[發明專利]一種虛擬裝配中模特值評價方法

有效

• 申請號: 201711380035.2
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108090448B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 姜盛乾;于新;徐楊;陳雪純;張昕瑩;張開淦;黃卓;高大偉;曹明鈺
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F3/01
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 崔斌

1.一種虛擬裝配中模特值評價方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、通過KinectV2中的深度相機獲取人體25個部位骨骼點數據；

步驟二、測算雙手移動范圍；

步驟三、測算移動動作的加速度；

步驟四、終結動作的判定；

步驟五、移動動作的判定；

所述的步驟一中深度相機獲取人體25個部位骨骼點包括頭、頸、肩中心、左拇指、右拇指、左指尖、右指尖、左手、右手、左手腕、右手腕、左肘、右肘、左肩膀、右肩膀、脊柱、髖關節中心、左臀、左膝蓋、左腳踝、左腳、右臀、右膝蓋、右腳踝、右腳；

所述的步驟二的具體方法如下：

通過Kinect V2采集人體骨骼點，針對左右手分別測出M2、M3、M4和M5的活動范圍，活動范圍是以左右肩膀為基點，其中M2表示手腕動作、M3表示小臂動作、M4表示大臂動作、M5表示伸直手臂；其中M2的活動范圍是，對于左手是根據左手的活動最大距離l_左1繞肩膀點旋轉形成的半球體構成，對于右手是根據右手的活動最大距離l_右1繞肩膀點旋轉形成的半球體構成，M3的活動范圍是，對于左手是根據左手的活動最大距離l_左2繞肩膀點旋轉形成的半球體構成，對于右手是根據右手的活動最大距離l_右2繞肩膀點旋轉形成的半球體構成，M4的活動范圍是，對于左手是根據左手的活動最大距離l_左3繞肩膀點旋轉形成的半球體構成，對于右手是根據右手的活動最大距離l_右3繞肩膀點旋轉形成的半球體構成，而球體外的范圍即為M5的活動范圍；另外設置四個平面，其中左肩的兩個限制平面包括從左肩點向左射出的45度平面Ⅰ和向右平移左肩到右肩的長度l₁的平面Ⅱ，將左手活動區域分為AⅠ、AⅡ、AⅢ、AIV、AⅤ、AVI、AⅦ、AⅧ；右肩的兩個限制平面包括從右肩點向右射出的45度平面Ⅲ和向左平移左肩到右肩的長度l₁的平面IV，將右手活動區域分為BⅠ、BⅡ、BⅢ、BIV、BⅤ、BVI、BⅦ、BⅧ；

采集左肩膀坐標點A₁(x₁,y₁,z₁)、右肩膀坐標點A₂(x₂,y₂,z₂)、頸坐標點A₃(x₃,y₃,z₃)，髖關節中心坐標點A₄(x₄,y₄,z₄)，左肘坐標點A₅(x₅,y₅,z₅)，右肘坐標點A₆(x₆,y₆,z₆)，左手坐標點A₇(x₇,y₇,z₇)，右手坐標點A₈(x₈,y₈,z₈)，左指尖坐標點A₉(x₉,y₉,z₉)，右指尖坐標點A₁₀(x₁₀,y₁₀,z₁₀)，左拇指坐標點A₁₁(x₁₁,y₁₁,z₁₁)，右拇指坐標點A₁₂(x₁₂,y₁₂,z₁₂)，脊柱坐標點A₁₃(x₁₃,y₁₃,z₁₃)；

左手區域：

先計算斜率得到左肩膀坐標點到右肩膀坐標點在水平面上直線的垂直直線斜率已知垂直直線長度偏移為長度l₁時，三角形為等邊直角三角形，另一點正好在左肩膀向左射出的45度平面Ⅰ上，設X軸偏移長度為υ，Z軸偏移為-k₁υ，(-k₁υ)²+υ²＝(l₁)²，可求得如果k₁>0，可得到點B₁(x₂+υ,y₂,z₂-k₁υ)，反之可得到點B₁(x₂-υ,y₂,z₂+k₁υ)，化簡為B₁(X₁,Y₁,Z₁)；在豎直平面上，頸坐標點到脊柱坐標點偏移即可作為左肩膀坐標點空間偏移距離，作點B₂(x₁+(x₄-x₃),y₁+(y₄-y₃),z₁+(z₄-z₃))，化簡為B₂(X₂,Y₂,Z₂)；

