腳部位置估測

延續前一節，本系統得到的頭部、肩膀與髖骨在影像畫面上的位置，藉此我 們可以定義左、右腳的活動範圍。由頭頂到肩膀的長度χ為參考長度，來計算肢 體的相對長度。我們依人體比例，假定大腿長度約為1.5χ，小腿長度約為 1.5 χ，則髖骨到腳底的最大距離為3χ，並設定最大活動距離為 3.2χ，給予腳部 伸展的彈性活動空間，藉此以髖骨為圓心，3.2χ為半徑，在畫面上定義左、右 腳可能的活動範圍，如圖4.6(a)。

(a) (b)

圖4.6 腳部的偵測範圍，分別以紅色、藍色內部區域，表示左、右腳的活動範圍，(a) 可能的活

動範圍，(b) 實際的偵測範圍。

如果腳部與軀幹自我遮蔽的情況較嚴重，會因為褲子與衣服的顏色相近，使 得腳與軀幹很難以人體區域內部的輪廓作區分。當畫面中出現前述狀況時，本系

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統以預設的腳部姿態取代之。我們以手部活動範圍的下方位置，來定義正面時，

腳部實際的偵測範圍，如圖4.6(b)。在圖 4.6 中可以發現，若在頭部正下方給予 腳部的估測位置，當腳往身體左、右方伸展時，會發生兩腳的末端都落在同一腳 的活動偵測範圍內，如圖4.6 下方的狀況。

為了避免上述情況造成的誤判，本論文以腳部區域的前景物近似中軸線段，

來定義腳部外接矩形，如圖4.7 中的紅色矩形。圖 4.7(a)下方的圖中，我們發現 即使中心軸線段斷成多節，也可較正確定義腳部區域的邊界。

(a) (b)

圖4.7 調整髖骨的位置，(a) 腳部區域的外接矩形，(b) 調整後的髖骨位置連線。

本系統進一步以腳部外接矩形的上部中心點位置(圖 4.7(a)中的綠點)，與髖 骨原始的中心點位置，根據下式來調整髖骨的位置。

P1 = αP2 + (1-α)P3 (4.3) 其中本系統對髖骨的橫向位置(x 座標)做權重值的調整，P1為調整後的髖骨位置

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(圖 4.6(b)中的藍點)，P2為初始髖骨位置(圖 4.7(a)中的藍點)，P3為腳部外接矩形 的上部中心點位置(圖 4.7(a)中的綠點)，系統設定α值為 0.7。在腳部外接矩形內，

分別計算近似中軸線段端點與中心點位置(圖 4.7(a)中的綠點)左、右距離最長的 端點位置，視為左、右腳的末端，其髖骨與腳末端的連線即為腳部，如圖4.8。

(a) (b)

圖4.8 以橢圓表示腳部位置，(a) 腳部伸直的情況，(b) 腳部有曲折的情況。

圖4.8(a)下圖中，我們改善了圖 4.6(b)下圖因為兩腳落在同一偵測範圍內，

所造成其中一腳偵測不到或偵測錯誤的情況。本系統自髖骨到腳末端的連線位 置，依連出三個表示大腿、小腿、腳底板位置的橢圓。本系統依人體比例，定義 腳部的大腿、小腿、腳底板的長度占腳長度的比例為0.45、0.45、0.1，藉此估測 膝蓋及腳踝的位置，如圖4.7 中橢圓的長軸為大腿、小腿及腳底板的端點位置連 線，短軸為頭部寬度的0.6、0.5、0.4 倍。

當腳部的長度小於腳伸直長度(3χ)，表示腳部有曲折。若以上述定義髖骨

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到腳踝的中心位置為膝蓋，表示腳伸直抬高，屬於高難度姿態，一般情況下很難 長時間的保持此姿態。我們假定腳發生曲折時，膝蓋的位置是垂直往上舉起，如 圖4.8(b)。我們根據前景物的近似中軸線段端點，來估測腳部位置，所以在腳部 位置所形成的膚色近似中軸線，不會影響判別。本系統在腳末端與背景的顏色差 異夠大，即使腳部的近似中軸線段斷成多節，也不致影響腳部末端的估測結果。