[發(fā)明專利]一種基于Kinect的海軍旗語(yǔ)訓(xùn)練方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410391695.0
• 申請(qǐng)日: 2014-08-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104133813B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 瞿暢;張小萍;陳厚軍;楊杰;代艾波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/28
• 分類號(hào): G06F17/28;G06K9/66
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32243
• 代理人: 顧伯興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于Kinect的海軍旗語(yǔ)訓(xùn)練方法。

背景技術(shù)

海軍旗語(yǔ)是一種利用旗幟傳遞信號(hào)的通信方式。按旗語(yǔ)通信的形式可將其分為旗號(hào)通信和手旗通信。手旗通信通過(guò)旗子相對(duì)于身體的不同位置，表達(dá)不同的字母和符號(hào)。手旗通信方式要求旗手雙手各執(zhí)一面方旗，雙臂伸展，手臂與信號(hào)旗呈一條直線，以便盡量擴(kuò)大手旗揮動(dòng)的范圍，準(zhǔn)確傳達(dá)通信信息。旗語(yǔ)動(dòng)作通常表示字母、數(shù)字或其他符號(hào)，通過(guò)編碼規(guī)范的轉(zhuǎn)譯便可實(shí)現(xiàn)不同復(fù)雜訊息的傳送。在通信過(guò)程中，信號(hào)兵需面向正前方，使對(duì)方信號(hào)兵清楚的看到自己的動(dòng)作指向。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，軍事通信中的各種現(xiàn)代信息技術(shù)不斷涌現(xiàn)并已逐漸替代傳統(tǒng)通信技術(shù)。然而,為應(yīng)對(duì)電子干擾戰(zhàn)術(shù)的隱患，旗語(yǔ)通信仍作為重要的輔助通信手段。傳統(tǒng)的旗語(yǔ)訓(xùn)練方式主要是教練教授動(dòng)作及視頻教學(xué)，訓(xùn)練過(guò)程枯燥乏味，受訓(xùn)者缺乏參與的積極性，對(duì)動(dòng)作的準(zhǔn)確性把握不夠，訓(xùn)練效果不佳。因此，有必要提供一種海軍旗語(yǔ)訓(xùn)練的新方法,使信號(hào)兵的訓(xùn)練更加人性化、有效化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于Kinect的旗語(yǔ)訓(xùn)練方法，可以實(shí)現(xiàn)旗語(yǔ)動(dòng)作的自主學(xué)習(xí)訓(xùn)練，能實(shí)時(shí)采集用戶的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)并與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作進(jìn)行比對(duì)，為用戶提供實(shí)時(shí)的視、聽(tīng)覺(jué)反饋，指導(dǎo)用戶改進(jìn)動(dòng)作。

