專利名稱：基于骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于運(yùn)動骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的動作分析領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著以紅外掃描方式為核心的人體骨骼與動作識別方式的興起，以體感輸入隔空操作計(jì)算機(jī)將日益走入人們的生活。這種方式在現(xiàn)有的技術(shù)條件下能夠生成實(shí)時的人體骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，但是由于各人高矮胖瘦相差甚遠(yuǎn)，造成目前應(yīng)用骨骼數(shù)據(jù)時的各項(xiàng)困難，尤其是在動作識別時，難以統(tǒng)
O

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)趋拦?jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化處理，以便給動作識別等應(yīng)用提供抹除個人差別的統(tǒng)一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集合的基于骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法，包括如下步驟
步驟(I):將骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)正定到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系上；
步驟(2):將步驟(I)中正定到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系上的骨骼肢體節(jié)點(diǎn)之間的距離標(biāo)準(zhǔn)化。作為本發(fā)明的一種優(yōu)化方法所述標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系為笛卡爾坐標(biāo)系。作為本發(fā)明的一種優(yōu)化方法所述步驟(I)包括如下具體處理
步驟(101):在標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系中，選取一個標(biāo)準(zhǔn)站立姿勢時所面向的方向?yàn)镈f，頭頂指向的方向?yàn)镈t，雙手指向的方向Dl ；
步驟(102):分別定義原始骨骼數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的左肩I、右肩r和左右肩之間的中心點(diǎn)c的位置為pl、pr和pc,從而得到左肩I到中心點(diǎn)c的向量為dl = pi - pc,右肩r到中心點(diǎn)c 的向量 dr = pr - pc ;
步驟(103):將步驟(102)中的向量dl和dr作向量歸一化處理，取指向人體正前方的向量為df，即向量dl和dr的法向量為df = dl % dr，取指向人體正上方的方向向量為dt=(dl + dr)/2，取人體水平向左或水平向右的方向向量為dl，即df到dt的法向量dl = df% dt ；
步驟(104):分別計(jì)算df到Df的轉(zhuǎn)換矩陣mf、dt到Dt的轉(zhuǎn)換矩陣mt、dl到Dl的轉(zhuǎn)換矩陣ml ；
步驟(105):針對每一個骨骼節(jié)點(diǎn)，采用下列兩種方式中的任意一種方式
(1)依次用所述步驟(104)中的三個轉(zhuǎn)換矩陣mf、mt和ml做三次轉(zhuǎn)換計(jì)算；
(2)先將這三個轉(zhuǎn)換矩陣依次相乘，得到M,再針對每一個骨骼節(jié)點(diǎn)，都用M做一次轉(zhuǎn)換計(jì)算。作為本發(fā)明的一種優(yōu)化方法所述步驟(2)包括如下具體處理步驟(201):定義第i個骨骼節(jié)點(diǎn)Ni與相鄰的下一個骨骼節(jié)點(diǎn)N(i+1)之間的標(biāo)準(zhǔn)距離為di，所述第i個骨骼節(jié)點(diǎn)Ni的位置是ni，其中，i是自然數(shù)；
步驟(202):計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系上的骨骼肢體節(jié)點(diǎn)之間的距離，包括如下具體處理
A.計(jì)算骨骼節(jié)點(diǎn)N(i+Ι)相對于Ni的相對位置pi= n (i+1) -ni ；
B.將步驟(A)中的相對位置pi歸一化，得到相對方向Pi；
C.將前述相對方向Pi乘以標(biāo)準(zhǔn)距離di；
D.計(jì)算相對方向Pi與pi之間的位置差pd,pd=Pi- pi ；
E.將第i個骨骼節(jié)點(diǎn)Ni的位置是ni減去pd。
本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法采用標(biāo)準(zhǔn)化處理操作，能夠給動作識別等應(yīng)用提供抹除個人差別的統(tǒng)一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集合。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法，包括如下步驟
