一种矫正动作误差的方法

申请号 CN201710636780.2 申请日 2017-07-31 公开(公告)号 CN107281710A 公开(公告)日 2017-10-24
申请人 尚晟; 发明人 尚晟;
摘要 一种矫正动作误差的方法,通过 位置 传感器 组件以无线方式将采集到的关键点位置信息传递给智能设备,智能设备内置可控制图元、标准动作图元、纠错提示模 块 ;将关键点位置信息转换为坐标值赋予可控制图元的触控点;纠错提示模块对时间轴上的可控制图元触控点与对应标准动作图元参照点坐标在一定 阈值 范围内做差异比较,然后以声音、图示或输出到 力 反馈设备的方式将这种差异表达出来。本 发明 能实时标示出错误的关键动作点,有利于动作对象针对性的去纠正错误动作点,且具有精确度高、成本低、普及性强的优点。
权利要求

1.一种矫正动作误差的方法,包括以下步骤:
(1)在智能设备内设置一个标准动作图元,标准动作图元上设置至少两个参照点,每个参照点在时间轴上具有连续变化的位置信息;
在智能设备内设置一个可控制图元,可控制图元上设置触控点;触控点的数量与参照点的数量一致,触控点在可控制图元上的部位与参照点在标准动作图元上的部位一致;
在运动实体上选取关键点,关键点的数量与触控点的数量一致,关键点在运动实体上的部位与触控点在可控制图元上的部位一致;
(2)用位置传感器组件获取所选取的关键点沿时间轴连续变化的位置信息,将该位置信息实时地赋予触控点,触控点受到该位置信息的约束而改变位置;
(3)将触控点在时间轴上连续变化的位置信息与参照点在时间轴上连续变化的位置信息进行比较,得出差异性结果;
(4)从智能设备上输出差异性结果,用于指示存在误差的关键点。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的运动实体是人,关键点是人身上的运动点。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于:位置传感器组件包括位置传感器、无线发射组件和电池,设置在关键点上,将获取的关键点位置信息传递给智能设备。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于:智能设备能够将可控制图元和标准动作图元在同一屏幕上重叠显示,用于直观地展示可控制图元和标准动作图元之间的差异。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于:关键点、触控点、参照点的位置信息都属于空间直坐标系,触控点与参照点的原点位置重叠。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于:智能设备上设置纠错提示模,通过纠错提示模块对触控点和关键点在时间轴上连续变化的位置信息进行比较,得出差异性结果,然后输出差异性结果。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于:输出差异性结果的方式可以是声音提示、图示、向关键点发出反馈信号中的一种或几种联合使用。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于:在关键点上设置力反馈装置,力反馈装置用于接收智能设备发出的力反馈信号,并产生力反馈。
9.如权利要求1 8所述的任意一种方法,其特征在于:所述的智能设备为具备CPU处理~
器的电脑或智能手机,具备CPU处理器的电脑或智能手机用于接收关键点发送的关键点位置信息,用于发出标示错误关键点的声音、图像或力反馈信号。

说明书全文

一种矫正动作误差的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种矫正动作误差的方法,是将置于活动实体关键点的位置数据传输到智能设备,再通过智能设备内的各个软件对关键点的位置状态实时分析,标示出与标准动作模板有异的关键点,达到提示错误关键点,以利于动作者及时纠正的目的。

