[發明專利]一種基于Kinect的羽毛球動作指導系統

有效

• 申請號: 201510859872.8
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105512621B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 郭禮華;洪佳楓
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳文姬

本發明公開了一種基于Kinect的羽毛球動作指導系統，包括預處理模塊，采用微軟的kinect體感設備，通過kinectSDK跟蹤用戶動作，獲得人體的骨架特征；相似性測量模塊，將獲取的用戶的骨架特征與標準羽毛球動作的骨架特征匹配進行相似性測量；動作評價與展示模塊，對相似性測量模塊獲得的用戶動作姿勢和標準動作姿勢匹配的動作時間段進行距離比較，從而得出用戶動作和標準動作序列相對應位置的各個關節點之間的距離差異，并將結果在屏幕上展示。本發明中，用戶不需要穿戴有傳感器的衣物，同時在不需要教練的情況下跟著視頻自助的學習羽毛球的標準動作，從而提高自己的羽毛球揮拍動作準確性。

技術領域

本發明涉及一種人機交互領域，特別涉及一種基于Kinect的羽毛球動作指導系統。

背景技術

隨著深度攝像頭的技術更新，使得這些攝像頭已經可以應用到目前高復雜度的計算機視覺任務中。在其幫助下，基于視覺的姿勢估計的困難度已經大大的降低了。因此在人體動作識別領域已經提出了多項發明專利。如專利CN106573665A采用維比特算法來進行動作識別，CN104408461A采用滑動窗口局部匹配窗口的方法來進行動作識別。而在動作指導領域，則有CN103706106A通過Kinect自適應動作訓練的方法。但是可以說在動作指導領域缺乏對某種特定環境(比如學習羽毛球動作的)進行優化開發的專利，所以普遍不能很好的應用到現實生活中。在實際應用上需要根據不同的應用目標，而進行特定特征的選取和算法的優化。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種基于Kinect的羽毛球動作指導系統，針對羽毛球初學者動作不規范，通過輔助設備，在無教練人工教學的情況下，自動輔助進行羽毛球動作的規范性教學。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種基于Kinect的羽毛球動作指導系統，包括

預處理模塊，采用微軟的kinect體感設備，通過kinectSDK跟蹤用戶動作，獲得人體的骨架特征；所述骨架特征包括全局軀干特征和局部關節點特征；

相似性測量模塊，將獲取的用戶的骨架特征與標準羽毛球動作的骨架特征匹配進行相似性測量；所述相似性測量包括以下步驟：

S3.1定義用戶的骨架特征與標準羽毛球動作之間的距離：

令用戶的姿勢為A，標準羽毛球動作的姿勢為B；姿勢A的骨架特征與姿勢B的骨架特征之間的距離

其中ΔTD(A,B)是由姿勢A和B的軀干方向定義的全局骨架差異，具體計算公式如下：

其中

Δα(A,B)，Δβ(A,B)，Δγ(A,B)表示的是姿勢A和B之間的全局骨架特征在歐拉角(α,β,γ)上的差異；

ΔJ_i(A,B)是姿勢A和B之間第i個局部關節點的骨架差異，w_i表示第i個局部關節點對于局部差異的影響權重；i＝1,2,3…K；K是考慮的局部關節點的總數目；

Δθ_i(A,B)和表示姿勢A和B之間第i個局部關節點的θ,的差異，其值范圍是0≤Δθ_i(A,B),(A,B)≤1；

S3.2對用戶動作進行動作序列的匹配以消除時間維度上的差異；