一种用于训练的动作捕捉系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于训练的动作捕捉系统，采用动态捕捉设备易于穿戴采集数据的精度高，避免了逐个贴置动作捕捉传感器的过程，且无需采用摄像设备录制影像，对外界环境的要求低，利用控制单元对动态捕捉设备采集的数据建模以实时生成3D影像，效率高；采用训练单元实时对训练人员的动作数据进行精确匹配，并反馈训练错误提示，提高了远程教学训练及无线教学训练的教学效率，通过显示单元训练人员可直观的了解训练动作的准确性，可有效的提高了训练人员的动作准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及姿态检测领域，尤其涉及一种用于训练的动作捕捉系统。
技术介绍
目前的动作训练教学有人与人直接教学，也有通过视频、图像等2D影像资料教学，前者对人与人各自的空闲时间、场地都有着较高的要求；后者虽然克服了时间、场地的要求束缚，但是无法实时将学员的训练情况及时反馈并得到教练的指导，而且2D影像资料存在着先天的动作还原失真的缺点。现有的动作捕捉主要应用于航天、航空及3D电影制作等，如：无人机的导航系统就采用了动作捕捉技术。现有的3D电影制作过程中普遍采用光电传感器采集待测人员的运动轨迹，通过多个不同角度的摄像头拍摄光电传感器的反光点，对环境的要求高，存在的缺点有：拍摄时容易受到背光影响，成本高，目前已经支持，但是由于图像解算对硬件要求高，且目前还存在时延大的缺点，应用范围窄不易普及。传统的动作捕捉传感器数目多且零散，使用时需要逐个将动作捕捉传感器贴置于待测人员的身上，且每个动作捕捉传感器对应的位置固定，若动作捕捉传感器的位置贴错直接影响采集的数据，操作繁琐，且目前的动作捕捉传感器普遍采用三轴或六轴采集数据，精度低。由此可见目前动作捕捉并未应用到动作训练教学中。
技术实现思路
针对现有的动作训练教学存在的上述问题，现提供一种旨在实现可实时采集训练人员的动作并对数据进行精确匹配，保证训练人员提高动作准确度的用于训练的动作捕捉系统。具体技术方案如下：一种用于训练的动作捕捉系统，包括：一动态捕捉设备，所述动态捕捉设备用以采集穿戴所述动态捕捉设备的训练人员的动作数据，所述动态捕捉设备包括：复数个采集单元，复数个所述采集单元分别设于所述动态捕捉设备的复数个预设位置，每个所述采集单元分别对应一唯一的位置标识，所述采集单元用以实时采集相应的所述预设位置的所述动作数据；一控制单元，与所述动态捕捉设备连接，用以根据所述动作数据依据预设的人体运动模型建立人体的训练3D姿态，并根据所述训练3D姿态生成训练实时影像；一存储单元，用以存储标准实时影像；一训练单元，连接所述控制单元，提供一组标准数据，每个所述标准数据匹配有唯一的训练标识，所述训练标识与所述位置标识一一对应，所述训练单元用以将所述标准数据与相应的所述训练标识对应的所述位置标识的所述动作数据根据预设规则进行实时匹配，并生成相应的实时训练结果，所述实时训练结果用以表示训练人员的所述训练实时影像与所述标准实时影像的对比结果；一显示单元，分别连接所述控制单元、所述存储单元和所述训练单元，提供一第一显示模块和一第二显示模板，所述第一显示模板用以显示所述标准实时影像，所述第二显示模块用以显示所述训练实时影像，所述显示单元还用以显示所述实时训练结果。优选的，所述动态捕捉设备还包括：一输出单元，用以输出所述动作数据；一处理单元，分别连接所述输出单元和复数个所述采集单元，用以接收复数个所述采集单元发送的复数个所述动作数据，将复数个所述动作数据发送至所述发送单元。优选的，所述动态捕捉设备与所述控制单元无线连接。