背景技术

[0002] 随着国家对全民健身的重视,越来越多的人纷纷参与到体育锻炼中去。绝大部分运动者都是通过参加短期培训班、专业培训班、健身房、聘请私教或者看教程自学等方法来提高动作的准确性。短期培训班属于快餐式的教学方法,能起到的有益作用极其有限。专业培训班虽然在教学质量上有优势,但存在着费用高、耗时长的问题,这也成为了制约多数人加入的瓶颈。聘请私教确实是一个提高自身运动平的好办法,但专业教练无法时时刻刻守在运动者身边指导,且最终效果和教练的自身素质、教学水平的高低也有很大关系。请私教高昂的费用也让多数人望而却步。为此,可以用矫正动作的仪器来帮助训练,但是现有的存在许多不足之处。
[0003] 当前运动矫正领域的技术,大部分都是通过先采集人体的全部姿态信息,甚至包含背景杂物的信息全部采集后输入电脑,通过分析和筛选得出像素化的人体姿态信息。然后再对像素的运动规律进行分析,估算出最接近真实运动的姿态信息,再从这种估算出的姿态信息里找出相对稳定的运动点或者运动度用以和标准姿态信息进行对比。
[0004] 少数现有技术虽然也先采集关键部位的动作点信息,但却不直接用于与标准运动姿态信息对比,而是对这些动作点信息再进行一次或多次转换,比如将运动点信息转换为加速度与角度信息,再用于和标准姿态信息做对比分析。
[0005] 例如,申请号201610173854  .9是一种通过电视和能识别当前图片的体感配件矫正人体动作的方法。在对用体感摄像机获取的当前帧图片中的人体动作进行识别后,根据预设聚类算法对识别的所述预设数量的目标部位中的像素点进行聚类处理,获取每个目标部位对应的骨骼点,再将获取的所述骨骼点构成与所述人体动作相对应的模拟动作。再将此模拟动作与预设的动作标本进行对比。但聚类分析法是以相似性为基础的一种统计分析方法,需要对大量的数据进行分析后得出一个折中的近似值。用这种统计分析方法估算出来的骨骼点显然和真实人物的骨骼点有着难以避免的误差,再用这种估算出来的骨骼点去形成模拟动作去和预设动作标本对比,反复多次的估算和数据转换显然难以做到准确、直接。且对如此复杂的、处于连续变动的数据进行实时的分析和计算,这需要极高配置的智能硬件设备才能胜任。
[0006] 再例如,申请号201620801418.7的实用新型专利公开了一种运动矫正仪,其实现原理是通过多个感知器获取用户的预设部位的地理坐标系位置和时间,再通过信息采集器对位置和时间进行计算得出感知器的加速度和它们之间角度,将加速度与角度与预设的标准动作数据进行匹配,从而判断用户的动作。但是,利用各个感知器的相对位置和加速度来计算出对比数据,只要有一个感知器数据不准就会造成其他所有感知器的数据不准。具体地说,如图6所示,利用该运动矫正仪确定A1、A2、A3的经纬度和高度及时间,再利用A1、A2、A3互相之间的位置与时间来计算出互相之间的角度B1、B2、B3和加速度,然后利用这种角度B1、B2、B3和加速度去和标准动作里数据进行对比,显而易见的,A1、A2、A3只要任何一个值采集不准,B1、B2、B3的值也会全部受到影响,从而造成最终结果的不准确。而且,地理坐标系是使用三维球面来定义地球表面位置,以实现通过经纬度对地球表面点位引用的坐标系,物体活动不是一个平面,而是一个参考椭球体的表面。而人和活动实体的运动姿态数据是基于平面的,是属于空间直角坐标系。两种坐标系的数据转换产生误差是不可避免的。文中记载了信息采集器可以为加速度传感器、感知器可以为GPS定位器,但加速度传感器只能感知XYZ三轴位移信息,无法获得俯仰角、横滚角、航向角的信息,而人的绝大部分动作都存在着关节的转动、肢体和身体的倾斜,因此仅靠加速度传感器难以全面反馈人的真实动作。GPS定位器是依赖于美国军用卫星的,高精度的军用信道只对美国军队开放,且GPS军用信道的精度也只有0.3米左右,无法做到对人体姿态进行捕捉。民用产品由于几乎没有可能获得GPS高精度军用信道的使用权,精度只能达到5-10米左右,较大的误差更无法用于人体姿态的定位。