可得向量向量首先確認法向量可得

其中設C₁為(Y₁-y₁)×(Z₂-Z₁)-(Z₁-z₁)×(Y₂-Y₁)，C₂為(Z₁-z₁)×(X₂-X₁)-(X₁-x₁)×(Z₂-Z₁)，C₃為(X₁-x₁)×(Y₂-Y₁)-(Y₁-y₁)×(X₂-X₁)；

法向量即為n₁＝(C₁，C₂，C₃)，平面方程即為C₁(x-x₁)+C₂(y-y₁)+C₃(z-z₁)＝0，化簡可得C₁x+C₂y+C₃z＝C₁x₁+C₂y₁+C₃z₁；

設C₁x₁+C₂y₁+C₃z₁為D，方程即可得到平面Ⅰ為C₁x+C₂y+C₃z＝D；在平面Ⅰ基礎上向右平移左肩到右肩的長度l₁得到平面Ⅱ:C₁x+C₂y+C₃z＝D+l₁；

右手區域：

先計算斜率得到右肩膀坐標點到左肩膀坐標點在水平面上直線的垂直直線斜率已知垂直直線長度偏移為長度l₁時，三角形為等邊直角三角形，另一點正好在右肩膀向右射出的45度平面Ⅰ上，設X軸偏移長度為υ，Z軸偏移為-k₃υ，(-k₃υ)²+υ²＝(l₁)²，可求得如果k₃＜0，可得到點B₃(x₁+v,y₁,z₁-k₃v)，反之可得到點B₃(x₁-v,y₁,z₁+k₃v)，化簡為B₃(X₃,Y₃,Z₃)，在豎直平面上，頸坐標點到脊柱坐標點偏移即可作為右肩膀坐標點空間偏移距離，作點B₄(x₂+(x₄-x₃),y₂+(y₄-y₃),z₂+(z₄-z₃))，化簡為B₄(X₄,Y₄,Z₄)；

可得向量向量首先確認法向量可得

其中設C₄為(Y₃-y₂)×(Z₄-Z₃)-(Z₃-z₂)×(Y₄-Y₃)，C₅為(Z₃-z₂)×(X₄-X₃)-(X₃-x₂)×(Z₄-Z₃)，C₆為(X₃-x₂)×(Y₄-Y₃)-(Y₃-y₂)×(X₄-X₃)；

法向量即為n₂＝(C₄，C₅，C₆)，平面方程即為C₄(x-x₂)+C₅(y-y₂)+C₆(z-z₂)＝0，化簡可得C₄x+C₅y+C₆z＝C₄x₂+C₅y₂+C₆z₂；

設C₄x₂+C₅y₂+C₆z₂為D₁，方程即可得到平面Ⅲ為C₄x+C₅y+C₆z＝D₁；在平面Ⅲ基礎上向左平移左肩到右肩的長度l₁得到平面IV:C₄x+C₅y+C₆z＝D₁+l₁；

左手點離平面Ⅰ和平面Ⅱ的距離，其中距離平面Ⅰ的距離為距離平面Ⅱ的距離為

左手活動距離分為M2、M3、M4和M5，其中M2的活動最大距離M3的活動最大距離M4的活動最大距離

所述的區域AⅠ、AⅡ、AⅢ、AIV、AⅤ、AVI、AⅦ、AⅧ應該滿足以下條件：

AⅠ區域，該區域模特值為M2，滿足：

AⅡ區域，該區域模特值為M3，滿足：

AⅢ區域，該區域模特值為M3，滿足：

AIV區域，該區域模特值為M3，滿足：

AⅤ區域，該區域模特值為M4，滿足：

AVI區域，該區域模特值為M4，滿足：

AⅦ區域，該區域模特值為M4，滿足：

AⅧ區域，該區域模特值為M5，滿足：