基于空间动作捕捉的学生动作考核方法和系统与流程

1.本发明涉及运动影像分析技术领域，具体地，涉及一种基于空间动作捕捉的学生动作考核方法和系统。


背景技术：

2.人体运动捕捉是运动生物力学所研究的核心问题之一，准确而鲁棒的关节点位置与关节角变化是后续其他运动学分析的合理前提。
3.人体姿态的获取原理为基于采集到深度图对人体深度图进行分类，分析出人体的不同部位进而得到关节点的具体位置。在医学领域当中，通过采集和记录运动轨迹，进一步通过对采集的图像进行分析，分析其运动规律，从而能够掌握受试者的健康状况。
4.现阶段，人体运动捕捉的系统在使用过程中，未设置人体运动矫正，且在人体运动过程中，受试者的动作与标准动作之间会存在合理的偏差，现有人体运动捕捉的系统中缺少在合理偏差内的判断，准确性较低。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于空间动作捕捉的学生动作考核方法和系统，能够提示人体矫正且提高测试的准确性。
6.根据本发明提供的一种基于空间动作捕捉的学生动作考核方法和系统，所述方案如下：
7.第一方面，提供了一种基于空间动作捕捉的学生动作考核方法，所述方法包括：
8.设定步骤：根据考核需求，预先设定标准人体动作信息；
9.确认阈值步骤：根据设定的所述标准人体动作信息，确认标准阈值范围；
10.采集步骤：通过摄像机实时捕捉人体动作信息；
11.对照步骤：将捕捉到的人体动作信息与所述标准人体动作信息相对照，计算偏移量；
12.比对步骤：将计算得到的偏移量与标准阈值相比对，获取结果。
13.优选的，所述采集步骤中的摄像头配置为多个，根据人体的三维构造，接受多角度的视角信息，以获得更完整、更少遮挡的多视角人体动作信息。
14.所述对照步骤包括：
15.步骤a：对于各个摄像头，针对摄像头捕捉到的人体图像，根据所述人体图像识别得到人体相对于摄像头朝向的朝向矢量，获取与该朝向矢量相同朝向的标准人体动作信息，将捕捉到的人体动作信息与所述与该朝向矢量相同朝向的标准人体动作信息相对照，得到对应于各个摄像头的局部角度下的偏移量；
16.步骤b：为各个摄像头对应得到的局部角度下的偏移量赋予权重值，得到调整后的偏移量，记为权重偏移量；其中，朝向矢量与摄像头朝向之间的夹角越接近180度，则权重值越重；
17.步骤c：对全部的所述权重偏移量求和后取平均值，将得到的平均值作为所述偏移量用来与标准阈值相对比；
18.步骤d：通过到捕捉到的人体朝向矢量与摄像头朝向之间的夹角为180度或者最接近180度的摄像机，来捕捉获得人体相对于该摄像机的高度仰角，并利用所述高度仰角修正所述比对结果。
19.优选的，所述比对步骤包括：
20.将所述偏移量与标准阈值进行比对，若偏移量在标准阈值范围内，则显示合格结果信息；
21.若偏移量超出标准阈值范围，则显示不合格结果信息。
22.优选的，所述方法还包括：矫正步骤：获取结果后，若显示不合格，则根据该不合格的偏移量与标椎阈值做差值计算，根据所述差值作出矫正提示，矫正人体动作。
23.优选的，所述方法还包括：结果步骤：根据所述矫正提示，再一次捕捉矫正人体动作信息，计算矫正偏移量，并与标准阈值相比对，获取最终结果。
24.第二方面，提供了一种基于空间动作捕捉的学生动作考核系统，所述系统包括：
25.设定模块：根据考核需求，预先设定标准人体动作信息；
26.确认阈值模块：根据设定的所述标准人体动作信息，确认标准阈值范围；
27.采集模块：通过摄像机实时捕捉人体动作信息；
28.对照模块：将捕捉到的人体动作信息与所述标准人体动作信息相对照，计算偏移量；
29.比对模块：将计算得到的偏移量与标准阈值相比对，获取结果。
30.优选的，所述采集模块中的摄像头配置为多个，根据人体的三维构造，接受多角度的视角信息，以获得更完整、更少遮挡的多视角人体动作信息。
31.所述对照模块包括：