[0007] 又如,专利申请号为201210138503.6的专利申请文献公开了一种基于人体姿态识别的体育教学辅助系统和方法。采用的是深度摄像机对动作进行捕捉,但深度摄像技术对转身动作或被遮挡的肢体动作只能进行估算,很难保证精度,对于舞蹈、武术等具有大量转身、肢体遮挡的体育运动是无法做到精确捕捉的。且由于拍摄到的是包含背景在内的深度图像序列,电脑要通过运算先剔除场景中的天花板、地板、四周杂物,再对筛选出的人物单帧深度图像序列动作进行分析,从而预测、估算出关节点位置,再用估算出的关节点的运动速度和人体肢体转动的角度去和标准动作模型进行对比。这种估算出来的关节点位置显然难以达到较高的准确度。而利用人体肢体转动的角度作为比较单元也存在着如图6所示的问题(如上一段中的相应内容所述):形成角度的任何一个点采集不准确,都会对其他数据产生影响。且需要很高硬件配置的电脑才能完成如此复杂的数据运算。“基于深度图像的人体关节点定位的方法研究”一文(吕洁,南京理工大学,2014)较为详细的记载了上述深度摄像动作采集中提取关节点的技术现状与方法。以使用较为广泛的微软Kinect深度摄像捕捉技术为例,采集深度只有3.5米内,电脑硬件要求:I7CPU 3.1 GHz (或更高),具备USB 3.0 (Intel or Renesas芯片),操作系统要求Windows 8(x64)或更高版本,对配套软件也有很高的要求,对光照强弱也有一定的要求。在便携性、准确度、普及推广方面有较大局限性。
[0008] 以人的运动为例,绝大部分身体部位的活动都是围绕多个关节点或肌展开的,只要在时间轴的同一个时间点上对人和标准教学模板上事先选取的同一部位的关节点或肌腱坐标直接分析对比,就能直观的得出差异值,达到提示错误部位的目的。这种方法不但能简化过程,而且能降低不确定因素的干扰。直接选取的关键点显然比估算出来的关键点或关节点位置精确得多,由于没有现有技术存在的诸多繁琐的计算分析、过程,对智能设备的硬件需求大为降低。与现有技术相比,本方法产生的有益效果是不需要较高配置硬件、误差相对较小、抗不确定因素干扰能强、成本较低易于推广普及。

发明内容

[0009] 为了能更加直观、准确地标示出对运动实体动作与标准动作的差异,同时能兼顾降低设备成本与易于推广普及,本发明提供一种矫正动作误差的方法。
[0010] 本发明通过对事先选定的运动实体的几个关键点进行位置捕捉,通过快速、准确的将真实世界中的运动实体关键点位置信息映射到智能设备内与预置的标准动作图元参照点进行对比,这是一种空间直角坐标的对比,每个关键动作点的数据相互独立,下面将具体描述。
[0011] 一种矫正动作误差的方法,包括以下步骤:(1)在智能设备内设置一个标准动作图元,标准动作图元上设置至少两个参照点,每个参照点在时间轴上具有连续变化的位置信息;
在智能设备内设置一个可控制图元,可控制图元上设置触控点;触控点的数量与参照点的数量一致,触控点在可控制图元上的部位与参照点在标准动作图元上的部位一致;
在运动实体上选取关键点,关键点的数量与触控点的数量一致,关键点在运动实体上的部位与触控点在可控制图元上的部位一致;
(2)用位置传感器组件获取所选取的关键点沿时间轴连续变化的位置信息,将该位置信息实时地赋予触控点,触控点受到该位置信息的约束而改变位置;
(3)将触控点在时间轴上连续变化的位置信息与参照点在时间轴上连续变化的位置信息进行比较,得出差异性结果;
(4)从智能设备上输出差异性结果,用于指示存在误差的关键点。
[0012] 所述的运动实体是人或其他活动物体,关键点是人或其他活动物体身上的运动点。
[0013] 位置传感器组件包括位置传感器、无线发射组件和电池,设置在关键点上,将获取的关键点位置信息传递给智能设备。
