基于多Kinect的三维人体重建系统1
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第
４１
卷 第
２
期
２０１５
年
４
月
东华大学学报
（
自然科学版
）
ＪＯＵＲＮＡＬ
ＯＦ
ＤＯＮＧＨＵＡ
ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
（
ＮＡＴＵＲＡＬ
ＳＣＩＥＮＣＥ
）
Ｖｏｌ．４１
，
Ｎｏ．２
Ａ
ｐ
ｒ．２０１５
文章编号
：
１６７１
－
０４４４
（
２０１５
）
０２
－
０２２７
－
０５
收稿日期
：
２０１３
－
１２
－
０９
基金项目
：
国家自然科学基金资助项目
（
６１２０２０９３
）；
浙江省重点科技创新团队资助项目
（
２０１１Ｒ５０００９
）
作者简介
：
朱江涛
（
１９８９
—），
男
，
安徽六安人
，
硕士研究生
，
研究方向为计算机应用技术
．Ｅ
－
ｍａｉｌ
：
ｉｚｈｕ
ｊ
ｉａｎ
ｇ
ｔａｏ
＠
１６３．ｃｏｍ
吴以凡
（
联系人
），
男
，
讲师
，
Ｅ
－
ｍａｉｌ
：
ｙ
ｆｗｕ
＠
ｈｄｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
基于多
Ｋｉｎｅｃｔ
的三维人体重建系统
朱江涛
，
吴以凡
，
周
亮
（
杭州电子科技大学 计算机学院
，
浙江 杭州
３１００１８
）
摘要
：
结合
ＫｉｎｅｃｔＦｕｓｉｏｎ
技术
，
设计并实现了一种基于多台
Ｋｉｎｅｃｔ
的三维人体重建系统
．
该系统使
用两台
Ｋｉｎｅｃｔ
分别采集人体上下两部分的点云数据
，
通过标定得到两台
Ｋｉｎｅｃｔ
的姿态关系
，
并基
于标定结果
，
使用迭代最近点
（
ＩＣＰ
）
算法对两部分点云进行配准得到完整的人体三维模型
．
试验表
明
，
系统设备成本低
、
部署简单
，
能快速并较高精度地获取人体三维点云
．
关键词
：
三维人体重建
；
Ｋｉｎｅｃｔ
；
ＫｉｎｅｃｔＦｕｓｉｏｎ
；
标定
；
点云配准
中图分类号
：
ＴＮ
４０１
文献标志码
：
Ａ
３ＤＨｕｍａｎ
Ｂｏｄ
ｙ
Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
Ｓ
ｙ
ｓｔｅｍ
Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
Ｍｕｌｔｉ
ｐ
ｌｅ
Ｋｉｎｅｃｔｓ
ＺＨＵ
Ｊｉａｎ
ｇ
－
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，
ＷＵ
Ｙｉ
－
ｆ
ａｎ
，
ＺＨＯＵ
Ｌｉａｎ
ｇ
（
Ｃｏｌｌｅ
ｇ
ｅ
ｏｆ
Ｃｏｍ
ｐ
ｕｔｅｒ
，
Ｈａｎ
ｇ
ｚｈｏｕ
Ｄｉａｎｚｉ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ
ｙ
，
Ｈａｎ
ｇ
ｚｈｏｕ
３１００１８
，
Ｃｈｉｎａ
）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
：
Ａ
ｎｅｗ３Ｄ
ｈｕｍａｎ
ｂｏｄ
ｙ
ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
ｓ
ｙ
ｓｔｅｍ
ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｍｕｌｔｉ
ｐ
ｌｅ
Ｋｉｎｅｃｔｓ
ｉｓ
ｐ
ｒｏ
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ｏｓｅｄ
ｕｓｉｎ
ｇ
ｔｈｅ
ＫｉｎｅｃｔＦｕｓｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ
．Ｉｎ
ｔｈｉｓ
ｓ
ｙ
ｓｔｅｍ
，
ｔｗｏ
Ｋｉｎｅｃｔｓ
ａｒｅ
ｕｓｅｄ
ｔｏ
ｓｃａｎ
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ｐ
ａｎｄ
ｄｏｗｎ
ｈａｌｆ
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ｈｕｍａｎ
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ｙ
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ａｃ
ｑ
