[发明专利]一种动作模仿拟合度评价方法

摘要

本发明公开了一种动作模仿拟合度评价方法，以人体各肢体的单位向量描述人体姿态，在统一的坐标系下，通过示范者关键帧与设定范围内的多个模仿者对比帧的拟合计算，获取模仿者最接近示范者的姿态，避免了模仿者与示范者动作时间延迟带来的比较误差，更接近动作交互训练中模仿者跟随示范者学习的实际情况，处理效果优于DTW算法。本发明通过引入时间差指数衰减函数，考虑了示范者姿态和模仿者姿态出现的时间差异，弥补了模仿者多个姿态比较可能引起的拟合度计算误差。可以用于长时间连续动作的拟合度评价，可实时评价和显示拟合度，通过拟合度曲线和示范者关键帧的对照，可以有针对性地指导模仿者提高训练效果。

主权项

1.一种动作模仿拟合度评价方法，其特征在于：包括步骤：(1)采用动作捕捉装置获得示范者和模仿者的肢体位置数据或骨骼关节数据，并变换为统一参考坐标系下的肢体单位向量表达，即肢体单位向量，示范者的肢体单位向量为模仿者的肢体单位向量为其中k为统一的肢体编号，k＝1，2，3…u，u为人体肢体总数；(2)采用同一时间轴表示示范者的动作帧和模仿者的动作帧，在示范者的动作帧中选择定一系列关键帧时刻t_si，i＝1，2，3…l，l为示范者关键帧总数；(3)在关键帧时刻t_si，设置t_q为与示范者关键帧所对应的前时间点，t_h为示范者关键帧所对应的后时间点，t_q、t_h之间作为模仿者的动作比较时间段；(4)获取当前关键帧时刻t_si的示范者肢体单位向量并在t_q、t_h比较时间段内，获取模仿者的所有比较帧t_mj的肢体矢量数据，j＝1，2，3…p，p为t_q、t_h时间段内模仿者的比较帧总数；按如下公式计算示范者与模仿者的备选拟合度N_bj：式中，N_bj为模仿者当前对比帧t_mj与示范者关键帧t_si的备选拟合度，B为示范者和模仿者的肢体总数，w_k为编号为k的肢体向量点积的权重值，(5)从备选拟合度中选最大值作为拟合度基值N_B：N_B＝Max{N_bj j＝1，2，3…p}如果N_bj的最大值多于1个，则选择最接近当前示范者关键帧t_si的N_bj作为N_B；(6)计算模仿者对示范者关键帧t_si的时间偏离ΔT，即N_B对应的时间与t_si的差值：ΔT＝t_si‑t_NB式中，ΔT为关键帧的时间偏离，t_NB为N_B所对应的模仿者动作帧时刻；(7)按下式计算模仿者对示范者关键帧t_si的拟合度N_i：N_i＝N_Be^‑c|ΔT|式中，c为时间常数，其值为大于等于零的常数；(8)检查是否到达示范者的动作终止时刻，如果没有到达示范者的动作终止时刻，则将示范者的关键帧后移，返回步骤(4)，并继续后续计算，如果到达示范者的动作终止时刻，则结束动作拟合度计算，得到对示范者关键帧拟合度的时间序列值：{N₁，N₂，…，N_i}。