[发明专利]一种虚拟舞蹈教学方法及系统

说明书

本发明公开了一种虚拟舞蹈教学方法及系统，方法包括舞蹈教练专业动作捕捉；动作库构建；根据动作库，驱动教练模型进行舞蹈教学等步骤；发明首先对专业舞蹈教练的动作进行捕捉，确定专业舞蹈的标准动作，再对标准动作进行骨骼对齐并以XML形式进行编码，经过优化确定基础动作后构建标准教练动作库；然后，构建虚拟舞蹈角色，对舞蹈教练与学员采样进行三维模型等比构建，接着用标准动作库的动作数据驱动教练模型，Kinect实时驱动学员模型，对舞蹈动作进行可视化展示，供学习者学习，最终通过评价算法(余弦特征值欧氏距离)进行舞蹈动作的评价以供学习者进行反思。本发明对于舞蹈教学与反馈简单有效，节约成本。

技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，具体涉及一种虚拟舞蹈教学方法及系统。

背景技术

虚拟舞蹈教学系统是为学习者展示标准舞蹈动作帮助学员进行舞蹈训练的装置。随着体感技术的不断发展，使得虚拟舞蹈学习变得越发的简单便捷，尤其是Kinect体感设备的出现，市面上出现了许多的体感舞蹈游戏及教学应用，而虚拟舞蹈构建的关键是标准舞蹈动作的捕捉、优化与动作库的构建。

目前流行的动作捕捉方法主要有基于光学动作捕捉系统的动作捕捉和基于Kinect体感技术的动作识别与捕捉，光学动作捕捉系统需要用户提前穿好在关键骨骼点带有光标的服装，运用光学动作捕捉系统的高速摄像机捕获关键骨骼点的光标数据，该方法可解决遮挡带来的数据丢失问题，但需要臃肿的设备以及固定的场景支持，应用有较大的限制。而Kinect的动作识别与捕捉能够克服光学动作捕捉系统的不足，让用户采用自然交互方法使用，但如果操作不当会存在遮挡而带来的数据丢失等问题，因此基于Kinect的动捕更偏向于交互感与沉浸性。

目前的动作库有很多，但未形成统一数据标准，已有的动捕数据主要是以BVH、C3D、dae等格式为主，会存在一些冗余数据，且由于格式的加密无法进行详细的数据获取分析，应用起来存在诸多不便。卡耐基梅隆大学图像实验室有一套人类行为的动作库，其中提供了多种格式，却没有一种普适的格式。

一般虚拟舞蹈系统主要包含演示、学习、娱乐等功能，根据交互设备的差异，各方面比重皆存在偏差，传统的舞蹈系统主要有以下两种方案：1.通过Kinect动作捕捉后，用Kinect进行交互学习。2.通过光学动捕仪捕捉动作进行舞蹈欣赏。前者可以获得身临奇境的感觉，后者虽然精度高，但无法进行交互获得体验。“舞蹈动作不标准”、“交互动作少”等相关问题使得无法体现舞蹈系统的优势，也无法提供合理的结果反馈。

发明内容

针对传统体感舞蹈系统教练动作库精度不高的问题，本发明运用光学动捕系统(phasespace,vicon等)进行专业动作捕捉，实现精准化动作捕捉，构建高精度专业动作库；针对传统舞蹈系统缺乏体验感的问题，本发明运用Kinect捕获学习者关键动作，通过其独有的交互感与沉浸感带来舞蹈学习的“寓教于乐”的体验；同时建立一套专业动捕数据49个骨骼点到20个骨骼点的映射，实现舞蹈评分精准化。通过解决上述问题实现标准化舞蹈动作库，交互式系统设计，精准化动作评分，创建适合自然交互的虚拟舞蹈教学系统。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种虚拟舞蹈教学方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：舞蹈教练专业动作捕捉；

步骤2：动作库构建；

步骤3：根据动作库，驱动教练模型进行舞蹈教学。

本发明的系统所采用的技术方案是：一种虚拟舞蹈教学系统，其特征在于：包括动作捕捉模块、专业舞蹈动作库构建模块、虚拟舞蹈教练构建模块和舞蹈评价模块；

所述动作捕捉模块包括专业舞蹈教练动作捕捉子模块与学员动作捕捉子模块；所述专业舞蹈教练动作捕捉子模块用于对专业舞蹈教练的动作进行捕捉、优化，确定舞蹈的标准动作；所述学员动作捕捉子模块用于对学员的舞蹈动作进行捕获，以用于舞蹈动作的对比评价，促进舞蹈学习；