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ｔｈｅ
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ｏｉｎｔ
ｃｌｏｕｄ
ｄａｔａ
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ｐ
ｅｃｔｉｖｅｌ
ｙ
，
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ｔｈｅ
ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉ
ｐ
ｂｅｔｗｅｅｎ
ｔｈｅ
ｐ
ｏｓｅ
ｏｆ
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Ｋｉｎｅｃｔｓ
ｏｂｔａｉｎｅｄ
ｂ
ｙ
ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ
ａｎｄ
ｉｔｅｒａｔｉｖｅ
ｃｌｏｓｅｓｔ
ｐ
ｏｉｎｔ
（
ＩＣＰ
）
ａｌ
ｇ
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ｃｏｍ
ｐ
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ｉｓｔｒａｔｉｏｎ
ａｎｄ
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ｔｈｅ
ｗｈｏｌｅ
３Ｄ
ｈｕｍａｎ
ｂｏｄ
ｙ
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ｐ
ｅｒｉｍｅｎｔｓ
ｐ
ｒｏｖｅ
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ｉｄｌ
ｙ
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ａ
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ｒｅｃｉｓｉｏｎ
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ｄｅｖｉｃｅｓ
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ｉｎｓｔａｌｌ．
Ｋｅ
ｙ
ｗｏｒｄｓ
：
３Ｄ
ｈｕｍａｎ
ｂｏｄ
ｙ
ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
；
Ｋｉｎｅｃｔ
；
ＫｉｎｅｃｔＦｕｓｉｏｎ
；
ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ
；
ｐ
ｏｉｎｔ
ｃｌｏｕｄ
ｒｅ
ｇ
ｉｓｔｒａｔｉｏｎ
三维人体重建技术在虚拟现实
、
动漫产业
、
纺织
业
、
服装设计等领域有着重要应用
，
也是近年来计算
机视觉领域的一个热门研究课题
［
１
］
．
基于结构光
、
激
光的三维扫描系统目前已经比较成熟
，
重建数据精
度高
，
但系统操作复杂
、
设备昂贵
，
此类人体扫描
、
重
建系统价格一般在
３５
０００
～
５００
０００
美元
，
不适合普
通用户使用
［
２
］
．
随着微软
Ｋｉｎｅｃｔ
的推出
，
其体积小
、
价格低廉
、
易使 用等 特性
，
使得深度摄像机走向大
众
，
出现了许多基于
Ｋｉｎｅｃｔ
的三维重建系统
［
３
－
５
］
．
由
于
Ｋｉｎｅｃｔ
摄像头获取的原始深度数据比较粗糙
［
６
］
，
系统在兼顾重建精度和速度方面大多有待提高
．
文
献
［
７
］
提出了一种利用
３
台
Ｋｉｎｅｃｔ
对有轻微形变的
人体进行重建的方法
，
通过局部配准与全局优化的
反复迭代来获得最终人体模型
．
该方法需先对人体
进行建模
，
会一定程度地影响效率
，
对于某些应用场
景而言
，
最终人体模型的质量也不够高且有时存在
配准失败问题
．
文献
［
８
］
提出的
ＫｉｎｅｃｔＦｕｓｉｏｎ
技术
，
通过手持一台
Ｋｉｎｅｃｔ
并移动扫描
，
在任意光照条件
下
，
能够实时
、
快速地创建房间级大小的复杂场景且
富含细节的三维模型
．
其建立一个全局表面模型
，
并
将
Ｋｉｎｅｃｔ
深度图像数据不断融入模型
，
逐步丰富完
善模型
，
重建精度可达毫米级
．
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