32.模块a：对于各个摄像头，针对摄像头捕捉到的人体图像，根据所述人体图像识别得到人体相对于摄像头朝向的朝向矢量，获取与该朝向矢量相同朝向的标准人体动作信息，将捕捉到的人体动作信息与所述与该朝向矢量相同朝向的标准人体动作信息相对照，得到对应于各个摄像头的局部角度下的偏移量；
33.模块b：为各个摄像头对应得到的局部角度下的偏移量赋予权重值，得到调整后的偏移量，记为权重偏移量；其中，朝向矢量与摄像头朝向之间的夹角越接近180度，则权重值越重；
34.模块c：对全部的所述权重偏移量求和后取平均值，将得到的平均值作为所述偏移量用来与标准阈值相对比；
35.模块d：通过到捕捉到的人体朝向矢量与摄像头朝向之间的夹角为180度或者最接近180度的摄像机，来捕捉获得人体相对于该摄像机的高度仰角，并利用所述高度仰角修正所述比对结果。
36.优选的，所述比对模块包括：
37.将所述偏移量与标准阈值进行比对，若偏移量在标准阈值范围内，则显示合格结果信息；
38.若偏移量超出标准阈值范围，则显示不合格结果信息。
39.优选的，所述系统还包括：矫正模块：获取结果后，若显示不合格，则根据该不合格的偏移量与标椎阈值做差值计算，根据所述差值作出矫正提示，矫正人体动作。
40.优选的，所述系统还包括结果模块：根据所述矫正提示，再一次捕捉矫正人体动作信息，计算矫正偏移量，并与标准阈值相比对，获取最终结果。
41.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
42.1.在人体运动捕捉的过程中，根据设置的人体运动矫正功能，及时作出调整；2.根据标准运动存在的合理偏差，从而保证测量的标准，提高准确性。
附图说明
43.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
44.图1为本发明整体流程示意图。
具体实施方式
45.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
46.本发明实施例提供了一种基于空间动作捕捉的学生动作考核方法，参照图1所示，包括：设定步骤、确认阈值步骤、采集步骤、对照步骤、比对步骤、矫正步骤和结果步骤，以下进行具体分析：
47.首先，设定步骤需要根据考核需求，预先设定标准人体动作信息，其次根据大数据的综合对比来确定合格的阈值范围，在确认阈值步骤中需要根据设定的标准人体动作信息，确认标准阈值范围。
48.在实际的应用当中，需要对信息进行采集，采集步骤当中通过摄像头实时捕捉人体的动作信息，采集步骤中的摄像头在人体的各个方向位置配置为多个，根据人体的三维构造，接受多角度的视角信息，从而能够获得更完整、更少遮挡的多视角人体动作信息，以保证测量的准确性。
49.采集完信息后，开始进行对照，将采集的信息与标准人体动作进行对照，从而计算偏移量。所述对照步骤包括：
50.步骤a：对于各个摄像头，针对摄像头捕捉到的人体图像，根据所述人体图像识别得到人体相对于摄像头朝向的朝向矢量，获取与该朝向矢量相同朝向的标准人体动作信息，将捕捉到的人体动作信息与所述与该朝向矢量相同朝向的标准人体动作信息相对照，得到对应于各个摄像头的局部角度下的偏移量；所述朝向矢量是指圆周方位上的朝向，可以将人体脸部的朝向作为人体的朝向；
51.步骤b：为各个摄像头对应得到的局部角度下的偏移量赋予权重值，得到调整后的偏移量，记为权重偏移量；其中，朝向矢量与摄像头朝向之间的夹角越接近180度，则权重值越重；如果人体正对摄像头，则人体朝向矢量与摄像头朝向之间的夹角为180度，如果人体背对摄像头，则人体朝向矢量与摄像头朝向之前的夹角为0度；
52.步骤c：对全部的所述权重偏移量求和后取平均值，将得到的平均值作为所述偏移量用来与标准阈值相对比；