[0014] 智能设备能够将可控制图元和标准动作图元在同一屏幕上重叠显示,用于直观地展示可控制图元和标准动作图元之间的差异。
[0015] 关键点、触控点、参照点的位置信息都属于空间直角坐标系,触控点与参照点的原点位置重叠。
[0016] 智能设备上设置纠错提示模块,通过纠错提示模块对触控点和关键点在时间轴上连续变化的位置信息进行比较,得出差异性结果,然后输出差异性结果。
[0017] 输出差异性结果的方式可以是声音提示、图示、向关键点发出力反馈信号中的一种或几种联合使用。
[0018] 所述的智能设备为具备CPU处理器的电脑或智能手机,具备CPU处理器的电脑或智能手机用于接收关键点发送的关键点位置信息,用于发出标示错误关键点的声音、图像或力反馈振动。
[0019] 在关键点上设置力反馈装置,力反馈装置用于接收智能设备发出的力反馈信号,并产生力反馈振动。
[0020] 本发明的有益效果:(1)运动实体上的关键点、可控制图元上的触控点及标准动作图元上的参照点所在部位都是预先标定且部位固定,不需要通过复杂的计算就能得到坐标值。(2)仅在运动实体的关键部位设置关键点,将获得的关键点的坐标与智能设备内的标准动作点坐标进行差异对比,由于诸位置信息都属于空间直角坐标系,且坐标系的原点重叠,没有现有技术普遍存在的对全部运动姿态数据甚至包括背景杂物在内的数据进行一次或者多次估算、筛选、统计的过程,这大大简化了动作校对的步骤和智能设备的计算量;(3)由于大部分运动实体的动作都受限于关节、骨骼结构,因此没有必要对运动实体的所有部位做差异比较。本发明只少数关键点做差异比较,不对运动实体的其他部位误差做直接判定,因此数据简单直接,普通智能手机的运算能力都可以胜任,对硬件系统的体积、便携性、软硬件成本都比近似技术大为降低;(4)由于可控制图元与标准动作图元是同屏幕重叠显示,能即时、直观的指出错误动作点部位。附图说明
[0021] 图1是本发明方法的原理框图
[0022] 图2是本发明方法对单臂弯举动作矫正的示意图。
[0023] 图3是本发明方法对舞蹈动作矫正的示意图。
[0024] 图4是本发明方法纠错提示模块进行坐标值对比的示意图。
[0025] 图5是本发明方法可控制图元与标准动作图元时间轴差异判定的示意图。
[0026] 图6是现有技术中将位置数据进行转换的示意图。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0028] 参与实施的各功能模块为位置传感器组件、通讯模块、智能设备(内置可控制图元、标准动作图元、纠错提示模块)。
[0029] 1、关键点:关键点根据标准动作图元上的参照点从运动实体上选择,关键点上设置位置传感器组件、力反馈装置、电池组件、无线收发组件、固定组件。
[0030] 1-1、位置传感器组件:本实施例采用目前技术上比较成熟的九轴传感器(3轴加速传感器、3轴陀螺仪和3轴地磁传感器的组合),可将位置信息转换成电信号输出至通讯模块。
[0031] 1-1-1力反馈装置:力反馈装置设置在关键点上,可接收智能设备发送的信号产生力反馈振动,提示该关键点的动作有误。
[0032] 1-1-2、电池组件:本实例采用标准电压3.7v,额定容量600mah的聚合物锂电池,该电池体积仅52*34*5mm,可持续提供3-5小时以上的电力,用于给位置传感器组件提供电力。
[0033] 1-1-3、无线发射组件:可将位置传感器组件的电信号以无线方式发射出去。本实施例可采用2.4G无线技术,由于2.4G无线模块具有开机自动扫频功能和数十个工作信道,可以同时供数十个用户在同一场合同时工作,无需使用者人工协调、配置信道。因此本发明中的多个位置传感器组件能在同一场合相对独立工作且互不干扰。
