[發明專利]一種虛擬舞蹈系統的動作評價方法

有效

• 申請號: 201710774286.2
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107349594B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 劉清堂;王洋;余舒凡;吳林靜;黃景修;張耀升;常亞娜;袁陽陽
• 申請（專利權）人: 華中師范大學
• 主分類號: A63B71/06
• 分類號: A63B71/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

1.一種虛擬舞蹈系統的動作評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：構建舞蹈標準動作庫；

步驟2：構建虛擬教練；

步驟3：舞蹈學員動作實時捕捉與數字化；

步驟4：對比動作幀定位對齊；

具體實現包括以下子步驟：

步驟4.1：在教練標準動作的幀序列和學員動作的幀序列上分別建立大小為N和n的窗口，其中比對窗口是以當前對比的教練幀為關聯幀，向前后各取(N-1)/2幀，構成長度為N的比對窗口；學員動作窗口是以當前學員動作幀為末幀，向前取n-1幀，構成長度為n的學員動作窗口；

步驟4.2：學員動作窗口的起始幀與比對窗口起始幀對齊，來計算學員動作幀與教練動作幀的差異度；并且，每滑動一幀，就計算一次學員動作幀與教練動作幀的差異度；

其中，d_v(u，c)指學員與教練對應幀中某一個骨骼向量的差異度，u指的是用戶user，c指的是教練choreographer，學員某段骨骼特征向量(cosα1，cosβ1，cosγ1)，對應教練某段骨骼特征向量(cosα2，cosβ2，cosγ 2)；df_k定義為一幀的差異度，指學員與教練對應幀的19段骨骼的加權差異度，其中加權系數w_p在區間(0，1]，根據具體舞蹈的骨骼運動頻率統計得出；

步驟4.3：統計學員動作窗口幀的差異度累計平均值；

其中，DF_i指學員窗口對應的n幀差異度累計平均值；

步驟4.4：選擇整個滑動過程中N-n個累計差異度值的最小值作為定位同步幀依據；

步驟5：舞蹈動作評價得分。

2.根據權利要求1所述的虛擬舞蹈系統的動作評價方法，其特征在于，步驟1的具體實現過程是：采取有標記式的光學動作捕捉系統PhaseSpace捕捉專業教練的專業舞蹈動作數據，數據保存為DAE格式，進入Motion Builder，每個人物捕捉的光點有M個；根據光學動作捕捉系統PhaseSpace與KINECT動作捕捉系統捕捉到關節點位置的一致性，將捕捉的每幀M個光點與KINECT動作捕捉系統捕捉人體對應的N個骨骼關節點相對應，計算其N-1個骨骼向量的位置、余弦特征值數據等信息，以XML的形式存儲于動作庫中，形成舞蹈標準動作庫。

3.根據權利要求2所述的虛擬舞蹈系統的動作評價方法，其特征在于：光學動作捕捉系統的Marker點由LED組成，LED粘貼于人體各個關節部位，LED之間通過線纜連接，由綁在人體表面的電源裝置供電。

4.根據權利要求1所述的虛擬舞蹈系統的動作評價方法，其特征在于，步驟2的具體實現包括以下子步驟：

步驟2.1：運用光學動作捕捉系統PhaseSpace捕捉專業教練的專業舞蹈動作數據；

步驟2.2：對動作捕捉數據進行去噪優化處理，刪除跳幀數據，調整不標準的動作數據；

步驟2.3：利用KINECT動作捕捉系統捕捉人體對應的N個骨骼關節點；運用自定義的XML格式對動作捕捉數據進行統一編碼表征，其中包括每一幀的N個骨骼關節點構成的N-1段骨骼向量相對于Unity世界坐標系構成的向量坐標信息，和相對于世界坐標系X、Y、Z軸的余弦特征值信息；

步驟2.4：構建虛擬教練模型，進行動作綁定，形成虛擬教練。

5.根據權利要求2或4所述的虛擬舞蹈系統的動作評價方法，其特征在于：N＝20，20個骨骼關節點名稱分別為1：頭部，2：右肩，3：右肘，4：右腕，5：右手，6：左肩，7：左肘，8：左腕，9：左手，10：肩關節中心，11：脊，12：髖關節中心，13：右髖，14：右膝蓋，15：右踝，16：右腳，17：左髖，18：左膝蓋，19：左踝，20：左腳；20個骨骼關節點構成的19段骨骼向量。