一种全景舞蹈动作建模方法及舞蹈教学辅助系统技术方案

一种全景舞蹈动作建模方法及舞蹈教学辅助系统，包括：采集真人舞蹈动作，得到这些舞蹈动作对应的点云数据；搭建透视模型，所述透视模型为将骨骼模型、韧带模型及肌肉模型相叠加的模型；将透视模型与点云数据进行匹配，得到这些舞蹈动作相应的舞蹈动作模型；基于舞蹈动作模型生成舞蹈动作预览，对舞蹈动作模型进行修正，使得舞蹈动作模型符合舞蹈标准。本发明专利技术的技术方案采用建立带有骨骼、肌肉及韧带展示的模型，能够精确的实现对舞蹈动作的展示，每一个舞蹈动作所对应的骨骼相应的动作均能够展示出来，更好的实现舞蹈动作的实质展示。

A method of panoramic dance movement modeling and dance teaching assistant system

【技术实现步骤摘要】
一种全景舞蹈动作建模方法及舞蹈教学辅助系统
本专利技术涉及计算机
，特别是涉及一种全景舞蹈动作建模方法及舞蹈教学辅助系统。
技术介绍
目前的舞蹈教学依旧以传统教学的口口相授模式为主，教师示范动作并进行讲解，学生模仿教师的动作进行学习，并且在学习过程中辅助镜子，通过镜子观察动作是否与教师一致，教师在学生做好动作后进行指导。但是，在舞蹈教学中存在以下问题：课堂教学时，教师难以在动作示范过程中对动作要领作出全面的同步讲解，尤其是对于某些瞬时动作，或者空中完成的动作例如跳跃到空中并且进行提胯的动作，教师不可能做到在空中做出提胯动作时针对“提胯”这一动作，向学生说明寻找“胯要在空中挂住”的感觉，通常都是在落地后向学生进行讲解。而对于学生而言，有些动作要求在观看示范过程中并不能明显感觉到，因此要辅以多次重复示范。但是，受教师体力和年龄等因素的限制，教师不可能对于每个动作都不断的进行重复示范。再者，在教师示范学生模仿的过程中，学生辅以镜子同时观察教师的正面和背面，由于某些舞蹈动作需要转向，学生在模仿教师动作时，如果旋转了方向，则不能全面的观察教师动作，甚至导致模仿发生中断，影响教学质量。例如，学生转向一点的时候，虽还能看到教师的正面和背面示范，但由于所在位置的局限性，动作要领可能无法观察全面，而如果转向五点则无法再看到教师的示范，需要停下来等待教师重新示范。并且，学生只是凭感觉模仿，难以发现自己的错误点，只凭教师观察解说，不够直观。由于存在上述问题，为了辅助教师对动作要领的讲解，在舞蹈课堂教材时也尝试引入了书籍、影像教学资料，但是，这些资料多以平面资料为主，学生不能全方位的观察动作，辅助效果有限。随着计算机技术的发展，三维建模技术引入到了舞蹈教学中来，借助传感器技术捕捉舞蹈动作。但是，目前舞蹈辅助教学系统多是先获取标准动作，学生可通过观看标准动作动画视频进行学习；在获取学生动作后，还可将学生动作与标准动作进行对比分析，从而给出辅助建议，例如：申请号为“2017107742862”和“201810136939.9”的专利申请文献。以上现有的舞蹈教学辅助系统虽然涉及了对标准动作进行建模，但是，这些建模方法主要考虑动作的标准性、连贯性和美观性等外在表现，未考虑如骨骼位置关系、肌肉力度表现、韧带的拉伸情况等内在表现，学生无法在学习舞蹈动作时同时观察骨骼、肌肉力度和韧带的拉伸等信息。由于舞蹈动作都具有其界内专业标准，而想要将每一个舞蹈动作做到符合专业标准的要求，不仅要对舞蹈动作的外在表现进行模仿，同时需要对其内在表现进行科学性训练，若仅模仿动作的外在而不考虑内在，则学生模仿时发力部位等可能存在偏差，长此以往不仅舞蹈动作变形，没有提高的空间，还可能会造成身体上的伤害。尽管目前在动画制作领域存在骨骼建模(如CN107274464A)，但其侧重于通过夸张的表现形式对人的动作及表情进行模拟，无需考虑骨骼模型的动作的专业标准性。专利技术人采用现有骨骼建模方法应用于舞蹈动作的建模，以倒踢紫金冠动作(双腿在空中呈一字且后腿略高，前腿略低，双手尽量触碰后脚，以下简称倒踢)为例，建模结果如图1所示，可以发现出现了多处错误，如图2所示，建模结果的后腰处出现不合理的凸起，后腿大腿根出现不合理的凹陷等肌肉变形现象，如图3所示，可以发现腋下、前胸下方、后腿大腿根部以及大腿后侧均出现骨骼穿刺现象，这是由于尽管计算机能够基于充分的采样数据点实现三维建模，但是计算机自身不具备明辨对错的能力，在建模过程中不会考虑人体实际的肌肉、皮肤弹性、骨骼变形等人体生理特性，而舞蹈动作往往是经过长期专业锻炼的过程中，骨骼会发生一定范围的合理变形，从而以非常规性动作或极限动作动作出现，因而该骨骼建模方法不能直接应用于舞蹈动作的建模上。