[0034] 1-1-4、固定组件:将位置传感器组件固定在动作物体表面,根据固定部位的不同采用不同的固定方法。如固定在肢体部位可以采用类似手表带的尼龙自粘带,如固定在皮肤表面可以采用自粘胶,固定在衣物或器械表面可以采用3M双面胶或夹子等。
[0035] 2、通讯模块:内置单片机(型号可以用GD32F103或STM32)、2.4G接收模块、蓝牙发射模块、聚合物锂电池组件。2.4G接收模块负责接收各位置传感器组件发送来的含位置信息的无线信号,经由单片机处理后,再由蓝牙发射模块将各个位置传感器组件的位置信号发射至智能设备。聚合物锂电池组件为本装置提供电力。
[0036] 3、智能设备:能接收并发送蓝牙信号的普及型电脑或智能手机;本实例中是指具备接收并发送蓝牙信号、带屏幕显示和发声元件的普及型电脑或智能手机,内置可控制图元、标准动作图元、纠错提示模块。可将接收到的各个传感器的位置信号传递给可控制图元中的对应触控点。
[0037] 3-1、标准动作图元:用动作捕捉系统对真实世界中教练的标准动作进行捕捉,并输入电脑处理成三维动作模型。三维动作模型和真实教练的动作姿态一致。并在三维动作模型的各关键运动点上设置在时间轴上具有连续位置信息的参照点。每一个参照点都在可控制图元中的相同部位有一个唯一与之对应的触控点。
[0038] 3-2、可控制图元:是智能设备内预置的绑定了骨骼系统的三维模型,骨骼关键活动位置设置有触控点,触控点与参照点是一一对应的,触控点通过IK原理来控制骨骼系统,从而带动整个三维模型的动作。
[0039] IK原理:IK是Inverse Kinematics的缩写,即反向运动学;是一种己知末端效应器的位置信息,反求其祖先关节的旋转角和位置的三维动画技术。因此,能通过获取骨骼关键控制点坐标的方法,来反推出骨骼的运动,再由骨骼的运动来驱动三维模型产生运动,从而还原出和真实世界中动作者运动姿态一致的三维动画模型。
[0040] 3-3、纠错提示模块:可同时获取可控制图元中各触控点的坐标值与标准动作图元中各参照点的坐标值做差异比较,当可控制图元中的一个或多个触控点坐标值与标准动作图元中对应参照点的坐标值误差超出了事先设定的动作误差阈值,即触发提示程序提示出错位置点的信息,提示信息可以是声音提示、图形提示、输出力反馈信号中的一种或几种的组合。
[0041] 3-3-1、声音提示:当可控制图元中一个或多个触控点的坐标值与标准动作图元中对应参照点的坐标值超过了事先设定的阈值,可发出示警声音如类似“右肩高了”、“腰部动作太快”的语音提示。
[0042] 3-3-2、图形提示:当可控制图元中一个或多个触控点的坐标值与标准动作图元中对应参照点的坐标值超过了事先设定的阈值,可在显示器上对错误的动作点做出标记,例如如果左肩动作太高,则在可控制图元的3D模型任务左肩以醒目的色块或图标指出该处动作发生了错误。
[0043] 3-3-3、输出力反馈信号:当可控制图元中一个或多个触控点的坐标值与标准动作图元中对应参照点的坐标值超过了事先设定的阈值,可针对错误的动作点通过无线方式发送力反馈信号。力反馈信号可通过通讯模块发送给关键点或通过智能设备直接发送给关键点。接收到提示信息的力反馈设备会产生振动,提醒使用者该处动作有误。
[0044] 3-4、动作误差阈值:真实世界中人的高矮胖瘦不尽相同,很难做到和教练示范的标准动作完全一致。因此不同运动者各关键动作点的比例与标准动作图元中教练的各关键动作点比例可能会存在一定的误差。
[0045] 通过对各个动作点设置合理的误差阈值,能让身材比例与教练身材比例有差异的运动者也能使用。
[0046] 本发明方法的实现:一、标准动作模板的预制
体育、健身运动的种类繁多,需要对哪个体育运动进行动作矫正,就要先针对这个体育运动制作标准动作模板。
[0047] 可利用当前实用的任何一种动作捕捉设备及配套软件,如微软Kinect和Super Mocap K2 超级动作捕捉Kinect2.0的搭配组合,MOCAP三维捕捉套装等,可以捕捉教练者的动作,并将捕捉到的动作输入到3DS MAX、MAYA、MotionBuilder、XSI、C4D等主流三维动画软件处理成与教练者运动姿态完全一致的三维模型。
