[发明专利]一种基于Kinect的虚拟拳击沙袋训练的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机应用技术，尤其涉及的是一种基于Kinect的虚拟拳击沙袋训练的方法和系统。

背景技术

现有技术中，在计算机上虚拟拳击运动或格斗游戏，均使用带有加速度传感器、陀螺仪的体感感应装置或手柄等来实现，通过相应传感器感应操作者操作信号，操作信息通过有线或无线方式送入计算机系统进行交互处理。具有以下缺陷：第一、采用手柄的方式，操作者只需通过手柄按键操作击打，无法达到真实拳击训练的目的；第二、即使采用带有加速度传感器、陀螺仪等的体感感应装置进行模拟训练，体感感应装置只是感应到了操作者运动，而不能体现操作者出拳姿态，真实性不高。

申请号为200910189787.X的《一种基于计算机实现虚拟拳击的方法和系统》，操作者佩戴专用帽子、手部具有跟踪特征的主手柄和副手柄，通过双目摄像头获取头部、手部追踪点位置，计算机模拟操作者的出拳姿态，在一定程度上解决了上述方法的问题。然而，为了便于计算机识别，该系统和方法需要操作者佩戴具有跟踪特征的帽子和主、副手柄，大大影响了用户的体验效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于Kinect的虚拟拳击沙袋训练的方法和系统，其目的是模拟拳击沙袋的训练过程，提高训练的真实性。

本发明的技术方案是：一种基于Kinect的虚拟拳击沙袋训练的方法，包括如下步骤：S1、获取操作者左右手空间位置数据，所述左右手空间位置数据反映操作者的左右手位置信息；

S2、将操作者左右手空间位置数据转换成左右虚拟拳击手套屏幕坐标数据，利用左右虚拟拳击手套屏幕坐标数据控制虚拟拳击手套在屏幕中的位置移动；

S3、根据S2中的左右虚拟拳击手套屏幕坐标数据判断虚拟拳击手套是否命中虚拟沙袋；

S4、命中虚拟沙袋后，计算虚拟沙袋中心点初始摆动速度和初始摆动角度；

S5、根据S4中的虚拟沙袋中心点初始摆动速度、初始摆动角度及衰减方法，通过计算机图形接口渲染虚拟沙袋摆动过程，并在显示设备中进行显示。

其中，步骤S1包括：

S11、从Kinect视频流中获取操作者骨骼图像帧；

S12、从步骤S11的骨骼图像帧数据中，获取操作者左右手坐标数据作为左右手空间位置数据。

步骤S2包括：

S21、获取屏幕分辨率(x_s，y_s)，将左右手空间位置数据中的左右手坐标HL(x_l，y_l，z_l)、HR(x_r，y_r，z_r)转换为左右虚拟拳击手套屏幕坐标VL(x_ls，y_ls)、VR(x_rs，y_rs)；

S22、将虚拟拳击手套模型绘制于左右虚拟拳击手套屏幕坐标VL(x_ls，y_ls)、VR(x_rs，y_rs)位置处，由此控制屏幕中虚拟拳击手套的位置移动。

步骤S21中左右手坐标的转换方法为：

x_ls＝α*x_l y_ls＝β*y_l

x_rs＝α*x_r y_rs＝β*y_r其中，坐标转换系数α＝x_s/320、β＝y_s/240。

步骤S3包括：

S31、将虚拟沙袋等同于矩形区域，并动态计算该矩形区域的四个顶点坐标；

S32、判断左右虚拟拳击手套屏幕坐标是否在S31步骤所示的矩形区域上，如果是，则表明命中沙袋，否则，表明没有命中沙袋。

步骤S31的矩形区域的四个顶点坐标的计算方法为：假设虚拟沙袋矩形区域高、宽分别为h、w，虚拟沙袋中心点与悬挂点之间的距离为l，虚拟沙袋中心点静止时屏幕坐标为(x₀，y₀)，当相对于中轴线偏移角度为θ时，矩形区域左上角顶点A的坐标为：右上角顶点B的坐标为：右下角顶点C的坐标为：左下角顶点D的坐标为：

步骤S4包括：

S41、计算虚拟沙袋中心点初始摆动速度V₀；