本發(fā)明通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于Kinect的旗語(yǔ)訓(xùn)練方法，該方法包括旗語(yǔ)動(dòng)作的學(xué)習(xí)和旗語(yǔ)動(dòng)作的測(cè)試兩種模式，旗語(yǔ)動(dòng)作的學(xué)習(xí)模式包括順序?qū)W習(xí)方式和隨機(jī)學(xué)習(xí)方式，用戶在訓(xùn)練開(kāi)始時(shí)可通過(guò)鼠標(biāo)、手勢(shì)控制或語(yǔ)音輸入選擇任一學(xué)習(xí)方式，順序?qū)W習(xí)方式按照旗語(yǔ)動(dòng)作圖解中的字符順序依次進(jìn)行旗語(yǔ)動(dòng)作的訓(xùn)練；隨機(jī)學(xué)習(xí)方式按照隨機(jī)生成的字符訓(xùn)練與之對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，學(xué)習(xí)模式下實(shí)時(shí)偵測(cè)用戶動(dòng)作，將標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì)庫(kù)中與屏幕提示字符內(nèi)容相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作模板與用戶動(dòng)作進(jìn)行比對(duì)，若符合標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì)庫(kù)的動(dòng)作規(guī)范并保持3秒時(shí)間則以得分形式提示動(dòng)作完成，進(jìn)入下一旗語(yǔ)動(dòng)作的訓(xùn)練，否則根據(jù)動(dòng)作差異指出用戶動(dòng)作存在的錯(cuò)誤，并以文字和語(yǔ)音提示的形式為用戶提供動(dòng)作要領(lǐng)的指導(dǎo)，直至用戶完成當(dāng)前動(dòng)作方可進(jìn)入下一動(dòng)作的學(xué)習(xí)；旗語(yǔ)動(dòng)作的測(cè)試模式主要是旗語(yǔ)通信的文本翻譯，用戶首先以手勢(shì)控制方式選擇測(cè)試的難度等級(jí)，根據(jù)屏幕隨機(jī)顯示的通信內(nèi)容，完成單一的或連續(xù)的旗語(yǔ)動(dòng)作，Kinect偵測(cè)并識(shí)別用戶動(dòng)作后,根據(jù)識(shí)別到的旗語(yǔ)動(dòng)作與其表示的字符間的關(guān)系,實(shí)時(shí)翻譯用戶旗語(yǔ)動(dòng)作的含義，顯示識(shí)別結(jié)果，并根據(jù)用戶是否在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)旗語(yǔ)動(dòng)作，作出得分評(píng)價(jià)，用戶可通過(guò)屏幕顯示的翻譯內(nèi)容與通信內(nèi)容的差異直觀比較，尋找差距。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：旗語(yǔ)動(dòng)作的學(xué)習(xí)和旗語(yǔ)動(dòng)作的測(cè)試兩種模式均通過(guò)Kinect采集到的用戶動(dòng)作特征值與標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì)庫(kù)的動(dòng)作特征值進(jìn)行比對(duì)完成動(dòng)作識(shí)別：

1）采集上肢骨骼數(shù)據(jù)，建立動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì)庫(kù)：

用戶距離Kinect傳感器1.5m-2m處，面對(duì)Kinect傳感器，伸展雙臂，保持水平伸直，Kinect自動(dòng)采集上肢肩、肘和腕關(guān)節(jié)點(diǎn)LS、?LE、LW及RS、RE、RW?的三維坐標(biāo)，通過(guò)以下計(jì)算為每一位訓(xùn)練者建立旗語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿勢(shì)庫(kù)。

?

右臂手腕節(jié)點(diǎn)到右肘節(jié)點(diǎn)的距離：

右臂肩節(jié)點(diǎn)到右肘節(jié)點(diǎn)的距離：

右手臂長(zhǎng)度：

左臂手腕節(jié)點(diǎn)到左肘節(jié)點(diǎn)的距離：

左臂肩節(jié)點(diǎn)到左肘節(jié)點(diǎn)的距離：

左手臂長(zhǎng)度：

選定手腕節(jié)點(diǎn)相對(duì)于肩節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)為每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)旗語(yǔ)動(dòng)作的特征值，建立標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì)庫(kù)；記左臂手腕節(jié)點(diǎn)LW的特征值為[LeftWrist_X，LeftWrist_Y，LeftWrist_Z]，右臂手腕節(jié)點(diǎn)RW的特征值為[RightWrist_X，RightWrist_Y，RightWrist_Z]，分別以肩關(guān)節(jié)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，用α_r、β_r、γ_r分別表示右肩坐標(biāo)系中右肩節(jié)點(diǎn)指向右腕節(jié)點(diǎn)的有向線段與x、y、z軸正向的夾角；用α_l、β_l、γ_l分別表示左肩坐標(biāo)系中左肩節(jié)點(diǎn)指向左腕節(jié)點(diǎn)的有向線段與x、y、z軸正向的夾角，由解析幾何的知識(shí)可知，從原點(diǎn)出發(fā)的任一單位有向線段的方向余弦即是其端點(diǎn)坐標(biāo)，則手腕特征值可表示如下：