[0048] 在三维模型上选取两个以上关键部位设置参照点,参照点上设置带有时间轴的连续位置信息,将该三维模型作为标准动作模板之一,预置在电脑或智能手机或平板电脑等智能设备内,或存储在对应软件的服务器里以供下载。
[0049] 二、在关键点上放置位置传感器组件电脑或智能手机内预置了多个可供使用者选择的标准动作模板,使用者先在电脑或智能手机内选择所需的标准动作模板,然后根据提示将位置传感器组件置于与标准动作模板的参照点的对应部位上。对应部位视动作种类不同,可以是肢体的关节处,脖子,头部,脊柱某节等;也可以是大肌肉群的肌肉块;还可以是与人连接的活动实体。
[0050] 如图1所示:S1、S2、S3、S4是在人或活动实体上的关键点,位置传感器组件位于关键点上,将捕捉到的在时间轴上具有连续变化的位置信息转化成电信号以无线或有线方式传递给通讯模块S5,通讯模块S5再以无线方式传递给具备无线接收功能的智能设备。
[0051] 智能设备将接收到的位置信息转换为坐标值传递给可控制图元S6,可控制图元S6的各触控点在三维模型中的部位与S1、S2、S3、S4等关键点的部位一致。每一个触控点都在真实世界中的运动者或运动物体中有一个唯一与之对应的关键点,可控制图元S6的各触控点的移动受真实世界中关键点动作的约束。
[0052] 如图1所示:关键点1对应触控点1,关键点2对应触控点2,关键点3对应触控点4,关键点4对应触控点4。
[0053] 标准动作图元S8的参照点1对应触控点1,参照点2对应触控点2,参照点3对应触控点3,参照点4对应触控点4。
[0054] 纠错提示模块S7内置有程序,能读取可控制图元S6各触控点的坐标值,能读取标准动作图元S8各参照点的坐标值。并对比触控点与对应参照点之间的误差,当两者的误差范围超过了事先设定的阈值,即判定该点动作有误,并发出声音提示S9、图形提示S10、力反馈信号S11并输出到力反馈设备S12。
[0055] 需要说明的是,上述的真实世界中的关键点及设置在关键点上的位置传感器组件、智能设备里的可控制图元和标准动作图元,都是空间直角坐标系的坐标,由于原点重合,数据对比简洁、直接、准确。如图4所示,空间直角坐标系有一个固定的原点O,各个关键点、触控点、参照点之间的数据是互相独立的,互不干扰,即使其中一个关键点的数据采集不准,也对其他关键点的位置值完全没有影响。
[0056] 对误差的判断方式是在阈值范围内比较处于同一空间直角坐标系,原点重合的各触控点与对应各参照点的坐标差异值,也可用投影匹配和火柴人匹配等直观显示的方法来辅助判断。
[0057] 举例说明一:下面以对单臂弯举动作矫正的例子来介绍投影匹配判断方式的应用示例:
1、电脑或智能手机内预置有单臂弯举的标准动作模板,使用者先在电脑或智能手机内选择单臂弯举的标准动作模板,然后根据提示将三个位置传感器组件分别置于前臂的C1、C2、C3三个关键点位置。
[0058] 图2-1为真实世界中使用者手臂姿态,三个位置传感器组件分别固定在C1、C2、C3三个部位。使用者做单臂弯举动作时,C1、C2、C3的位置信息会通过通讯模块传递给智能设备,智能设备将位置信息转换为坐标值并传给可控制图元。
[0059] 2、图2-2是智能设备内的可控制图元虚拟手臂,D1、D2、D3三个触控点利用IK算法来控制虚拟手臂的动作。其中D1动作受C1动作的约束,D2动作受C2动作的约束,D3动作受C3动作的约束。D1、D2、D3各点之间与C1、C2、C3各点之间是同时、同比例运动。
[0060] D1、D2、D3所示的圆圈为用来表示误差阈值范围。
[0061] 3、图2-3是标准动作图元中的单臂弯举动作,E1、E2、E3分别是标准动作中的三个参照点。