此外，由于舞蹈动作具有连贯性，对于迅速且幅度较小的动作，动作捕捉过程中往往会发生动作数据失帧的情况，例如脖子旋转动作，如图4所示，可以发现在脖子旋转过程中，会逐渐变细，造成体积丢失，旋转至180度时，变成一个点，超过180度之后，又逐渐恢复，现有技术中通常采用头发、帽子等来遮盖这种现象，但对于专业舞蹈动作的演示，此类旋转动作非常多见，但采用头发等遮盖物又会对动作细节造成遮挡，影响教学质量。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的一个方面是提供了一种全景舞蹈动作建模方法及舞蹈教学辅助系统，以真人模特为基础，搭建基于骨骼模型、肌肉模型和韧带模型叠加得到的透视模型，实现了舞蹈动作外在和内在的展示，且针对舞蹈动作模型进行了修正，保证了舞蹈动作模型不仅在外在上符合专业标准，且通过对内在骨骼、肌肉和韧带的展示，给出正确合理的肌肉韧带发力方法，有利于提高舞蹈教学质量。为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：一种全景舞蹈动作建模方法，包括：采集真人舞蹈动作，得到这些舞蹈动作对应的点云数据；搭建透视模型，所述透视模型为将骨骼模型、韧带模型及肌肉模型相叠加的模型；将透视模型与点云数据进行匹配，得到这些舞蹈动作相应的舞蹈动作模型；基于舞蹈动作模型生成舞蹈动作预览，对舞蹈动作模型进行修正，使得舞蹈动作模型符合舞蹈标准。进一步地，所述骨骼模型是以真人模特为基础，搭建的与真实人体骨骼相匹配的骨骼模型。进一步地，还采集舞蹈的完整视频，基于视频的时间帧与舞蹈动作模型的时间帧进行关联存储。进一步地，所述对舞蹈动作模型进行修正包括：在预览过程中查找舞蹈动作模型中的错误位置，并获取相应坐标数据；判断X、Y、Z三个轴向中发生运动错误的轴向；对于运动错误的轴向，进行反向运动。进一步地，所述对舞蹈动作模型进行修正包括：在预览过程中查找导致体积丢失的旋转点的位置，并获取相应坐标数据；在该旋转点周围位置增加旋转点，以扩大旋转半径，使得模型旋转时围绕多个点进行旋转，达到视觉正常的效果。一个或多个实施例提供了一种服务器，包括：舞蹈动作采集单元，采集真人舞蹈动作，得到这些舞蹈动作对应的点云数据；舞蹈动作模型构建单元，搭建透视模型，所述透视模型为将骨骼模型、韧带模型及肌肉模型相叠加的模型；将透视模型与点云数据进行匹配，得到这些舞蹈动作相应的舞蹈动作模型；舞蹈动作修正单元：基于舞蹈动作模型生成舞蹈动作预览，对舞蹈动作模型进行修正，使得舞蹈动作模型符合舞蹈标准。进一步地，还包括：舞蹈动作库，用于存储舞蹈的完整视频和舞蹈动作模型，所述视频和舞蹈动作模型基于时间帧进行关联。一个或多个实施例提供了一种客户端，与所述服务器通信连接，其特征在于，包括：舞蹈动作采集单元，采集真人舞蹈动作，得到这些舞蹈动作对应的点云数据；透视模式构建单元，搭建透视模型，所述透视模型为将骨骼模型、韧带模型及肌肉模型相叠加的模型；蒙皮绑定单元，搭建肢体动作虚拟人物，将透视模型与肢体动作虚拟人物相匹配，进行蒙皮绑定；舞蹈动作模型构建单元，将透视模型与点云数据进行匹配，得到这些舞蹈动作相应的舞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全景舞蹈动作建模方法，其特征是，包括：/n采集真人舞蹈动作，得到这些舞蹈动作对应的点云数据；/n搭建透视模型，所述透视模型为将骨骼模型、韧带模型及肌肉模型相叠加的模型；/n搭建肢体动作虚拟人物，将透视模型与肢体动作虚拟人物相匹配，进行蒙皮绑定；/n将透视模型与点云数据进行匹配，得到这些舞蹈动作相应的舞蹈动作模型；/n基于舞蹈动作模型生成舞蹈动作预览，对舞蹈动作模型进行修正，使得舞蹈动作模型符合舞蹈标准。/n

