本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種姿勢識別方法和裝置。

背景技術(shù)：

良好規(guī)范的姿勢對一些現(xiàn)代的職業(yè)人群十分重要，不良的姿勢會(huì)帶來健康隱患。例如，牙科醫(yī)生在進(jìn)行醫(yī)療操作時(shí)的姿勢就十分重要，長時(shí)間不良的坐姿會(huì)使頸椎和腰椎持續(xù)失衡，增加了頸椎病和腰椎病的風(fēng)險(xiǎn)；加上醫(yī)療操作的過程中要保持上臂張開的姿勢，若長時(shí)間張開的角度過大則會(huì)使肩旋轉(zhuǎn)肌的患肌腱炎的幾率增加。良好的醫(yī)療操作姿勢習(xí)慣對牙科醫(yī)生的健康尤其重要，而目前市場上缺乏精準(zhǔn)有效的姿勢識別方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種姿勢識別方法和裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法精準(zhǔn)有效的進(jìn)行姿勢識別的問題。

本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種姿勢識別方法包括：

識別預(yù)設(shè)在待識別對象的至少一個(gè)身體部位上的標(biāo)記，其中，所述至少一個(gè)身體部位中的每個(gè)所述身體部位上預(yù)設(shè)有至少一個(gè)所述標(biāo)記；

獲取所識別出標(biāo)記各自的空間坐標(biāo)；

根據(jù)所識別出標(biāo)記各自的空間坐標(biāo)，獲取用于表征所述待識別對象的至少一個(gè)身體部位的至少一個(gè)空間向量；以及

根據(jù)所述至少一個(gè)空間向量，獲取用于表征至少一個(gè)所述身體部位的姿勢的角度信息。

本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種姿勢識別裝置包括：

標(biāo)記識別模塊，配置為識別預(yù)設(shè)在待識別對象的至少一個(gè)身體部位上的標(biāo)記，其中，所述至少一個(gè)身體部位中的每個(gè)所述身體部位上預(yù)設(shè)有至少一個(gè)所述標(biāo)記；

坐標(biāo)獲取模塊，配置為獲取所識別出標(biāo)記各自的空間坐標(biāo)；

向量獲取模塊，配置為根據(jù)所識別出標(biāo)記各自的空間坐標(biāo)，獲取用于表征所述待識別對象的至少一個(gè)身體部位的至少一個(gè)空間向量；以及

姿勢確定模塊，配置為根據(jù)所述至少一個(gè)空間向量，獲取用于表征至少一個(gè)所述身體部位的姿勢的角度信息。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種姿勢識別方法和裝置，在待識別對象的不同身體部位預(yù)設(shè)標(biāo)記，使得當(dāng)待識別對象在保持某種姿勢或進(jìn)行某種動(dòng)作時(shí)，通過識別這些標(biāo)記即可獲取用于表征這些身體部位的空間向量，并利用這些空間向量在空間中的角度信息來衡量這些身體部位的姿勢狀態(tài)。由此實(shí)現(xiàn)了對不同身體部位姿勢狀態(tài)的量化識別，識別過程簡便可靠且精度高，為規(guī)范化待識別對象的操作姿勢提供了的有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種姿勢識別方法的流程示意圖。

圖2所示為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種姿勢識別方法中標(biāo)記的分布示意圖。

圖3所示為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種姿勢識別方法中的標(biāo)記識別流程示意圖。

圖4所示為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種姿勢識別方法的原理示意圖。

圖5所示為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種姿勢識別方法的流程示意圖。

圖6所示為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種姿勢識別方法中坐標(biāo)變換的流程示意圖。

圖7所示為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種姿勢識別方法中的配準(zhǔn)板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8所示為所示為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種姿勢識別裝置。

圖9所示為所示為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的一種姿勢識別裝置。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1所示為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種姿勢識別方法的流程示意圖。如圖1所示，該姿勢識別方法包括：

步驟101：識別預(yù)設(shè)在待識別對象的至少一個(gè)身體部位上的標(biāo)記，其中，至少一個(gè)身體部位中的每個(gè)身體部位上預(yù)設(shè)有至少一個(gè)標(biāo)記。

