[發(fā)明專利]一種基于3D體感攝像頭的舞蹈動作教輔方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811637675.1
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109833608B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設計）人: 楊非易;黃駿;周曉軍;陳尚衛(wèi);李驪;王行;盛贊;李朔;楊淼
• 申請（專利權(quán)）人: 南京華捷艾米軟件科技有限公司
• 主分類號: A63B24/00
• 分類號: A63B24/00;G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于3D體感攝像頭的舞蹈動作教輔方法及系統(tǒng)，包括：獲取學生端舞蹈過程的深度圖數(shù)據(jù)；對深度圖數(shù)據(jù)進行骨架提取；劃分舞蹈動作時段，根據(jù)提取出的骨架中各關節(jié)點在各時刻的坐標計算出每個關節(jié)點在目標動作時段中每個時刻的特征旋轉(zhuǎn)矩陣；將目標動作時段中各特征旋轉(zhuǎn)矩陣與其對應的預設標準矩陣進行比對，計算相似度并在相似度低于閾值時輸出提示信息。本發(fā)明通過將學員的動作特征相關矩陣和教師的預設標準矩陣進行對比，可準確提示學員舞蹈姿態(tài)中關節(jié)的運動情況及標準程度。此外，本發(fā)明比對的數(shù)據(jù)基礎是目標動作時段中每個時刻的特征旋轉(zhuǎn)矩陣，能夠反映出整個動作尤其是各個關節(jié)角度連續(xù)變換的標準與否。

技術領域

本發(fā)明涉及計算機視覺及圖像處理技術和工具，尤其是一種基于3D體感攝像頭的舞蹈動作教輔方法及系統(tǒng)。

背景技術

隨著人們健身意識的加強以及舞蹈愛好者的增多，練習舞蹈的團體不斷擴大，舞蹈作為一項健身運動慢慢進入大多數(shù)人的日常生活。舞蹈練習過程中體式的姿勢和動作非常重要，大多人練習舞蹈都是到專業(yè)的場地跟隨專業(yè)的舞蹈老師進行練習，即通過觀察舞蹈老師的動作并模仿，再由舞蹈老師指導糾正以達到練習的效果。但當天氣惡劣、交通不便等原因使運動者無法來到舞蹈老師所處場地進行面對面學習時，便不能單獨進行有效地舞蹈練習。再者，舞蹈運動者跟隨舞蹈老師學習時，舞蹈老師需要花大量的時間和精力糾正運動者的姿態(tài)和動作，在學員眾多時舞蹈老師難免無法做到及時糾正，況且這對舞蹈老師的觀察判斷能力要求極高。學員若沒有得到專業(yè)老師準確、及時的糾正很有可能耽誤舞蹈練習，這對舞蹈運動者和舞蹈老師都極為不利。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種基于3D體感攝像頭的舞蹈動作教輔方法及系統(tǒng)。

技術方案：一種基于3D體感攝像頭的舞蹈動作教輔方法，包括如下步驟：

S1：獲取學生端舞蹈過程的深度圖數(shù)據(jù)；

S2：對深度圖數(shù)據(jù)進行骨架提取；

S3：劃分舞蹈動作時段，根據(jù)提取出的骨架中各關節(jié)點在各時刻的坐標計算出每個關節(jié)點在目標動作時段中每個時刻的特征旋轉(zhuǎn)矩陣；

S4：將目標動作時段中各特征旋轉(zhuǎn)矩陣與其對應的預設標準矩陣進行比對，計算相似度并在相似度低于閾值時輸出提示信息。

進一步的，步驟S3中所述計算特征旋轉(zhuǎn)矩陣具體為：根據(jù)定義目標關節(jié)點的兩條方向軸，計算兩條方向軸的向量積作為第三條方向軸，三條方向軸加入齊次坐標后構(gòu)造出方向矩陣；計算目標時刻的方向矩陣相對于前一時刻的方向矩陣的變換矩陣，記為該時刻的特征旋轉(zhuǎn)矩陣。

進一步的，所述定義目標關節(jié)點的兩條方向軸，具體為：

若目標關節(jié)點是其他兩個關節(jié)的交叉點，則選取目標關節(jié)點與其相鄰的兩個關節(jié)點各構(gòu)造一條方向軸；或者，選取目標關節(jié)點及其相鄰的一個關節(jié)點構(gòu)造一條方向軸，選取與目標關節(jié)平行的關節(jié)構(gòu)造另一條方向軸；

若目標關節(jié)點是其他三個關節(jié)的交叉點，則用目標關節(jié)點與其相鄰的一個關節(jié)點構(gòu)造一條方向軸，用另外兩個相鄰的關節(jié)點構(gòu)造一條方向軸。

進一步的，所述S4具體包括：構(gòu)造關節(jié)動作特征旋轉(zhuǎn)矩陣，將各關節(jié)動作特征旋轉(zhuǎn)矩陣與其對應的預設標準矩陣進行比對并計算相似度，當目標動作時段中該關節(jié)的相似度低于閾值時輸出目標動作時段該關節(jié)的提示信息；所述關節(jié)動作特征旋轉(zhuǎn)矩陣即為某一關節(jié)在目標動作時段中所有時刻的特征旋轉(zhuǎn)矩陣的集合。

進一步的，所述S4具體包括：構(gòu)造目標動作特征旋轉(zhuǎn)矩陣，將各時段動作特征旋轉(zhuǎn)矩陣與其對應的預設標準矩陣進行比對并計算相似度，當該時段動作的相似度低于閾值時輸出該目標動作時段的提示信息；所述目標動作特征旋轉(zhuǎn)矩陣即為目標動作時段內(nèi)所有關節(jié)動作特征旋轉(zhuǎn)矩陣的集合。