【技术特征摘要】
20181108 CN 20181132603631.一种全景舞蹈动作建模方法，其特征是，包括：
采集真人舞蹈动作，得到这些舞蹈动作对应的点云数据；
搭建透视模型，所述透视模型为将骨骼模型、韧带模型及肌肉模型相叠加的模型；
搭建肢体动作虚拟人物，将透视模型与肢体动作虚拟人物相匹配，进行蒙皮绑定；
将透视模型与点云数据进行匹配，得到这些舞蹈动作相应的舞蹈动作模型；
基于舞蹈动作模型生成舞蹈动作预览，对舞蹈动作模型进行修正，使得舞蹈动作模型符合舞蹈标准。


2.如权利要求1所述的一种全景舞蹈动作建模方法，其特征是，
所述骨骼模型是以真人模特为基础，搭建的与真实人体骨骼相匹配的骨骼模型。


3.如权利要求1所述的一种全景舞蹈动作建模方法，其特征是，
还采集舞蹈的完整视频，基于视频的时间帧与舞蹈动作模型的时间帧进行关联存储。


4.如权利要求1所述的一种全景舞蹈动作建模方法，其特征是，所述对舞蹈动作模型进行修正包括：
在预览过程中查找舞蹈动作模型中的错误位置，并获取相应坐标数据；
判断X、Y、Z三个轴向中发生运动错误的轴向；
对于运动错误的轴向，进行反向运动。


5.如权利要求1所述的一种全景舞蹈动作建模方法，其特征是，所述对舞蹈动作模型进行修正包括：
在预览过程中查找导致体积丢失的旋转点的位置，并获取相应坐标数据；
在该旋转点周围位置增加旋转点，以扩大旋转半径，使得模型旋转时围绕多个点进行旋转，达到视觉正常的效果。


6...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭娜，王新程，陈琛，王浩鲁，
申请(专利权)人：郭娜，
类型：发明
国别省市：山东;37