標(biāo)記用于表征身體部位在空間中的具體位置和姿勢狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)理解，標(biāo)記可以多種方式預(yù)設(shè)在待識別對象的身體部位上。例如，標(biāo)記可具備粘貼功能，此時(shí)標(biāo)記可直接被粘貼至對應(yīng)的身體部位上；或，制備一種在對應(yīng)的身體部位預(yù)設(shè)好標(biāo)記的衣服，當(dāng)要進(jìn)行姿勢識別時(shí)，待識別對象只需要穿上該種衣服即可。此外，每個(gè)待識別的身體部位都可通過一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記來表征。例如當(dāng)一個(gè)身體部位的尺寸較大(例如胳膊、腿等尺寸較長)，則可通過在該身體部位的不同位置設(shè)置多個(gè)標(biāo)記。同時(shí)，標(biāo)記的具體形式可根據(jù)實(shí)際的識別方式而調(diào)整，例如，標(biāo)記可為某種用于動(dòng)作捕捉的傳感器、或?yàn)榭杀患t外線識別的紅外標(biāo)記、或?yàn)樵O(shè)計(jì)成某種特別形狀(例如五角星形狀)的圖標(biāo)，只要該標(biāo)記能被直接識別以用于表征身體部位即可。本發(fā)明對標(biāo)記在身體部位上的預(yù)設(shè)方式、標(biāo)記的數(shù)量以及標(biāo)記的具體形式或形狀均不做具體限定。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，待識別的身體部位可包括以下幾項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)：頭部、背部、左肩、右肩、左臂和右臂。如圖2所示，頭部僅通過一個(gè)標(biāo)記11即可表征，背部則通過0-2三個(gè)標(biāo)記來表征，左肩通過一個(gè)標(biāo)記3來表征，右肩通過一個(gè)標(biāo)記4來表征，左臂通過5-7兩個(gè)標(biāo)記來表征，右臂通過8-10三個(gè)標(biāo)記來表征。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，標(biāo)記為圖標(biāo)，此時(shí)則需要先采集待識別對象的圖像信息，然后再識別圖像信息中所包括的標(biāo)記。由于這些圖標(biāo)在后續(xù)的過程中被用于表征身體部位在空間中的具體位置和姿勢狀態(tài)，因此所采集到的圖像信息應(yīng)包含身體部位的三維空間信息。例如，該圖像信息可包括二維彩色圖像信息、景深圖像信息以及重力方向向量。這樣的圖像信息通過可獲取空間坐標(biāo)信息的攝像設(shè)備，例如深度攝像頭，可以獲取，其中的二維彩色圖像信息可通過深度攝像頭中的彩色攝像頭獲取，景深圖像信息可通過深度攝像頭中的紅外攝像頭獲取。

當(dāng)標(biāo)記為圖標(biāo)時(shí)，為了與圖像信息中待識別對象身體上的其他圖案相區(qū)分，標(biāo)記可被設(shè)計(jì)成某種特殊形狀。在本發(fā)明一實(shí)施例中，標(biāo)記為矩形圖標(biāo)。此時(shí)，如圖3所示，圖像信息中所包括的標(biāo)記可通過如下步驟識別：

步驟1011：識別圖像信息中的角點(diǎn)，并根據(jù)所識別出的角點(diǎn)識別圖像信息中所包括的疑似標(biāo)記，其中，疑似標(biāo)記為由四個(gè)角點(diǎn)構(gòu)成的四邊形。

例如，可首先使用harris角點(diǎn)檢查算法提取圖像信息中的角點(diǎn)，再根據(jù)角點(diǎn)檢測結(jié)果查找圖像中的矩形塊區(qū)域，作為疑似標(biāo)記所在的位置。

步驟1012：將所識別出的疑似標(biāo)記與預(yù)設(shè)在待識別對象的至少一個(gè)身體部位上的標(biāo)記各自的標(biāo)記模板進(jìn)行匹配，以識別出圖像信息中所包括的標(biāo)記，排除無法與任一標(biāo)記匹配的疑似標(biāo)記。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，可采用互信息計(jì)算的方式來完成該匹配過程。計(jì)算疑似標(biāo)記與標(biāo)記模板之間的互信息值。疑似標(biāo)記與標(biāo)記模板之間的互信息計(jì)算公式可為：其中x，y分別代表一個(gè)標(biāo)記模板和一個(gè)疑似標(biāo)記，x，y分別代表該標(biāo)記模板和該疑似標(biāo)記的圖像上的像素點(diǎn)，p(x，y)為x和y的聯(lián)合密度函數(shù)，p(x)、p(y)分別為變量x、y的邊緣概率密度函數(shù)。根據(jù)互信息越大相似度越高的原則，當(dāng)互信息值i(x，y)大于預(yù)設(shè)值時(shí)，則將該疑似標(biāo)記確定為該標(biāo)記模板所對應(yīng)的標(biāo)記。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，考慮到圖像采集的過程中，采集的位置可能并不位于待識別對象的正投影方向，所采集到的圖標(biāo)可能存在變形(例如，本來是矩形的圖標(biāo)，在圖像信息中顯示出的卻是不規(guī)則的四邊形)，這可能會(huì)影響到標(biāo)記識別的精度；因此，在將多個(gè)疑似標(biāo)記與已存儲(chǔ)的所識別出標(biāo)記各自的標(biāo)記模板進(jìn)行匹配之前，還可對多個(gè)疑似標(biāo)記進(jìn)行矩形校正，和/或，過濾掉所識別出的疑似標(biāo)記中的錯(cuò)誤標(biāo)記，其中，錯(cuò)誤標(biāo)記基于預(yù)學(xué)習(xí)過程確定。過濾的過程可基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。