步驟(I):將骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)正定到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系上；
在具體的實(shí)施例中正定處理的要點(diǎn)是將骨骼數(shù)據(jù)所在的空間，轉(zhuǎn)換為相對于骨骼節(jié)點(diǎn)本身的位置與方向，比如相對于軀干中心點(diǎn)和人體正面向前與向上的方向；
正定處理實(shí)際上是對骨骼數(shù)據(jù)做一次整體的坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換，將骨骼數(shù)據(jù)從原始數(shù)據(jù)坐標(biāo)空間，轉(zhuǎn)換到相對于骨骼節(jié)點(diǎn)本身的坐標(biāo)空間；
正定處理實(shí)際上是對骨骼數(shù)據(jù)做一次整體的坐標(biāo)空間轉(zhuǎn)換，將骨骼數(shù)據(jù)從原始數(shù)據(jù)坐標(biāo)空間，轉(zhuǎn)換到相對于骨骼節(jié)點(diǎn)本身的坐標(biāo)空間。步驟(2):將步驟(I)中正定到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系上的骨骼肢體節(jié)點(diǎn)之間的距離標(biāo)準(zhǔn)化。作為本發(fā)明的一種優(yōu)化方法所述標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系為笛卡爾坐標(biāo)系。作為本發(fā)明的一種優(yōu)化方法所述步驟(I)包括如下具體處理
步驟(101):在標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系中，選取一個標(biāo)準(zhǔn)站立姿勢時所面向的方向?yàn)镈f，頭頂指向的方向?yàn)镈t，雙手指向的方向Dl ；
步驟(102):分別定義原始骨骼數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的左肩I、右肩r和左右肩之間的中心點(diǎn)c的位置為pl、pr和pc,從而得到左肩I到中心點(diǎn)c的向量為dl = pi - pc,右肩r到中心點(diǎn)c 的向量 dr = pr - pc ;
步驟(103):將步驟(102)中的向量dl和dr作向量歸一化處理，取指向人體正前方的向量為df，即向量dl和dr的法向量為df = dl % dr，取指向人體正上方的方向向量為dt=(dl + dr)/2，取人體水平向左或水平向右的方向向量為dl，即df到dt的法向量dl = df% dt ；
步驟(104):分別計(jì)算df到Df的轉(zhuǎn)換矩陣mf、dt到Dt的轉(zhuǎn)換矩陣mt、dl到Dl的轉(zhuǎn)換矩陣ml ；
步驟(105):針對每一個骨骼節(jié)點(diǎn)，采用下列兩種方式中的任意一種方式
(1)依次用所述步驟(104)中的三個轉(zhuǎn)換矩陣mf、mt和ml做三次轉(zhuǎn)換計(jì)算；
(2)先將這三個轉(zhuǎn)換矩陣依次相乘，得到M,再針對每一個骨骼節(jié)點(diǎn)，都用M做一次轉(zhuǎn)換計(jì)算。在具體的實(shí)施例中，骨骼肢體是指類似于手-腕-肘-肩或腳-髁-膝-胯的節(jié)點(diǎn)順序，由于骨骼肢體節(jié)點(diǎn)之間定義了相對的標(biāo)準(zhǔn)距離，所以在進(jìn)行骨骼肢體節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化處理時，首先是要按順序依次處理每一個節(jié)點(diǎn)，并將相鄰距離調(diào)整為定義的標(biāo)準(zhǔn)距離上的位置。作為本發(fā)明的一種優(yōu)化方法所述步驟(2)包括如下具體處理
步驟(201):定義第i個骨骼節(jié)點(diǎn)Ni與相鄰的下一個骨骼節(jié)點(diǎn)N(i+1)之間的標(biāo)準(zhǔn)距離為di，所述第i個骨骼節(jié)點(diǎn)Ni的位置是ni，其中，i是自然數(shù)；
步驟(202):計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系上的骨骼肢體節(jié)點(diǎn)之間的距離，包括如下具體處理
A.計(jì)算骨骼節(jié)點(diǎn)N(i+Ι)相對于Ni的相對位置pi= n (i+1) -ni ；
B.將步驟(A)中的相對位置pi歸一化，得到相對方向Pi；
C.將前述相對方向Pi乘以標(biāo)準(zhǔn)距離di；
D.計(jì)算相對方向Pi與pi之間的位置差pd,pd=Pi- pi ；
E.將第i個骨骼節(jié)點(diǎn)Ni的位置是ni減去pd。特別強(qiáng)調(diào)的是，骨骼肢體節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化處理過程中，每處理一個節(jié)點(diǎn)，都將以前處理過的節(jié)點(diǎn)同時做相同的平移。
