[發明專利]一種基于Leap Motion的拇指彈琴觸鍵動作測量平臺及方法

有效

• 申請號: 202111008491.0
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113758506B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 丁伯慧;陳番興;丁晨陽;林家洛;李錚
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開一種基于Leap?Motion的拇指彈琴觸鍵動作測量平臺及方法，測量平臺包括測量平臺框架、上平臺玻璃面、下平臺玻璃面、觸鍵限位結構和Leap?Motion傳感器，所述測量平臺框架是由連接桿和角碼相互連接組成的長方體框架結構，所述測量平臺框架的頂部放置有所述上平臺玻璃面，測量平臺框架的底部設置有下平臺玻璃面，所述下平臺玻璃面的上表面放置有所述Leap?Motion傳感器，測量平臺框架頂部其中兩側的連接桿相對稱的設置有軌道，所述軌道內可活動的連接有觸鍵限位結構。本發明基于Leap?Motion的拇指彈琴觸鍵動作測量平臺，能夠在十分貼近自然狀態下進行拇指彈琴觸鍵動作的采集，并對采集數據進行分析，得到拇指彈琴觸鍵運動數據及規律。

技術領域

本發明涉及運動技能學習與測量領域，特別是涉及一種基于Leap?Motion的拇指彈琴觸鍵動作測量平臺及方法。

背景技術

鋼琴彈奏技能作為一項專業的手部技能，需要學習者在鋼琴老師的指導下經過大量的專業訓練才能逐漸掌握，而彈琴時需要保持正確的手部姿態，從而可以保證手指觸鍵力度和靈活性，以便彈奏出美妙的音色。因此如何對人手標準的彈琴觸鍵動作進行有效測量和量化分析，成為彈琴技能訓練與教學甚至將來機器人教學的基礎部分。另外，人手拇指十分靈巧，結構復雜，其彈琴動作為復雜的三維運動，如何對拇指的彈琴觸鍵動作進行捕捉和數據分析成為至關重要的一部分。

目前對人手動作的捕捉方法多種多樣，例如使用數據手套^[1,2]和在手部特征位置粘貼標志點并用相機進行動作識別^[3,4]等。但是佩戴數據手套會影響人手正常情況下的彈琴動作，大大影響動作的自然性，造成測量數據的不準確性。在手部粘貼標志點，測量數據會受標志點粘貼情況的影響，對測量結果影響也較大。Leap?Motion傳感器作為專業手部信息捕獲設備，可以直接識別人手關節和指尖特征點，不需要在人手佩戴任何東西，也不需要在人手上放置任何標志物，不會對人手彈琴觸鍵動作產生影響。而且Leap?Motion傳感器能以200幀/秒的速度追蹤雙手，追蹤精度可達0.01mm^[5]，具有很高的識別精度。

因此對比多種人手動作捕捉方式，Leap?Motion傳感器憑借無接觸式測量在拇指彈琴觸鍵動作測量方面具有獨特的優勢，從而如何根據Leap?Motion傳感器的測量方式和人手彈琴動作習慣搭建測量平臺，為拇指彈琴觸鍵動作的測量提供十分接近現實的測量環境，并根據人手結構特點進行運動數據分析顯得格外重要。

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發明內容