步驟102：獲取所識別出標(biāo)記各自的空間坐標(biāo)。

當(dāng)標(biāo)記為圖標(biāo)時(shí)，則可根據(jù)所識別出標(biāo)記在圖像信息中的位置，獲取所識別出標(biāo)記在根據(jù)圖像采集位置所建立的坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)。例如，當(dāng)圖像信息通過深度攝像頭獲取時(shí)，根據(jù)深度攝像頭的內(nèi)部參數(shù)，結(jié)合圖標(biāo)的2d坐標(biāo)p2d(cx，cy)以及對應(yīng)的深度值，可直接計(jì)算出該圖標(biāo)對應(yīng)的相機(jī)空間坐標(biāo)p3d(x，c，z)。

步驟103：根據(jù)所識別出標(biāo)記各自的空間坐標(biāo)，獲取用于表征待識別對象的至少一個(gè)身體部位的至少一個(gè)空間向量。

當(dāng)獲取了所識別出的標(biāo)記各自的空間坐標(biāo)后，便可根據(jù)各身體部位對應(yīng)的標(biāo)記獲取當(dāng)前姿勢狀態(tài)下身體部位的空間向量。以圖2所示的標(biāo)記分布情況為例，根據(jù)頭部、背部、左肩、右肩、左臂和右臂各自對應(yīng)的標(biāo)記的空間坐標(biāo)，可直接獲取頭部的空間向量(通過標(biāo)記11和標(biāo)記0的連線表征)、背部的空間向量(通過標(biāo)記0-2的連線表征)、左臂的空間向量(通過標(biāo)記5-7的連線表征)和右臂的空間向量(通過標(biāo)記8-10的連線表征)。

應(yīng)當(dāng)理解，具體獲取哪些身體部位的空間向量可根據(jù)實(shí)際的需要而定。雖然在上述描述中并未獲取左肩和右肩的空間向量，左肩/右肩的空間向量也是可以通過標(biāo)記3/標(biāo)記4和標(biāo)記0之間的連線來表征的，本發(fā)明對具體獲取哪些身體部位的空間向量并不做限定。

在一進(jìn)一步實(shí)施例中，由于后續(xù)要通過左臂/右臂的空間向量的角度信息來衡量左臂/右臂的張開角度，因此還要獲取一個(gè)可作為左臂/右臂當(dāng)前張開角度的基準(zhǔn)的向量。具體而言，可先根據(jù)背部、左肩和右肩各自對應(yīng)的標(biāo)記的空間坐標(biāo)擬合出背部平面，然后獲取包含背部的空間向量并與背部平面垂直的垂直面的法向量，將該法向量作為衡量左臂/右臂當(dāng)前張開角度的基準(zhǔn)。

仍以圖2所示的標(biāo)記分布為例，使用0-4五個(gè)標(biāo)記來擬合背部平面：平面方程的一般表達(dá)式可為：ax+by+cz+d＝0，(c≠0)，記：則有：a0x+a1y+a2-z＝0，平面方程擬合，對于這里的五個(gè)點(diǎn)(xi，yi，zi)，i＝0，1，2，3，4；要用這五個(gè)點(diǎn)擬合背部平面則需要：應(yīng)滿足即：通過解上述方程組即可擬合出背部平面方程，所得到的背部平面的法向量即為nback＝(a，b，c)。并進(jìn)一步計(jì)算過背部向量且與背部平面垂直平面的法向量：nvertical＝v2×nback。

步驟104：根據(jù)所獲取的至少一個(gè)空間向量，獲取用于表征至少一個(gè)身體部位的姿勢的角度信息。

仍以圖2所示的標(biāo)記分布為例，用于表征至少一個(gè)身體部位的姿勢的角度信息可包括以下幾項(xiàng)中的一種或多種：

頭部的空間向量與重力方向向量的夾角用于表征頭部的姿勢；背部的空間向量與重力方向向量的夾角用于表征背部的姿勢；左臂的空間向量與法向量的夾角用于表征左臂的姿勢；右臂的空間向量與法向量的夾角用于表征右臂的姿勢。