權(quán)利要求
1.一種基于骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟(I):將骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)正定到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系上； 步驟(2):將步驟(I)中正定到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系上的骨骼肢體節(jié)點(diǎn)之間的距離標(biāo)準(zhǔn)化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法，其特征在于所述標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系為笛卡爾坐標(biāo)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法，其特征在于，所述步驟(I)包括如下具體處理 步驟(101):在標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系中，選取一個標(biāo)準(zhǔn)站立姿勢時所面向的方向?yàn)镈f，頭頂指向的方向?yàn)镈t，雙手指向的方向Dl ； 步驟(102):分別定義原始骨骼數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的左肩I、右肩r和左右肩之間的中心點(diǎn)c的位置為pl、pr和pc,從而得到左肩I到中心點(diǎn)c的向量為dl = pi - pc,右肩r到中心點(diǎn)c 的向量 dr = pr - pc ; 步驟(103):將步驟(102)中的向量dl和dr作向量歸一化處理，取指向人體正前方的向量為df，即向量dl和dr的法向量為df = dl % dr，取指向人體正上方的方向向量為dt=(dl + dr)/2，取人體水平向左或水平向右的方向向量為dl，即df到dt的法向量dl = df% dt ； 步驟(104):分別計(jì)算df到Df的轉(zhuǎn)換矩陣mf、dt到Dt的轉(zhuǎn)換矩陣mt、dl到Dl的轉(zhuǎn)換矩陣ml ； 步驟(105):針對每一個骨骼節(jié)點(diǎn)，采用下列兩種方式中的任意一種方式 (1)依次用所述步驟(104)中的三個轉(zhuǎn)換矩陣mf、mt和ml做三次轉(zhuǎn)換計(jì)算； (2)先將這三個轉(zhuǎn)換矩陣依次相乘，得到M,再針對每一個骨骼節(jié)點(diǎn)，都用M做一次轉(zhuǎn)換計(jì)算。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法，其特征在于，所述步驟(2)包括如下具體處理 步驟(201):定義第i個骨骼節(jié)點(diǎn)Ni與相鄰的下一個骨骼節(jié)點(diǎn)N(i+1)之間的標(biāo)準(zhǔn)距離為di，所述第i個骨骼節(jié)點(diǎn)Ni的位置是ni，其中，i是自然數(shù)； 步驟(202):計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系上的骨骼肢體節(jié)點(diǎn)之間的距離，包括如下具體處理 A.計(jì)算骨骼節(jié)點(diǎn)N(i+Ι)相對于Ni的相對位置pi= n (i+1) -ni ； B.將步驟(A)中的相對位置pi歸一化，得到相對方向Pi； C.將前述相對方向Pi乘以標(biāo)準(zhǔn)距離di； D.計(jì)算相對方向Pi與pi之間的位置差pd,pd=Pi- pi ； E.將第i個骨骼節(jié)點(diǎn)Ni的位置是ni減去pd。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法，包括將骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)正定到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系上和將正定到標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系上的骨骼肢體節(jié)點(diǎn)之間的距離標(biāo)準(zhǔn)化。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于骨骼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法能夠?qū)趋拦?jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化處理，以便給動作識別等應(yīng)用提供抹除個人差別的統(tǒng)一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集合。
文檔編號G06F19/00GK102855379SQ20121017159
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者黃本華, 陸晟 申請人:無錫掌游天下科技有限公司