためには,姿勢を推定することが必要である.人物の姿勢を推定する際には,関節の自由度が大きく膨大な姿勢パターンが存在するため推定が難しい,人の取り得ることのできない関節角度を推定する場合がある等の問題が挙げられる.そこで本論文では,濃淡画像,距離画像と CG モデル画像とのマッチングによる上半身の姿勢推定手法を提案する.CG モデル画像は,予めモーションキャプチャ装置により取得しておいた代表的な姿勢データと姿勢推定を行う人物の上半身サイズ,入力画像を撮影するカメラのカメラパラメータにより生成される.しかし,上半身の全ての関節角度の組み合わせをCG モデル画像として用意することは不可能であるため,2 段階のマッチングを行うことにより,上半身の正確な姿勢を推定する.まず,多眼ステレオカメラからの濃淡画像,距離画像と予め用意した CG モデル画像とを比較し,入力姿勢にもっとも近い CG モデル画像を求めることで両肩と両腕の関節角度を初期的に推定する.次に,この初期値を元に,各関節角度を微小に変化させた複数の CG モデル画像を作成し,それらの画像と初期値から得る CG モデル画像とのマッチングにより,推定した関節角度を更新する.この処理を繰り返すことにより,両肩と両腕の関節角度を漸近的に収束させる.アルゴリズムを実装し, CG モデル画像を 2398 枚準備して実験を行ったところ,1 段階目のマッチングのみを行った場合は 20fps,2 段階目のマッチングも行った場合は 3.2fps の処理速度が得られた.2 段階目のマッチングと距離画像を考慮した 1 段階目のマッチングの有効性を確認した.また,本手法の定性的な特徴についても確認できた.(pdf file)

関連論文

  • "多関節 CG モデルと距離画像による上半身の姿勢推定", 電子情報通信学会 技術研究報告, PRMU2004-177, Jan. 2005. (pdf file)
  • "単眼カメラとモーションキャプチャデータによる両腕の姿勢推定", ヒューマンインタフェースシンポジウム, pp. 1159-1164, Oct. 2004. (pdf file)
  • "多関節 CG モデル画像と人物画像の残差マッチングによる両腕の姿勢推定", 電子情報通信学会 総合大会講演論文集, D-12-125, Mar. 2004. (pdf file)
  • "Pose Estimation of Human Upper Body Using Multi-joint CG Model and Stereo Video Images", Proc. Int. Conf. on Artificial Reality and Telexistence (ICAT), P-012, Nov. 2004. (pdf file)