在本發(fā)明一進(jìn)一步實(shí)施例中，為了區(qū)分左臂/右臂姿勢的前后移動(dòng)角度和左右張開角度，可利用左臂的空間向量與法向量的夾角在左右方向上的分量來表征左臂在左右方向上的張開姿勢；利用左臂的空間向量與法向量的夾角在前后方向上的分量來表征左臂在前后方向上的張開姿勢；利用右臂的空間向量與法向量的夾角在左右方向上的分量來表征右臂在左右方向上的張開姿勢；以及利用右臂的空間向量與法向量的夾角在前后方向上的分量來表征右臂在前后方向上的張開姿勢。

由此可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種姿勢識別方法，在待識別對象的不同身體部位預(yù)設(shè)標(biāo)記，使得當(dāng)待識別對象在保持某種姿勢或進(jìn)行某種動(dòng)作時(shí)，通過識別這些標(biāo)記即可獲取用于表征這些身體部位的空間向量，并利用這些空間向量在空間中的角度信息來衡量這些身體部位的姿勢狀態(tài)。由此實(shí)現(xiàn)了對不同身體部位姿勢狀態(tài)的量化識別，識別過程簡便可靠且精度高，為規(guī)范化待識別對象的操作姿勢提供了的有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

考慮到當(dāng)標(biāo)記為圖標(biāo)時(shí)，若采用單一的圖像采集位置有可能無法采集到所有標(biāo)記。如圖4所示，當(dāng)在待識別對象的背面或側(cè)面單獨(dú)進(jìn)行圖像采集時(shí)，一些身體部位上的標(biāo)記就會(huì)因?yàn)樯眢w遮擋的原因而無法被采集到，這必然會(huì)影響到姿勢識別的精度。例如，當(dāng)僅在圖4中待識別對象的背面進(jìn)行圖像采集時(shí)，若待識別對象向左旋轉(zhuǎn)了90度，則待識別對象右臂上的標(biāo)記就會(huì)因?yàn)樯眢w遮擋而無法被采集到。為了解決這一次問題，本發(fā)明一進(jìn)一步的實(shí)施例提供了一種姿勢識別方法，如圖5所示，該姿勢識別方法包括：

步驟501：采集待識別對象在至少兩個(gè)不同的坐標(biāo)系中的圖像信息，其中，至少兩個(gè)不同的坐標(biāo)系根據(jù)至少兩個(gè)不同的攝像位置建立，每個(gè)攝像位置對應(yīng)設(shè)有至少一個(gè)攝像頭。

這里的限定詞“攝像位置”應(yīng)被理解為圖像采集位置，而并非某個(gè)單獨(dú)攝像頭的擺放位置。如前所述，在圖像采集位置所采集到的圖像信息應(yīng)包含身體部位的三維空間信息。因此當(dāng)攝像頭為普通的光學(xué)攝像頭時(shí)，則需要在一個(gè)攝像位置的多個(gè)角度設(shè)置多個(gè)攝像頭才能夠獲取到身體部位的三維空間信息，并根據(jù)該圖像信息才能獲取所識別出標(biāo)記的空間坐標(biāo)。而當(dāng)攝像頭為可獲取空間坐標(biāo)信息的攝像設(shè)備時(shí)，例如深度攝像頭，每個(gè)攝像位置則僅需設(shè)置一個(gè)攝像頭即可。本發(fā)明對每個(gè)攝像位置所設(shè)有的攝像頭數(shù)量不做限定。

由于是在兩個(gè)不同的攝像位置進(jìn)行圖像采集，且是根據(jù)該至少兩個(gè)不同的攝像位置建立該至少兩個(gè)不同的坐標(biāo)系，因此可獲取到分別位于該至少兩個(gè)不同的坐標(biāo)系中的至少兩個(gè)圖像信息。

