[發明專利]一種基于動作識別的運動姿態矯正方法

在審

• 申請號: 202110007355.3
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112668531A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 程森林;趙志威;鐘源;王楨楨;堯小華;楊卓銳;楊皓
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32;G06K9/62;G06N3/04;G06N5/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發明涉及一種基于動作識別的運動姿態矯正方法，屬于計算機及運動識別技術領域。該方法包括：動作識別：通過攝像頭采集用戶運動視頻，基于深度學習算法構建動作識別算法，并利用該算法對鍛煉者視頻中的動作進行類別整理；骨架提?。菏紫葟臉藴式∩頂祿熘刑崛憻捳叩臉藴蕜幼?，然后從標準動作視頻同時進行骨架提?。煌瑫r利用采集到的鍛煉者視頻，從中提取鍛煉者運動骨架模型；姿態比對：首先將鍛煉者的骨架進行模板標準化；然后將標準化后鍛煉者的骨架與標準動作視頻進行相似度計算，提取動作相似度最高的一幀模板動作；最后所有動作測試完成，選取出相似度低于閾值的幾幀動作，并將模板動作展示出來。本發明提高了計算速度和對比精度。

技術領域

本發明屬于計算機及運動識別技術領域，涉及一種基于動作識別的運動姿態矯正方法。

背景技術

健身APP是一類可以為普通人群提供專業的健身計劃、標準動作視頻等健身資源。但是健身APP只能提供參考的標準動作，無法像健身教練一樣對用戶進行動作實施和細節的指導。所以在實際運動過程的很多情況下，用戶都會存在因只能對照標準動作簡單模仿導致的動作不標準，而產生了受傷的情況。

目前，常用人體行為檢測方法包括有肌電檢測，氣囊傳感器信息獲取，視覺圖像方法等。

基于肌電檢測的方法利用人體運動產生的生物肌電信號來識別人體的動作，但是在使用的時候需要用戶佩戴傳感器，其多用于特定場景下的科學研究，并不符合平常健身的需求。

基于氣囊的方法與肌電檢測法類似，同樣需要在用戶運動過程中佩戴相關傳感器才能獲取其運動信息。因此不管是肌電檢測法還是氣囊這一類基于使用佩戴傳感器的方法需要用戶佩戴傳感器，并不適用于用戶在日常健身鍛煉中的姿態矯正。

基于視覺圖像的方法，此類方法需使用用戶設備所拍攝的圖像實現包括用戶輪廓估計、用戶骨架圖估計等來估計用戶的姿勢和動作。主要應用是Openpose，其利用大量人類活動數據以及標簽來訓練一個圖神經網絡，進而對人體的姿勢進行識別。但是其缺點是對于設備的性能較高，而在一般的設備之中這種算法那的實時性較差，一般用于單幀圖片在實驗中的姿態識別應用，無法完成對用戶姿態的實施估計和對比。

因此，亟需一種更加方便、更精準的健身輔助系統來自行模仿比對的進行健身。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于動作識別的運動姿態矯正方法，解決日常單獨運動中缺乏專業指導，或者專業設備過于復雜、算法過大等問題，首先對鍛煉者的動作視頻進行了動作識別分類與骨架提取，得到了鍛煉者自身動作視頻與對應標準動作視頻的骨架素材，然后設計了基于視頻關鍵幀定位的姿態比對算法，以實現用戶、標準動作間的高精度比對，為鍛煉者提供碎片時間鍛煉中難以獲得的專業指導。最后根據人群運動情況，制作了相應的運動姿態辨識數據集。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于動作識別的運動姿態矯正方法，具體包括以下步驟：

S1：動作識別階段：

通過用戶PC端或移動端的攝像頭采集用戶運動視頻，基于深度學習算法構建有足夠精度的動作識別算法，并利用該算法對鍛煉者視頻中的動作進行類別整理；

S2：骨架提取階段：

首先，從標準健身數據庫中提取對應鍛煉者的標準動作，然后從標準動作視頻同時進行骨架提取；同時，利用采集到的鍛煉者視頻，從中提取鍛煉者運動的骨架模型；

S3：姿態比對階段：

首先將鍛煉者的骨架進行模板標準化；然后，將標準化后鍛煉者的骨架與標準動作視頻進行相似度計算，提取出動作相似度最高的一幀模板動作；最后，鍛煉者所有動作測試完成，選取出相似度低于閾值的幾幀動作，并將模板動作展示出來。