一種基于移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)比方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于運(yùn)動(dòng)軌跡處理技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于移動(dòng)設(shè)備的運(yùn) 動(dòng)軌跡對(duì)比方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 運(yùn)動(dòng)軌跡的對(duì)比指的是將模仿的運(yùn)動(dòng)軌跡與標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)軌跡作對(duì)比，并給出兩者 之間的差異程度信息，這里面主要包含運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)采集、標(biāo)準(zhǔn)化、存儲(chǔ)以及模仿的運(yùn)動(dòng)軌 跡與標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)動(dòng)軌跡的對(duì)比幾個(gè)方面。
[0003] 目前主流的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)采集方式主要包括基于傳感器空間定位，磁空間追蹤， 激光追蹤，以及計(jì)算機(jī)視覺(jué)定位系統(tǒng)等幾種方式。
[0004] 傳感器空間定位主要通過(guò)加速度傳感器及陀螺儀的數(shù)據(jù)采集及分析利用物理學(xué) 原理采集物體的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)；磁空間追蹤通過(guò)電磁感應(yīng)原理來(lái)采集物體運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)； 激光追蹤通過(guò)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行測(cè)量來(lái)采集物體運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)視覺(jué)定位系統(tǒng)通過(guò)攝 像頭捕捉的圖像來(lái)采集物體運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)。在這幾種方式中，基于傳感器空間定位方式采 集的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)精度較其他幾種方式低，但是具有成本低，設(shè)備體積小的優(yōu)勢(shì)。
[0005] 傳統(tǒng)方案中，基于傳感器空間定位方式實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)采集的主要目的是實(shí) 現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡的捕捉，即通過(guò)實(shí)時(shí)采集加速度傳感器及陀螺儀傳感器的數(shù)據(jù)將運(yùn)動(dòng)軌跡在三 維空間里重建并表示出來(lái)。由于傳感器的實(shí)現(xiàn)方式，設(shè)計(jì)精度以及隨機(jī)噪聲的問(wèn)題導(dǎo)致重 建的運(yùn)動(dòng)軌跡與真實(shí)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)軌跡誤差較大，雖然可以使用濾波及矯正算法對(duì)采樣數(shù)據(jù) 進(jìn)行修正，但效果并不明顯。
[0006] 目前通過(guò)卡爾曼濾波器及線性補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)加速度傳感器采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正， 結(jié)合陀螺儀數(shù)據(jù)使用位移積分算法求出的運(yùn)動(dòng)軌跡與原運(yùn)動(dòng)軌跡誤差大致在10%左右，其 他的方式還有如通過(guò)采集加速度傳感器及陀螺儀數(shù)據(jù)計(jì)算出運(yùn)動(dòng)軌跡的空間曲率變化，來(lái) 重建運(yùn)動(dòng)軌跡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，提供一種基于移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)比 方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)比運(yùn)動(dòng)軌跡與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡的對(duì)比，避免運(yùn)動(dòng)軌跡重建誤差對(duì)對(duì)比運(yùn)動(dòng)軌 跡評(píng)估的影響。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)比方法，其特征在于，包 括以下步驟：
[0009] (1)、標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡的采集
[0010] 將標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡分解成為若干的簡(jiǎn)單動(dòng)作，標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡中的所有簡(jiǎn)單動(dòng)作都重 復(fù)做η次，n>30即移動(dòng)設(shè)備上各傳感器對(duì)各簡(jiǎn)單動(dòng)作都同時(shí)進(jìn)行η次采樣，分別得到標(biāo)準(zhǔn) 運(yùn)動(dòng)軌跡中各簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的η次采樣數(shù)據(jù)；
[0011] 一個(gè)簡(jiǎn)單動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間為t，移動(dòng)設(shè)備上各傳感器的采樣頻率為kHZ，簡(jiǎn)單動(dòng)作 被分隔成t · k個(gè)時(shí)刻，每一個(gè)時(shí)刻記做Ti, i e (1，t · k)，在每一個(gè)時(shí)刻到達(dá)的時(shí)候?qū)Ω鱾?感器數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，則每個(gè)傳感器每次采樣數(shù)據(jù)為t · k個(gè)傳感器數(shù)據(jù)；
[0012] (2)、標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡的標(biāo)準(zhǔn)化
[0013] -個(gè)簡(jiǎn)單動(dòng)作的Ti時(shí)刻，一個(gè)傳感器η次采集得到的η個(gè)傳感器數(shù)據(jù)為Ix i，x2~ xn}，這η個(gè)傳感器數(shù)據(jù)的均值μ及標(biāo)準(zhǔn)差σ為；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)比方法，其特征在于，包括w下步驟： (1) 、標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡的采集 將標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡分解成為若干的簡(jiǎn)單動(dòng)作，標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡中的所有簡(jiǎn)單動(dòng)作都重復(fù)做n次，n〉30即移動(dòng)設(shè)備上各傳感器對(duì)各動(dòng)作都同時(shí)進(jìn)行n次采樣，分別得到標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡中 各簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的n次數(shù)據(jù)； 一個(gè)簡(jiǎn)單動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間為t，移動(dòng)設(shè)備上各傳感器的采樣頻率為kHz,簡(jiǎn)單動(dòng)作被分 隔成t-k個(gè)時(shí)刻，每一個(gè)時(shí)刻記做Ti，iG(l，t，k)，在每一個(gè)時(shí)刻到達(dá)的時(shí)候?qū)Ω鱾鞲衅?數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，則每個(gè)傳感器每次采樣數(shù)據(jù)為t?k個(gè)傳感器數(shù)據(jù)； (2) 、標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡的標(biāo)準(zhǔn)化 一個(gè)簡(jiǎn)單動(dòng)作的Ti時(shí)刻，一個(gè)傳感器n次采集得到的n個(gè)傳感器數(shù)據(jù)為{X 1，X,…X。}， 該n個(gè)傳感器數(shù)據(jù)的均值y及標(biāo)準(zhǔn)差0為；