如圖4所示，可在兩個(gè)不同的攝像位置(待識別對象的背面位置和側(cè)面位置)分別設(shè)置深度攝像頭camera1和camera2進(jìn)行圖像采集，所建立的兩個(gè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)則分別位于該背面位置和側(cè)面位置，這樣便可獲取到分別位于該兩個(gè)坐標(biāo)系中的兩個(gè)圖像信息。但應(yīng)當(dāng)理解，雖然在圖4所示的實(shí)施例中，僅包括了兩個(gè)攝像位置，但在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，為了能夠?qū)崿F(xiàn)足夠精準(zhǔn)的姿勢識別，還可以在更多的攝像位置進(jìn)行圖像采集，以保證所有標(biāo)記都能夠被清晰完整的采集到。本發(fā)明對攝像位置的數(shù)量和具體位置不做限定。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，為了保證待識別對象的所有可能的姿勢和動(dòng)作都能被識別到，該至少兩個(gè)不同的攝像位置所對應(yīng)的至少兩個(gè)攝像區(qū)域可設(shè)置為覆蓋待識別對象的所有待識別動(dòng)作區(qū)域。在一進(jìn)一步實(shí)施例中，當(dāng)待識別對象為正在進(jìn)行手術(shù)操作的牙科醫(yī)生時(shí)，由于牙科醫(yī)生在進(jìn)行手術(shù)操作時(shí)的姿勢為坐姿，主要的動(dòng)作僅包括身體的旋轉(zhuǎn)以及手臂的動(dòng)作，因此可設(shè)置一個(gè)位于牙科醫(yī)生的背面的攝像位置，以及另一個(gè)位于牙科醫(yī)生操作手臂一側(cè)的攝像位置，以保證牙科醫(yī)生的所有操作動(dòng)作都能夠被識別到。應(yīng)當(dāng)理解，這里的操作手臂可為牙科醫(yī)生的慣用手臂，當(dāng)牙科醫(yī)生為右利手時(shí)該另一個(gè)攝像位置就置于右側(cè)，當(dāng)牙科醫(yī)生為左利手時(shí)該另一個(gè)攝像位置就置于左側(cè)。

步驟502：在至少兩個(gè)不同的坐標(biāo)系各自對應(yīng)的圖像信息中，識別預(yù)設(shè)在待識別對象的至少一個(gè)身體部位上的標(biāo)記。

如圖4所示，在camera1所采集到的圖像信息中識別預(yù)設(shè)的標(biāo)記，同時(shí)也在camera2所采集到的圖像信息中識別預(yù)設(shè)的標(biāo)記。但由于此時(shí)待識別對象的身體可能存在一定旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致camera1或camera2并無法單獨(dú)采集到所有的標(biāo)記。例如，當(dāng)待識別對象的身體向左旋轉(zhuǎn)一定角度時(shí)，右肩上的標(biāo)記就有可能無法被camera1采集到，但是該右肩上的標(biāo)記卻可以被camera2采集到。由此可見，通過在不同的攝像位置進(jìn)行圖像采集，可保證所有的標(biāo)記都能被采集到。

步驟503：獲取所識別出的標(biāo)記在同一個(gè)坐標(biāo)系中各自的空間坐標(biāo)。

仍以圖4為例，由于camera1和camera2各自所采集到的圖像信息分屬于兩個(gè)不同的坐標(biāo)系，一些在camera1的坐標(biāo)系中出現(xiàn)的標(biāo)記可能并未出現(xiàn)camera2的坐標(biāo)系中，因此就需要通過坐標(biāo)變換過程來將獲取所識別出的標(biāo)記在同一個(gè)坐標(biāo)系中各自的空間坐標(biāo)，以利用這些空間坐標(biāo)獲取各身體部位在同一坐標(biāo)系中的空間向量。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)一個(gè)坐標(biāo)系所對應(yīng)的圖像信息中識別出的標(biāo)記并未出現(xiàn)在另一個(gè)坐標(biāo)系中時(shí)，如圖6所示，可通過如下過程完成坐標(biāo)變換過程：

步驟5031：獲取在一個(gè)坐標(biāo)系所對應(yīng)的圖像信息中識別出的標(biāo)記在該一個(gè)坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)。如前所述，當(dāng)該一個(gè)坐標(biāo)系所對應(yīng)的攝像頭為深度攝像頭時(shí)，根據(jù)深度攝像頭的內(nèi)部參數(shù)以及圖像信息便可直接計(jì)算出該標(biāo)記在該一個(gè)坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)。

步驟5032：獲取該一個(gè)坐標(biāo)系與另一個(gè)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣可采用下述的七參數(shù)法獲取。該方法的空間變換包括旋轉(zhuǎn)、平移和縮放，關(guān)系式如下：p2＝(1+m)r(ω)p1+δp，其中分別為轉(zhuǎn)換前后的坐標(biāo)點(diǎn)，m為坐標(biāo)空間的縮放系數(shù)，本方法中m＝0時(shí)意為著沒有空間的縮放；r(ω)＝r1(ωx)r2(ωy)r3(ωz)為空間旋轉(zhuǎn)矩陣，ωx、ωy、ωz分別表示坐標(biāo)系沿x、y、z軸的旋轉(zhuǎn)角度；為平移向量，δx、δy、δz分別表示坐標(biāo)系沿x、y、z軸方向的平移量。因此，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換可以表示成以下形式：