53.步骤d：通过到捕捉到的人体朝向矢量与摄像头朝向之间的夹角为180度或者最接近180度的摄像机，来捕捉获得人体相对于该摄像机的高度仰角，并利用所述高度仰角修正所述比对结果，将比对结果换算到高度仰角为零时的比对结果。人体朝向对于比对结果的影响较大，且人体可能被遮挡而需要多个摄像头的捕捉信息进行平均处理，以消除部分摄像机角度下人体被遮挡带来的偏差，进一步地，利用高度仰角在步骤d中进行修正比对结果能够大为减少计算量，提高学生动作考虑的实时性。
54.在比对步骤当中，将偏移量与标准阈值进行比对，如果偏移量在标准阈值范围内，则显示合格结果信息，如果偏移量超出标准阈值范围，则显示不合格结果信息。
55.如果在测量的第一次当中出现不合格的结果，则会进行矫正，在矫正步骤当中，则根据该不合格的偏移量与标椎阈值做差值计算，根据差值作出矫正提示，矫正人体动作。
56.最后，在结果步骤当中，根据矫正提示，测量时可再一次捕捉矫正人体动作信息，再一次采集人体动作信息，进行第二次核对，从样根据捕捉的动作信息，计算矫正偏移量，并与标准阈值相比对，获取最终结果。
57.本发明实施例提供了一种基于空间动作捕捉的学生动作考核方法，在人体运动捕捉的过程中，根据设置的人体运动矫正功能，及时作出调整，且能够根据标准运动存在的合理偏差，从而保证测量的标准，提高准确性。
58.本发明还提供一种基于空间动作捕捉的学生动作考核系统，本领域技术人员可以通过执行所述基于空间动作捕捉的学生动作考核方法的流程步骤实现所述基于空间动作捕捉的学生动作考核系统，即可以将所述基于空间动作捕捉的学生动作考核方法理解为所述基于空间动作捕捉的学生动作考核系统的一个优选的实施方式。所述基于空间动作捕捉的学生动作考核系统，包括：
59.设定模块：根据考核需求，预先设定标准人体动作信息；
60.确认阈值模块：根据设定的所述标准人体动作信息，确认标准阈值范围；
61.采集模块：通过摄像机实时捕捉人体动作信息；
62.对照模块：将捕捉到的人体动作信息与所述标准人体动作信息相对照，计算偏移量；
63.比对模块：将计算得到的偏移量与标准阈值相比对，获取结果。
64.所述采集模块中的摄像头配置为多个，根据人体的三维构造，接受多角度的视角信息，以获得更完整、更少遮挡的多视角人体动作信息。
65.所述对照模块包括：
66.模块a：对于各个摄像头，针对摄像头捕捉到的人体图像，根据所述人体图像识别得到人体相对于摄像头朝向的朝向矢量，获取与该朝向矢量相同朝向的标准人体动作信息，将捕捉到的人体动作信息与所述与该朝向矢量相同朝向的标准人体动作信息相对照，得到对应于各个摄像头的局部角度下的偏移量；
67.模块b：为各个摄像头对应得到的局部角度下的偏移量赋予权重值，得到调整后的偏移量，记为权重偏移量；其中，朝向矢量与摄像头朝向之间的夹角越接近180度，则权重值越重；
68.模块c：对全部的所述权重偏移量求和后取平均值，将得到的平均值作为所述偏移量用来与标准阈值相对比；
69.模块d：通过到捕捉到的人体朝向矢量与摄像头朝向之间的夹角为180度或者最接近180度的摄像机，来捕捉获得人体相对于该摄像机的高度仰角，并利用所述高度仰角修正所述比对结果。
70.所述比对模块包括：
71.将所述偏移量与标准阈值进行比对，若偏移量在标准阈值范围内，则显示合格结果信息；
72.若偏移量超出标准阈值范围，则显示不合格结果信息。
73.所述系统还包括：矫正模块：获取结果后，若显示不合格，则根据该不合格的偏移量与标椎阈值做差值计算，根据所述差值作出矫正提示，矫正人体动作。
74.所述系统还包括结果模块：根据所述矫正提示，再一次捕捉矫正人体动作信息，计算矫正偏移量，并与标准阈值相比对，获取最终结果。
75.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
76.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。