則該簡(jiǎn)單動(dòng)作的Ti時(shí)刻的標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)間為（y-2 0，y+2曰）； 依此方法，得到標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡各個(gè)傳感器的各個(gè)簡(jiǎn)單動(dòng)作各個(gè)時(shí)刻的傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 化區(qū)間； (3) 、標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡的存儲(chǔ) 按照標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡、簡(jiǎn)單動(dòng)作W及時(shí)刻的方式存儲(chǔ)各傳感器的傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化區(qū) 間，標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)間表示為均值yW及相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化范圍20 ; (4) 、標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡的傳輸 將標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡的各傳感器的傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)間用文件形式上傳到服務(wù)器，供用 戶下載到移動(dòng)設(shè)備上，或直接通過(guò)離線方式拷貝到用戶移動(dòng)設(shè)備上； 巧）、運(yùn)動(dòng)軌跡的對(duì)比 用戶通過(guò)視頻指導(dǎo)或語(yǔ)音提示模仿標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡，用戶移動(dòng)設(shè)備的各個(gè)傳感器的采樣 周期間隔和標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)動(dòng)軌跡采集時(shí)各對(duì)應(yīng)傳感器采樣周期間隔一致，并對(duì)用戶模仿軌跡進(jìn) 行義樣； 在用戶模仿某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡的過(guò)程中，用戶移動(dòng)設(shè)備的客戶端實(shí)時(shí)地將采集到的各 傳感器數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡中對(duì)應(yīng)時(shí)刻、對(duì)應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)間進(jìn)行對(duì)比，如果此 時(shí)刻從用戶移動(dòng)設(shè)備傳感器中采集到的各傳感器數(shù)據(jù)落入標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡中對(duì)應(yīng)時(shí)刻、對(duì)應(yīng) 傳感器數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)間之內(nèi)，則認(rèn)為用戶此時(shí)刻的動(dòng)作是標(biāo)準(zhǔn)的，否則是不標(biāo)準(zhǔn)的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)比方法，其特征在于，同一標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡在不同的移動(dòng)設(shè) 備建立各自的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡的傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)比方法，其特征在于，所述各傳感器包括加速度傳感器W 及巧螺儀傳感器，分別輸出加速度傳感器X，y，Z軸的數(shù)據(jù)，W及巧螺儀=軸角速度輸出分 量作為傳感器數(shù)據(jù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)比方法，其特征在于，步驟（4)中，使用xml或者json格式 存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡的各傳感器的傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)間。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)比方法，移動(dòng)設(shè)備上各傳感器對(duì)各簡(jiǎn)單動(dòng)作都同時(shí)進(jìn)行n次采樣，然后對(duì)一個(gè)時(shí)刻的一個(gè)傳感器的n個(gè)傳感器數(shù)據(jù)求均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并作為該時(shí)刻該傳感器的傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)間；用戶模仿標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，其移動(dòng)設(shè)備各傳感器各個(gè)時(shí)刻采集的傳感器數(shù)據(jù)分別與對(duì)應(yīng)的傳感器、對(duì)應(yīng)時(shí)刻傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)間進(jìn)行對(duì)比，看是否落入標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)間，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡的對(duì)比。本發(fā)明沒(méi)有采用傳統(tǒng)的還原運(yùn)動(dòng)軌跡方法來(lái)實(shí)施運(yùn)動(dòng)軌跡的對(duì)比，而是直接采集各傳感器輸出的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與對(duì)比，避免了還原過(guò)程中的各種誤差，提高了運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)比的準(zhǔn)確性。同時(shí)，本發(fā)明經(jīng)過(guò)多次采樣來(lái)完成標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡的標(biāo)準(zhǔn)化，使得標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)軌跡的描述更加精確。
【IPC分類】G01C21-20
【公開(kāi)號(hào)】CN104792327
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510171908
【發(fā)明人】張?bào)K先, 張學(xué)杰, 岳昆, 曾小玻, 楊旭濤
【申請(qǐng)人】云南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月13日