所以坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣可表示為：

該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣中還有ωx、ωy、ωz、δx、δy、δz六個(gè)參數(shù)，因此至少需要6個(gè)公共點(diǎn)來計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣。

在一進(jìn)一步實(shí)施例中，可采用如圖7所示的配準(zhǔn)板來獲取坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣。該配準(zhǔn)板包括6個(gè)標(biāo)記點(diǎn)。將該配準(zhǔn)板置于三個(gè)不同的位置進(jìn)行圖像采集以獲取三幀圖片，這樣便可獲取18個(gè)公共點(diǎn)來計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，由此便提高了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣的計(jì)算精度。

步驟5033：利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，將在該一個(gè)坐標(biāo)系所對應(yīng)的圖像信息中識別出的標(biāo)記在該一個(gè)坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為在該另一個(gè)坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)。具體而言，就是將在該一個(gè)坐標(biāo)系中的標(biāo)記的空間坐標(biāo)與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣做相乘處理即可獲取該標(biāo)記在該一個(gè)坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)。

由此可見，通過重復(fù)執(zhí)行步驟5031-5033便可獲取所識別出的所有標(biāo)記在同一個(gè)坐標(biāo)系中各自的空間坐標(biāo)。當(dāng)然，當(dāng)下一次坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的源坐標(biāo)系和目標(biāo)坐標(biāo)系相同時(shí)，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣就不用重復(fù)獲取了，此時(shí)僅執(zhí)行步驟5031和5033即可。

步驟504：根據(jù)所識別出標(biāo)記各自的空間坐標(biāo)，獲取用于表征待識別對象的至少一個(gè)身體部位的至少一個(gè)空間向量。

步驟505：根據(jù)所獲取的至少一個(gè)空間向量，獲取用于表征至少一個(gè)身體部位的姿勢的角度信息。

步驟504和步驟505的具體過程在前面已有描述，在此不再贅述。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，由于所獲取到的用于表征身體部位姿勢的角度信息為精確的量化數(shù)值，因此可對身體部位的姿勢進(jìn)行等級評價(jià)。該等級評價(jià)的機(jī)制可包括：

當(dāng)用于表征一個(gè)所述身體部位的姿勢的角度信息在大于等于0度且小于20度時(shí)，評價(jià)為優(yōu)秀等級；

當(dāng)用于表征一個(gè)所述身體部位的姿勢的角度信息大于等于20度且小于30度時(shí)，評價(jià)為良好等級；

當(dāng)用于表征一個(gè)所述身體部位的姿勢的角度信息大于等于30度時(shí)，評價(jià)為校正等級。

在一進(jìn)一步實(shí)施例中，當(dāng)用于表征一個(gè)身體部位的姿勢的角度信息被評價(jià)為校正等級時(shí)，還可發(fā)出該身體部位的姿勢需要校正的提示信息，以及時(shí)提示待識別對象調(diào)整姿勢。

圖8所示為所示為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種姿勢識別裝置。如圖8所示，該姿勢識別裝置80包括：

標(biāo)記識別模塊81，配置為識別預(yù)設(shè)在待識別對象的至少一個(gè)身體部位上的標(biāo)記，其中，至少一個(gè)身體部位中的每個(gè)身體部位上預(yù)設(shè)有至少一個(gè)標(biāo)記；

坐標(biāo)獲取模塊82，配置為獲取所識別出標(biāo)記各自的空間坐標(biāo)；

向量獲取模塊83，配置為根據(jù)所識別出標(biāo)記各自的空間坐標(biāo)，獲取用于表征待識別對象的至少一個(gè)身體部位的至少一個(gè)空間向量；以及

姿勢確定模塊84，配置為根據(jù)所獲取的至少一個(gè)空間向量，獲取用于表征至少一個(gè)身體部位的姿勢的角度信息。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，如圖9所示，標(biāo)記識別模塊81可包括：

圖像采集單元811，配置為采集待識別對象的圖像信息；以及

識別單元812，配置為識別圖像信息中所包括的標(biāo)記；

其中，坐標(biāo)獲取模塊82進(jìn)一步配置為：根據(jù)所識別出標(biāo)記在圖像信息中的位置，獲取所識別出標(biāo)記在根據(jù)圖像采集位置所建立的坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，圖像信息包括二維彩色圖像信息、景深圖像信息以及重力方向向量。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，標(biāo)記為矩形圖標(biāo)，其中，識別單元812包括：

