[發明專利]一種人體動作比對方法及裝置

有效

• 申請號: 201710313793.6
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107122752B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 左國玉;徐兆坤;盧佳豪;邱永康;杜婷婷
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

本發明提供一種人體動作比對方法及裝置。所述方法包括：S1，基于可穿戴傳感器采集到的當前人體動作，利用二叉樹分類器網絡進行識別，確認所述當前人體動作為標準動作或非標準動作；S2，當確認為非標準動作時，將所述非標準動作與所述非標準動作對應的標準動作數據進行比對，獲得所述非標準動作的各關節角度的偏差信息。本發明首先評判出存在偏差的人體動作，識別出標準或非標準動作；然后非標準的人體動作和對應的標準動作數據進行關節角度的細致比對，量化的給出角度偏差信息，以對人體動作姿態進行矯偏指導和進一步對人體動作進行評級，精度高，擁有優秀的泛化能力，處理小樣本訓練集的能力很強。

技術領域

本發明涉及人機交互與模式識別技術領域，更具體地，涉及一種人體動作比對方法及裝置。

背景技術

人體動作采集技術是記錄人體動作信息以供分析和回放的新型人機交互技術。動作采集的分類有機械式動作采集、聲學式動作采集、電磁式動作采集、光學式動作采集、慣性導航動作采集。采集的數據既可簡單到記錄肢體的空間位置，也可復雜到記錄臉部和肌肉群的細致動作。考慮到小巧、便捷、廉價以及不影響人自身肢體活動等因素，采用慣導加電磁式的九軸動作采集方式來采集人體動作，并進行比對最為合適。

隨著動作識別技術的不斷發展，其已廣泛應用于體育、舞蹈、影視、醫療仿真及動作技能培訓等領域。動作識別技術建立在動作采集技術得到的動作數據的基礎之上，分為基于圖像的動作識別技術和基于可穿戴動作傳感器的動作識別技術。

目前，基于圖像的動作識別技術缺點是受環境的約束太大，需要一塊專門的動作采集場地，用戶與攝像機之間不能有遮擋物。而且往往需要多個攝像機，操作復雜、價格昂貴、數據量和計算量都很大。而基于可穿戴動作傳感器的動作識別技術不存在以上種種缺陷，因此基于可穿戴動作傳感器的動作識別技術引起了學術界的廣泛關注。

當前人機交互方式發生著重大的變革，將人體動作采集及動作識別技術應用于人機交互領域，服務于計算機仿真和虛擬現實技術是現階段的研究熱點。在舞蹈教學、體育競技訓練、機器人行為學習和體感游戲等領域有著重要的應用價值。但是由于人身體是一個復雜的結構體，不同人的動作習慣和動作方式也不相同，使得難以對采集到的用戶動作信息進行使用、比對以及評估。目前還沒有成熟、高效的比對方法和標準。

根據國家專利局檢索中心專利查詢，申請號為：201310312228.X，公開號為：CN103345627B，該發明專利針對可穿戴式傳感器的動作識別領域，發明了一套動作識別方法和裝置。該發明擬合采集到的動作數據來表征動作能量變化的大小，使用滑動窗口的方法對擬合后數據進行分段，之后使用動態時間規整方法找到與采集到動作最相近的原型動作，最后再通過隱馬爾科夫模型方法對采集到的動作進行識別。

上述專利中，使用隱馬爾科夫模型的優點是當前狀態只受前一時刻狀態影響，計算復雜度低。缺點是無法進行信息的有效融合，參數誤差相互疊加，最終使識別精度受到影響。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的人體動作比對方法及裝置。

根據本發明的一個方面，提供一種人體動作比對方法，包括：

S1，基于可穿戴傳感器采集到的當前人體動作，利用二叉樹分類器網絡進行識別，確認所述當前人體動作為標準動作或非標準動作；

S2，當確認為非標準動作時，將所述非標準動作與所述非標準動作對應的標準動作數據進行比對，獲得所述非標準動作的各關節角度的偏差信息。

根據本發明的另一個方面，還提供一種人體動作比對裝置，包括：

動作識別模塊，用于基于當前人體動作，利用二叉樹分類器網絡進行識別，確認所述當前人體動作為標準動作或非標準動作；以及