[0062] 4、各关键点、触控点、参照点的对应关系为:C1、D1、E1为对应关系,对肩部位置进行判定;C2、D2、E2为对应关系,对肘部位置进行判定;C3、D3、E3为对应关系,对腕部位置进行判定。其中D1、D2、D3与E1、E2、E3处于同一空间直角坐标系,原点位置相同。
[0063] 5、如图2-4所示,是电脑或智能手机屏幕上显示的处于时间轴的同一个时间点的可控制图元与标准动作图元的重叠影像,图2-2中的可控制图元与图2-3的标准动作图元是重叠在一起显示的。其中可控制图元的影像为半透明状态,因此动作者能同时看到重叠在一起的可控制图元手臂与标准动作图元手臂。
[0064] 6、在单臂弯举的动作者,手腕部、肘部、肩部的三个动作点基本是在同一个平面内移动,因此,只要对在同一时间内D1、D2、D3和E1、E2、E3在屏幕上的投影点的匹配度做出判断,就能准确的判断出使用者动作与标准动作之间的异同。
[0065] 7、如图2-4所示,屏幕上的可控制图元的D1和E1,D2和E2位置在误差阈值范围内,因此判定对应的动作点D1和D2位置正确。
[0066] 而D3和E3之间的位置已经明显超出了D3圆圈阈值范围。显而易见D3触控点与标准动作图元的E3参照点已经出现了误差。
[0067] 8、纠错提示模块发出D3触控点产生误差的提示信号。在声音提示上可发出“手腕动作有误”的提示信息。在图形提示上可以在手腕部以异常色块的方式或在屏幕上以文字提醒方式标示出异常。或将提示信号输出到C3的关键点内的力反馈装置,通过C3部位力反馈装置的振动来提醒C3位置点的动作有误。
[0068] 9、对错误位置点的判断以各触控点与参照点的位置差异为准,投影重合是一种直观显示的辅助判断依据。
[0069] 举例说明二:下面以对舞蹈动作矫正的例子来介绍火柴人匹配判断的方式的应用示例:
在绝大部分舞蹈动作中,动作者是在一个三维的环境里做出运动,因此必须对各个关键点的xyz三轴坐标位置做对比,才能判断出动作是否正确。
[0070] 1、图3-1为真实世界中舞蹈者的姿态。电脑或智能手机内预制有舞蹈动作的动作模板,使用者先在电脑或智能手机内选择舞蹈动作的标准动作模板,然后根据提示将多个位置传感器组件置于对应的关键点上。在如图H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8、H9、H10关键点各放置一个位置传感器组件,其位置信息可通过通讯模块传递给智能设备,智能设备将位置信息转换为坐标值并传给可控制图元。
[0071] 2、图3-2中的火柴人模型是电脑或智能手机内的带关节的可控制图元,该图元的动作依照IK原理受I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7、I8、I9、I10共10个触控点的位置约束,I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7、I8、I9、I10与真实世界中的H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8、H9、H10位置对应。
[0072] 其中I1对应H1,I2对应H2,I3对应H3,I4对应H4,I5对应H5、I6对应H6、I7对应H7、I8对应H8、I9对应H9、I10对应H10。各触控点的位置受真实世界中对应的关键点上的位置传感器组件的位置约束。因此,图3-1的H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8、H9、H10各点之间与图3-2中的I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7、I8、I9、I10各点之间是同时、同比例运动。