疑似標(biāo)記識別子單元，配置為識別圖像信息中的角點(diǎn)，并根據(jù)所識別出的角點(diǎn)識別圖像信息中所包括的疑似標(biāo)記，其中，疑似標(biāo)記為由四個(gè)角點(diǎn)構(gòu)成的四邊形；以及

匹配子單元，配置為將所識別出的疑似標(biāo)記與預(yù)設(shè)在待識別對象的至少一個(gè)身體部位上的標(biāo)記各自的標(biāo)記模板進(jìn)行匹配，以識別出圖像信息中所包括的標(biāo)記，排除無法與任一標(biāo)記匹配的疑似標(biāo)記。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，識別單元812進(jìn)一步包括：在將多個(gè)疑似標(biāo)記與已存儲(chǔ)的所識別出標(biāo)記各自的標(biāo)記模板進(jìn)行匹配之前，對多個(gè)疑似標(biāo)記進(jìn)行矩形校正；和/或，

在將多個(gè)疑似標(biāo)記與已存儲(chǔ)的所識別出標(biāo)記各自的標(biāo)記模板進(jìn)行匹配之前，過濾掉所識別出的疑似標(biāo)記中的錯(cuò)誤標(biāo)記，其中，錯(cuò)誤標(biāo)記基于預(yù)學(xué)習(xí)過程確定。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，匹配子單元進(jìn)一步配置為：計(jì)算疑似標(biāo)記與標(biāo)記模板之間的互信息值；當(dāng)互信息值大于預(yù)設(shè)值時(shí)，將疑似標(biāo)記確定為標(biāo)記模板所對應(yīng)的標(biāo)記。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，圖像采集單元811進(jìn)一步配置為：采集待識別對象在至少兩個(gè)不同的坐標(biāo)系中的圖像信息，其中，至少兩個(gè)不同的坐標(biāo)系根據(jù)至少兩個(gè)不同的攝像位置建立，每個(gè)攝像位置對應(yīng)設(shè)有至少一個(gè)攝像頭；

其中，識別單元812進(jìn)一步配置為：在至少兩個(gè)不同的坐標(biāo)系各自對應(yīng)的圖像信息中，識別預(yù)設(shè)在待識別對象的至少一個(gè)身體部位上的標(biāo)記；

其中，坐標(biāo)獲取模塊82進(jìn)一步配置為：獲取所識別出的標(biāo)記在同一個(gè)坐標(biāo)系中各自的空間坐標(biāo)。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，坐標(biāo)獲取模塊82包括：

坐標(biāo)獲取單元821，配置為獲取在一個(gè)坐標(biāo)系所對應(yīng)的圖像信息中識別出的標(biāo)記在該一個(gè)坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)；

矩陣計(jì)算單元822，配置為獲取該一個(gè)坐標(biāo)系與另一個(gè)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣；以及

坐標(biāo)變換單元823，配置為利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，將在該一個(gè)坐標(biāo)系所對應(yīng)的圖像信息中識別出的標(biāo)記在該一個(gè)坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為在該另一個(gè)坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，至少兩個(gè)不同的攝像位置所對應(yīng)的至少兩個(gè)攝像區(qū)域覆蓋了待識別對象的所有待識別動(dòng)作區(qū)域。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，待識別對象為正在進(jìn)行手術(shù)操作的牙科醫(yī)生，其中，至少兩個(gè)不同的攝像位置包括：

一個(gè)位于牙科醫(yī)生的背面的攝像位置，以及一個(gè)位于牙科醫(yī)生操作手臂一側(cè)的攝像位置。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，攝像頭為可獲取空間坐標(biāo)信息的攝像設(shè)備，例如深度攝像頭，每個(gè)攝像位置設(shè)有一個(gè)攝像頭。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，待識別對象的至少一個(gè)身體部位包括以下幾項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)：頭部、背部、左肩、右肩、左臂和右臂。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，如圖9所示，向量獲取模塊83包括：

身體部位向量獲取單元831，配置為根據(jù)頭部、背部、左肩、右肩、左臂和右臂各自對應(yīng)的標(biāo)記的空間坐標(biāo)，獲取頭部、背部、左臂和右臂各自的空間向量；

