[發(fā)明專利]一種沉浸式環(huán)境中遠程動作教學質量的自動評價方法和系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107240049B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 陳曉明;陳志波
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學先進技術研究院
• 主分類號: G06Q50/20
• 分類號: G06Q50/20;G06F3/01;G09B7/00
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 段曉微;葉美琴

本發(fā)明公開了一種沉浸式環(huán)境中遠程動作教學質量的自動評價方法和系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：采集教師標準動作和學生模仿動作；綜合學生模仿動作與教師標準動作的動作相似度、學生模仿動作的動作細節(jié)、學生模仿動作的動作平滑度對學生模仿動作質量進行系統(tǒng)總體打分，得到系統(tǒng)總分Q；如此,利用低成本的動作捕捉傳感器可穿戴設備，結合Kinect傳感器采集的數(shù)據(jù)和動作捕捉傳感器捕捉的數(shù)據(jù)，進行動作質量評分，實現(xiàn)運動的高效遠程教學和準確的自動動作評價。

技術領域

本發(fā)明涉及遠程教學和評價技術領域，尤其涉及一種沉浸式環(huán)境中遠程動作教學質量的自動評價方法和系統(tǒng)。

背景技術

隨著網(wǎng)絡技術的進步，近年來在線教育課程，如MOOC-Massive Open Onl ineCourse，獲得了快速的發(fā)展，然而，現(xiàn)有的在線教育系統(tǒng)主要還是以視頻、音頻、文本等傳統(tǒng)形式傳遞如科學類、語言類等傳統(tǒng)課程內(nèi)容，而這些形式對于運動型的教學，特別是一些專業(yè)性較強和對動作的規(guī)范性要求較高的運動，如太極、武術，往往效果不理想。

目前，市場上也存在一些可采集體感動作的設備和系統(tǒng)，例如，微軟的Kinect可以采集人體的運動動作，并將其應用到游戲和娛樂中，動作捕捉傳感器系統(tǒng)(Motion capturesystem或Mocap系統(tǒng))具有更高的采集精度，然而，目前專業(yè)Mocap系統(tǒng)的售價依然很高，短期內(nèi)無法在民用市場得到廣泛應用。此外，目前市場上并不存在針對太極這一特點運動的遠程教學系統(tǒng)和動作指令評價方法。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術存在的技術問題，本發(fā)明提出了一種沉浸式環(huán)境中遠程動作教學質量的自動評價方法和系統(tǒng)；

本發(fā)明提出的一種沉浸式環(huán)境中遠程動作教學質量的自動評價方法，包括以下步驟：

S1、采集教師標準動作和學生模仿動作；

S2、綜合學生模仿動作與教師標準動作的動作相似度、學生模仿動作的動作細節(jié)、學生模仿動作的動作平滑度對學生模仿動作質量進行系統(tǒng)總體打分，得到系統(tǒng)總分Q。

優(yōu)選地，步驟S1，具體包括：采集教師標準動作的手臂關節(jié)動作和手臂動作力度，采集學生模仿動作的手臂關節(jié)動作和手臂動作力度；

優(yōu)選地，通過Kinect采集教師標準動作和學生模仿動作的手臂關節(jié)動作，通過動作捕捉傳感器采集教師標準動作和學生模仿動作的手臂動作力度。

優(yōu)選地，步驟S2，具體包括：

S21、采用基于動態(tài)時間規(guī)整的相似度評價方法，對學生模仿動作與教師標準動作的動作相似度進行評價，得到學生目標節(jié)點模仿動作與教師目標節(jié)點標準動作的動作相似度分數(shù)Q₁；

S22、根據(jù)教師手臂動作邊界距離和學生手臂動作邊界距離，對學生模仿動作的動作細節(jié)進行評價，得到學生模仿動作的動作細節(jié)分數(shù)Q₂；

S23、根據(jù)動作捕捉傳感器獲取的手臂動作力度，對學生模仿動作的動作平滑度進行評價,得到學生模仿動作的動作平滑度分數(shù)Q₃；

S24、按照最優(yōu)權重矢量對Q₁、Q₂、Q₃進行加權求和，得到系統(tǒng)總分Q；

優(yōu)選地，步驟S21，具體包括：

對學生模仿動作進行歸一化處理，