优选的，所述人体运动模型为多刚体模型。优选的，包括：所述动态捕捉设备与所述多刚体模型相匹配，所述刚体的数目与所述采集单元的数目相对应，所述刚体与所述采集单元一一对应。优选的，每个所述刚体的中心位置形成于所述动态捕捉设备的所述预设位置，所述采集单元用以采集所述刚体的所述中心位置的所述动作数据。优选的，于每个所述采集单元分别形成一载体坐标系，所述载体坐标系的中心点为所述采集单元的中心；所述采集单元包括：一三轴加速度计，用以实时采集与所述采集单元对应的所述刚体在所述载体坐标系下的旋转三轴加速度；一三轴陀螺仪，用以实时采集与所述采集单元对应的所述刚体在所述载体坐标系下的旋转三轴角速度；一三轴磁力计，用以实时采集与所述采集单元对应的所述刚体在所述载体坐标系下的三轴磁力分量；一控制模块，分别连接所述三轴加速度计、所述三轴陀螺仪和所述三轴磁力计，用以根据所述三轴加速度、所述三轴角速度和所述三轴磁力分量生成在世界坐标系下的四元数，所述动作数据包括所述四元数和与所述采集单元对应的所述位置标识。优选的，所述控制单元包括：一建模模块，用以根据每个所述采集单元的所述四元数及相应的所述位置标识依据所述多刚体模型建立人体的所述3D姿态；一合成模块，连接所述建模模块，用以将实时的所述3D姿态合成为所述训练实时影像。优选的，所述预设规则为判断所述标准数据与相应的所述训练标识对应的所述位置标识的所述动作数据之间的偏差是否在预设的阈值范围内，若所述偏差在所述阈值范围内，则匹配成功；若所述偏差未在所述阈值范围内，则匹配失败。优选的，所述标准数据为第一欧拉角；所述训练单元将所述标准数据与相应的所述训练标识对应的所述位置标识的所述动作数据转换为第二欧拉角，根据所述第一欧拉角与所述第二欧拉角之间的偏差生成相应的所述实时训练结果。上述技术方案的有益效果：本技术方案中，采用动态捕捉设备易于穿戴采集数据的精度高，避免了逐个贴置动作捕捉传感器的过程，且无需采用摄像设备录制影像，对外界环境的要求低，利用控制单元对动态捕捉设备采集的数据建模以实时生成3D影像，效率高；采用训练单元实时对训练人员的动作数据进行精确匹配，并反馈训练错误提示，提高了远程教学训练及无线教学训练的教学效率，通过显示单元训练人员可直观的了解训练动作的准确性，可有效的提高了训练人员的动作准确度。附图说明图1为本专利技术所述的用于训练的动作捕捉系统的一种实施例的模块图；图2为本专利技术所述的采集单元的一种实施例的内部模块图；图3为本专利技术所述的控制单元的一种实施例的内部模块图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。如图1所示，一种用于训练的动作捕捉系统，包括：一动态捕捉设备8，动态捕捉设备8用以采集穿戴动态捕捉设备8的训练人员的动作数据，动态捕捉设备8包括：复数个采集单元1，复数个采集单元1分别设于动态捕捉设备8的复数个预设位置，每个采集单元1分别对应一唯一的位置标识，采集单元1用以实时采集相应的预设位置的动作数据；一控制单元5，与动态捕捉设备8连接，用以根据动作数据依据预设的人体运动模型建立人体的训练3D姿态，并根据训练3D姿态生成训练实时影像；一存储单元6，用以存储标准实时影像；一训练单元4，连接控制单元5，提供一组标准数据，每个标准数据匹配有唯一的训练标识，训练标识与位置标识一一对应，训练单元4用以将标准数据与相应的训练标识对应的位置标识的动作数据根据预设规则进行实时匹配，并生成相应的实时训练结果，实时训练结果用以表示训练人员的训练实时影像与标准实时影像的对比结果；一显示单元7，分别连接控制单元5、存储单元6和训练单元4，提供一第一显示模块和一第二显示模板，第一显示模板用以显示标准实时影像，第二显示模块用以显示训练实时影像，显示单元7还用以显示实时训练结果。