背部平面獲取單元832，配置為根據(jù)背部、左肩和右肩各自對應(yīng)的標(biāo)記的空間坐標(biāo)擬合出背部平面；以及

法向量獲取單元833，配置為獲取包含背部的空間向量并與背部平面垂直的垂直面的法向量；

其中，姿勢確定模塊84所獲取的用于表征至少一個(gè)身體部位的姿勢的角度信息包括以下幾項(xiàng)中的一種或多種：

頭部的空間向量與重力方向向量的夾角，用于表征頭部的姿勢；

背部的空間向量與重力方向向量的夾角，用于表征背部的姿勢；

左臂的空間向量與法向量的夾角在左右方向上的分量，用于表征左臂在左右方向上的張開姿勢；

左臂的空間向量與法向量的夾角在前后方向上的分量，用于表征左臂在前后方向上的張開姿勢；

右臂的空間向量與法向量的夾角在左右方向上的分量，用于表征右臂在左右方向上的張開姿勢；以及

右臂的空間向量與法向量的夾角在前后方向上的分量，用于表征右臂在前后方向上的張開姿勢。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，如圖9所示，該姿勢識別裝置80進(jìn)一步包括：

姿勢評價(jià)模塊85，配置為對身體部位的姿勢進(jìn)行等級評價(jià)，等級評價(jià)包括：

當(dāng)用于表征一個(gè)所述身體部位的姿勢的角度信息在大于等于0度且小于20度時(shí)，評價(jià)為優(yōu)秀等級；

當(dāng)用于表征一個(gè)所述身體部位的姿勢的角度信息大于等于20度且小于30度時(shí)，評價(jià)為良好等級；

當(dāng)用于表征一個(gè)所述身體部位的姿勢的角度信息大于等于30度時(shí)，評價(jià)為校正等級。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，如圖9所示，該姿勢識別裝置80進(jìn)一步包括：

提示模塊86，配置為當(dāng)用于表征一個(gè)身體部位的姿勢的角度信息被評價(jià)為校正等級時(shí)，發(fā)出該身體部位的姿勢需要校正的提示信息。

應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例所提供的姿勢識別裝置80中記載的每個(gè)模塊或單元都與前述的一個(gè)方法步驟相對應(yīng)。由此，前述的方法步驟描述的操作和特征同樣適用于該姿勢識別裝置80及其中所包含的對應(yīng)的模塊和單元，重復(fù)的內(nèi)容在此不再贅述。

本發(fā)明的教導(dǎo)還可以實(shí)現(xiàn)為一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序代碼，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序代碼由處理器執(zhí)行時(shí)，其使得處理器能夠按照本發(fā)明實(shí)施方式的方法來實(shí)現(xiàn)如本文實(shí)施方式的姿勢識別方法。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)可以為任何有形媒介，例如軟盤、cd-rom、dvd、硬盤驅(qū)動(dòng)器、甚至網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)等。

應(yīng)當(dāng)理解，雖然以上描述了本發(fā)明實(shí)施方式的一種實(shí)現(xiàn)形式可以是計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，但是本發(fā)明的實(shí)施方式的方法或裝置可以被依軟件、硬件、或者軟件和硬件的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。硬件部分可以利用專用邏輯來實(shí)現(xiàn)；軟件部分可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，由適當(dāng)?shù)闹噶顖?zhí)行系統(tǒng)，例如微處理器或者專用設(shè)計(jì)硬件來執(zhí)行。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解上述的方法和設(shè)備可以使用計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令和/或包含在處理器控制代碼中來實(shí)現(xiàn)，例如在諸如磁盤、cd或dvd-rom的載體介質(zhì)、諸如只讀存儲(chǔ)器(固件)的可編程的存儲(chǔ)器或者諸如光學(xué)或電子信號載體的數(shù)據(jù)載體上提供了這樣的代碼。本發(fā)明的方法和裝置可以由諸如超大規(guī)模集成電路或門陣列、諸如邏輯芯片、晶體管等的半導(dǎo)體、或者諸如現(xiàn)場可編程門陣列、可編程邏輯設(shè)備等的可編程硬件設(shè)備的硬件電路實(shí)現(xiàn)，也可以用由各種類型的處理器執(zhí)行的軟件實(shí)現(xiàn)，也可以由上述硬件電路和軟件的結(jié)合例如固件來實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)當(dāng)理解，盡管在上文的詳細(xì)描述中提及了裝置的若干模塊或單元，但是這種劃分僅僅是示例性而非強(qiáng)制性的。實(shí)際上，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，上文描述的兩個(gè)或更多模塊/單元的特征和功能可以在一個(gè)模塊/單元中實(shí)現(xiàn)，反之，上文描述的一個(gè)模塊/單元的特征和功能可以進(jìn)一步劃分為由多個(gè)模塊/單元來實(shí)現(xiàn)。此外，上文描述的某些模塊/單元在某些應(yīng)用場景下可被省略。

應(yīng)當(dāng)理解，為了不模糊本發(fā)明的實(shí)施方式，說明書僅對一些關(guān)鍵、未必必要的技術(shù)和特征進(jìn)行了描述，而可能未對一些本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)的特征做出說明。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。