[0073] 其中I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7、I8、I9、I10与J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8、J9、J10处于同一空间直角坐标系,原点位置相同。
[0074] 3、图3-3是标准动作图元中的舞蹈者的姿态,J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8、J9、J10分别是标准动作中的10个参照点。
[0075] 每个参照点在图3-2中都有唯一的一个对应触控点,其中J1对应I1,J2对应I2,J3对应I3,J4对应I4,J5对应I5、J6对应I6、J7对应I7、J8对应I8、J9对应I9、J10对应I10。参照点与触控点之间是位置差异判断的关系,不存在动作约束的关系。
[0076] 图3-3各参照点的虚线圆圈是用来表示事先设定的误差阈值范围,阈值范围是在三维空间中对各对应点的xyz三轴坐标误差进行取值对比。
[0077] 4、图3-4是电脑或智能手机屏幕上显示的处于时间轴的同一个时间点的可控制图元与标准动作图元的重叠影像,其中标准动作图元是半透明的影像,因此能很清晰的同时看到可控制图元与标准动作图元的状态。两个图元重合作为一种直观显示的辅助判断依据。
[0078] 5、图3-4的示例中,在同一时间内,J8和I8、J9和I9的位置匹配。但J1和I1,J2和I2,J3和I3,J4和I4,J5和I5、J6和I6、J7和I7、J10和I10的位置均超出了阈值范围,说明可控制图元中的I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7、I10动作有误。
[0079] 纠错提示模块将针对I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7、I10所在触控点做出声音提示、异常色块提示、或将提示信号输出到位于H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H10的关键点的力反馈装置,可通过力反馈装置的振动来提示动作有误的关键点。
[0080] 举例说明三:如图6所示,下面举例说明如何在设定的阈值范围内,对标准动作图元的参照点和对应触控点在时间轴上的不同时间点的坐标差异进行判断。例如对0秒、1秒、2秒、3秒时间点的左肘的参照点和左肘的触控点进行差异判断。
[0081] 1、设定判断误差的阈值为±1。
[0082] 2、可控制图元以标准动作图元时间轴的0秒的坐标为动作的起始时间点。
[0083] 3、在标准动作图元的左肘的参照点上,时间轴0秒的坐标是(5,5,5);时间轴1秒时间点的坐标是(5,8,4);时间轴2秒时间点的坐标是(8,6,3);时间轴3秒时间点的坐标是(7,5,7)。
[0084] 4、在可控制动作图元的左肘的触控点上,时间轴0秒时间点的坐标是(5,5,5);时间轴1秒时间点的坐标是(5,8,4);时间轴2秒时间点的坐标是(1,6,9);时间轴3秒时间点的坐标是(5,0,7)。
[0085] 5、显而易见的,可控制图元在时间轴的1秒时间点、2秒时间点、3秒时间点的坐标与标准动作图元的坐标都存在差异。
[0086] 6、由于事先设置了误差判断的阈值是±1,因此对标准动作图元在1秒时间点的坐标(6,7,3)与可控制图元1秒时间点的坐标(5,8,4)不做误差判定。
[0087] 7、在标准动作图元的左肘参照点上,时间轴2秒时间点的坐标是(8,6,3);时间轴3秒时间点的坐标是(7,5,7)。而在可控制动作图元的左肘触控点上,时间轴2秒时间点的坐标是(1,6,9);时间轴3秒时间点的坐标是(5,0,7),均超出了阈值,因此判定可控制图元的左肘触控点在2秒和3秒的时间点上的动作有错误。
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