进一步地，标准数据表示标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于训练的动作捕捉系统，其特征在于，包括：一动态捕捉设备，所述动态捕捉设备用以采集穿戴所述动态捕捉设备的训练人员的动作数据，所述动态捕捉设备包括：复数个采集单元，复数个所述采集单元分别设于所述动态捕捉设备的复数个预设位置，每个所述采集单元分别对应一唯一的位置标识，所述采集单元用以实时采集相应的所述预设位置的所述动作数据；一控制单元，与所述动态捕捉设备连接，用以根据所述动作数据依据预设的人体运动模型建立人体的训练3D姿态，并根据所述训练3D姿态生成训练实时影像；一存储单元，用以存储标准实时影像；一训练单元，连接所述控制单元，提供一组标准数据，每个所述标准数据匹配有唯一的训练标识，所述训练标识与所述位置标识一一对应，所述训练单元用以将所述标准数据与相应的所述训练标识对应的所述位置标识的所述动作数据根据预设规则进行实时匹配，并生成相应的实时训练结果，所述实时训练结果用以表示训练人员的所述训练实时影像与所述标准实时影像的对比结果；一显示单元，分别连接所述控制单元、所述存储单元和所述训练单元，提供一第一显示模块和一第二显示模板，所述第一显示模板用以显示所述标准实时影像，所述第二显示模块用以显示所述训练实时影像，所述显示单元还用以显示所述实时训练结果。...

【技术特征摘要】
1.一种用于训练的动作捕捉系统，其特征在于，包括：一动态捕捉设备，所述动态捕捉设备用以采集穿戴所述动态捕捉设备的训练人员的动作数据，所述动态捕捉设备包括：复数个采集单元，复数个所述采集单元分别设于所述动态捕捉设备的复数个预设位置，每个所述采集单元分别对应一唯一的位置标识，所述采集单元用以实时采集相应的所述预设位置的所述动作数据；一控制单元，与所述动态捕捉设备连接，用以根据所述动作数据依据预设的人体运动模型建立人体的训练3D姿态，并根据所述训练3D姿态生成训练实时影像；一存储单元，用以存储标准实时影像；一训练单元，连接所述控制单元，提供一组标准数据，每个所述标准数据匹配有唯一的训练标识，所述训练标识与所述位置标识一一对应，所述训练单元用以将所述标准数据与相应的所述训练标识对应的所述位置标识的所述动作数据根据预设规则进行实时匹配，并生成相应的实时训练结果，所述实时训练结果用以表示训练人员的所述训练实时影像与所述标准实时影像的对比结果；一显示单元，分别连接所述控制单元、所述存储单元和所述训练单元，提供一第一显示模块和一第二显示模板，所述第一显示模板用以显示所述标准实时影像，所述第二显示模块用以显示所述训练实时影像，所述显示单元还用以显示所述实时训练结果。2.如权利要求1所述的用于训练的动作捕捉系统，其特征在于，所述动态捕捉设备还包括：一输出单元，用以输出所述动作数据；一处理单元，分别连接所述输出单元和复数个所述采集单元，用以接收复数个所述采集单元发送的复数个所述动作数据，将复数个所述动作数据发送至所述发送单元。3.如权利要求1所述的用于训练的动作捕捉系统，其特征在于，所述动态捕捉设备与所述控制单元无线连接。4.如权利要求1所述的用于训练的动作捕捉系统，其特征在于，所述人体运动模型为多刚体模型。5.如权利要求4所述的用于训练的动作捕捉系统，其特征在于，包括：所述动态捕捉设备与所述多刚体模型相匹配，所述刚体的数目与所述采集单...

【专利技术属性】
技术研发人员：马良伟，金宇赢，刘进向，王美璐，
申请(专利权)人：上海锡月科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31