[發(fā)明專利]一種虛擬舞蹈教學(xué)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810548334.0
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108777081B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉清堂;余舒凡;李云;張耀升;袁陽陽;王洋;黃景修;吳林靜
• 申請（專利權(quán)）人: 華中師范大學(xué)
• 主分類號: G09B5/02
• 分類號: G09B5/02;G06F3/01;G06T13/40
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

本發(fā)明公開了一種虛擬舞蹈教學(xué)方法及系統(tǒng)，方法包括舞蹈教練專業(yè)動作捕捉；動作庫構(gòu)建；根據(jù)動作庫，驅(qū)動教練模型進(jìn)行舞蹈教學(xué)等步驟；發(fā)明首先對專業(yè)舞蹈教練的動作進(jìn)行捕捉，確定專業(yè)舞蹈的標(biāo)準(zhǔn)動作，再對標(biāo)準(zhǔn)動作進(jìn)行骨骼對齊并以XML形式進(jìn)行編碼，經(jīng)過優(yōu)化確定基礎(chǔ)動作后構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)教練動作庫；然后，構(gòu)建虛擬舞蹈角色，對舞蹈教練與學(xué)員采樣進(jìn)行三維模型等比構(gòu)建，接著用標(biāo)準(zhǔn)動作庫的動作數(shù)據(jù)驅(qū)動教練模型，Kinect實時驅(qū)動學(xué)員模型，對舞蹈動作進(jìn)行可視化展示，供學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)，最終通過評價算法(余弦特征值歐氏距離)進(jìn)行舞蹈動作的評價以供學(xué)習(xí)者進(jìn)行反思。本發(fā)明對于舞蹈教學(xué)與反饋簡單有效，節(jié)約成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種虛擬舞蹈教學(xué)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

虛擬舞蹈教學(xué)系統(tǒng)是為學(xué)習(xí)者展示標(biāo)準(zhǔn)舞蹈動作幫助學(xué)員進(jìn)行舞蹈訓(xùn)練的裝置。隨著體感技術(shù)的不斷發(fā)展，使得虛擬舞蹈學(xué)習(xí)變得越發(fā)的簡單便捷，尤其是Kinect體感設(shè)備的出現(xiàn)，市面上出現(xiàn)了許多的體感舞蹈游戲及教學(xué)應(yīng)用，而虛擬舞蹈構(gòu)建的關(guān)鍵是標(biāo)準(zhǔn)舞蹈動作的捕捉、優(yōu)化與動作庫的構(gòu)建。

目前流行的動作捕捉方法主要有基于光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)的動作捕捉和基于Kinect體感技術(shù)的動作識別與捕捉，光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)需要用戶提前穿好在關(guān)鍵骨骼點帶有光標(biāo)的服裝，運用光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)的高速攝像機(jī)捕獲關(guān)鍵骨骼點的光標(biāo)數(shù)據(jù)，該方法可解決遮擋帶來的數(shù)據(jù)丟失問題，但需要臃腫的設(shè)備以及固定的場景支持，應(yīng)用有較大的限制。而Kinect的動作識別與捕捉能夠克服光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)的不足，讓用戶采用自然交互方法使用，但如果操作不當(dāng)會存在遮擋而帶來的數(shù)據(jù)丟失等問題，因此基于Kinect的動捕更偏向于交互感與沉浸性。

目前的動作庫有很多，但未形成統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，已有的動捕數(shù)據(jù)主要是以BVH、C3D、dae等格式為主，會存在一些冗余數(shù)據(jù)，且由于格式的加密無法進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)獲取分析，應(yīng)用起來存在諸多不便?？突仿〈髮W(xué)圖像實驗室有一套人類行為的動作庫，其中提供了多種格式，卻沒有一種普適的格式。

一般虛擬舞蹈系統(tǒng)主要包含演示、學(xué)習(xí)、娛樂等功能，根據(jù)交互設(shè)備的差異，各方面比重皆存在偏差，傳統(tǒng)的舞蹈系統(tǒng)主要有以下兩種方案：1.通過Kinect動作捕捉后，用Kinect進(jìn)行交互學(xué)習(xí)。2.通過光學(xué)動捕儀捕捉動作進(jìn)行舞蹈欣賞。前者可以獲得身臨奇境的感覺，后者雖然精度高，但無法進(jìn)行交互獲得體驗?！拔璧竸幼鞑粯?biāo)準(zhǔn)”、“交互動作少”等相關(guān)問題使得無法體現(xiàn)舞蹈系統(tǒng)的優(yōu)勢，也無法提供合理的結(jié)果反饋。

發(fā)明內(nèi)容

針對傳統(tǒng)體感舞蹈系統(tǒng)教練動作庫精度不高的問題，本發(fā)明運用光學(xué)動捕系統(tǒng)(phasespace,vicon等)進(jìn)行專業(yè)動作捕捉，實現(xiàn)精準(zhǔn)化動作捕捉，構(gòu)建高精度專業(yè)動作庫；針對傳統(tǒng)舞蹈系統(tǒng)缺乏體驗感的問題，本發(fā)明運用Kinect捕獲學(xué)習(xí)者關(guān)鍵動作，通過其獨有的交互感與沉浸感帶來舞蹈學(xué)習(xí)的“寓教于樂”的體驗；同時建立一套專業(yè)動捕數(shù)據(jù)49個骨骼點到20個骨骼點的映射，實現(xiàn)舞蹈評分精準(zhǔn)化。通過解決上述問題實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化舞蹈動作庫，交互式系統(tǒng)設(shè)計，精準(zhǔn)化動作評分，創(chuàng)建適合自然交互的虛擬舞蹈教學(xué)系統(tǒng)。

本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是：一種虛擬舞蹈教學(xué)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：舞蹈教練專業(yè)動作捕捉；

步驟2：動作庫構(gòu)建；

步驟3：根據(jù)動作庫，驅(qū)動教練模型進(jìn)行舞蹈教學(xué)。

本發(fā)明的系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案是：一種虛擬舞蹈教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：包括動作捕捉模塊、專業(yè)舞蹈動作庫構(gòu)建模塊、虛擬舞蹈教練構(gòu)建模塊和舞蹈評價模塊；

所述動作捕捉模塊包括專業(yè)舞蹈教練動作捕捉子模塊與學(xué)員動作捕捉子模塊；所述專業(yè)舞蹈教練動作捕捉子模塊用于對專業(yè)舞蹈教練的動作進(jìn)行捕捉、優(yōu)化，確定舞蹈的標(biāo)準(zhǔn)動作；所述學(xué)員動作捕捉子模塊用于對學(xué)員的舞蹈動作進(jìn)行捕獲，以用于舞蹈動作的對比評價，促進(jìn)舞蹈學(xué)習(xí)；