姿态拓展状态语义处理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种姿态拓展状态语义处理方法及系统。本发明专利技术的姿态拓展状态语义处理方法通过将人体姿态数据拆分为各个姿态基进行表示，在基础姿态基数据组的基础上添加了拓展姿态基数据组以精确描述人体姿态，可以方便地将人体姿态数据可视化处理。将人体姿态数据可视化处理。将人体姿态数据可视化处理。

【技术实现步骤摘要】
姿态拓展状态语义处理方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种姿态拓展状态语义处理方法及系统，属于数据处理


技术介绍

[0002]随着技术的发展，目前医疗健康，运动康复等领域可以使用人体运动数据帮助相关工作进行复制分析。通过对人体运动数据的处理、分析，可以更方便、快速地了解到原来需要人眼进行观察、分析的身体状况，从而迅速地采取医疗措施和修正建议。
[0003]随着微传感器的发展，基于MEMS捕捉的人体运动分析也得到了广泛的关注研究，但无论是基于视频的还是基于MEMS的，其捕获的人体运动数据都着重于对人体运动的精确描述，通过身体各个关键点(骨骼)相对于某个根关键点(骨骼)或其连接的父级关键点(骨骼)的旋转、平移信息来表示人体的运动。
[0004]从医疗健康，运动康复等领域应用来看，使用上述的格式的动作数据却不是最佳，因为其中所描述的旋转、平移量都是采用较高精度的角度值，适合对人体骨架的空间位置进行精确描述，但却不蕴含语义信息，也不方便查找；对不同需求场景的姿态的描述使用同样的精度，某些场景下存在精度过剩的情况。
[0005]基于姿态基的数据处理方法利用了各个肢体的语义信息方便了对姿态的判别、查询，减少了计算量。但相比于目前已有的其他数据格式(如BVH，C3D等)，其对姿态只是较粗略的语义描述，无法通过粗略的语义描述还原精确的姿态，无法满足某些场景下的姿态还原需求。
[0006]然而，现有的动作捕捉的数据描述方法通常使用ASF数据和AMC数据进行姿态基的描述。其中，ASF数据描述骨骼信息，定义了运动的初始姿态；AMC数据描述骨架运动，通过欧拉角和平移量描述根骨骼的旋转和平移，欧拉角描述各个骨架相对于运动初始姿态的变化。BVH格式在文件头部定义描述姿态的关键点名称和关键点相对于父级关键点的位置，最后使用欧拉角和平移描述各个子关键点相对于父级关键点的旋转量。
[0007]目前动作、运动数据是直接按照相应的采用率进行保存的(如ASF/AMC、BVH、C3D等格式数据)，姿态没有在数据上无法进行明显区分，数据着重于还原采样的动作、运动的精度，却无法蕴含语义信息。对人体动作的判定识别需要将整体数据还原为人体骨架后经过人为进行判断，效率低下且需要大量人力。在拥有海量数据有待处理的场景下需要耗费大量时间或使用专门的处理程序，不够方便；且无法对姿态数据进行搜索查询；使用同样的精度对姿态进行描述，某些可以简略表示的应用场景下增添了额外的数据处理量。
[0008]有鉴于此，确有必要对现有的姿态拓展状态语义处理方法提出改进，以解决上述问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种姿态拓展状态语义处理方法及系统，该方法通过增加了拓展状态语义的描述，在进行人体姿态的表示的同时，可对姿态进行精确描述、还原，方
便人体姿态数据的可视化，并且可实现渐进式的数据可视化。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供了一种姿态拓展状态语义处理方法，包括：
[0011]S1、对人体姿态数据进行采集，并按照不同的人体部位进行姿态基的分割；
[0012]S2、基于每个所述姿态基相对于中立位的空间位置状态，进行旋转轴状态语义和空间位置状态语义的赋予，获取基础姿态基数据组；
[0013]S3、基于每个所述姿态基相对于冠状轴和/或垂直轴的空间位置状态，进行拓展状态语义的赋予，获取拓展姿态基数据组；
[0014]S4、使用所述基础姿态基数据组对人体姿态进行表示，获取初步人体姿态模型；
[0015]S5、使用所述拓展姿态基数据组对所述初步人体姿态模型进行精细化描述，获取高精度人体姿态模型。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述S1具体包括：
[0017]S11、使用动作采集装置对所述人体姿态数据进行采集；
[0018]S12、按照所述人体部位对所述人体姿态数据进行划分，进行所述姿态基的分割。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述S11中，所述动作采集装置为具有惯性测量单元的传感器模组，所述惯性测量单元包括3轴陀螺仪、3轴加速度计以及3轴磁力计。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述S2中，所述旋转轴状态语义的赋予包括对每个所述姿态基相对于中立位进行冠状轴旋转状态、垂直轴旋转状态以及矢状轴旋转状态的赋予；所述空间位置状态语义的赋予包括使用数据值对所述姿态基的旋转状态进行数值的赋予，获取所述基础姿态基数据组。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述S3具体为使用旋转值对所述姿态基的运动角度进行描述，以获取所述拓展姿态基数据组。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，所述拓展姿态基数据组表示为PU_ANGLE_UNIT，为使用状态扩展描述时的最小角度单位，每个所述姿态基绕旋转轴的旋转的最终角度值＝最小角度单位
×
旋转值。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，所述最小角度单位的选取值可根据所述姿态基的位置和/或高精度人体姿态模型的复原精度进行选择。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，所述S4具体为按照所述姿态基的空间排序，对所述基础姿态基数据组进行顺序排列，获取所述初步人体姿态模型。
[0025]作为本专利技术的进一步改进，所述S5具体为：
[0026]S51、构建一个中立位作为初始姿态；
[0027]S52、按照所述姿态基的空间排序，对所述初始姿态进行角度值的还原；
[0028]S53、根据还原的所述角度值进行所述初步人体姿态模型的修正。
[0029]为实现上述目的，本专利技术还提供了一种姿态拓展状态语义处理系统，包括动作采集装置、处理单元和输出单元，所述动作采集装置用于采集人体运动时的人体瞬时姿态；所述处理单元用于执行前述的姿态拓展状态语义处理方法。
[0030]本专利技术的有益效果是：本专利技术的姿态拓展状态语义处理方法通过将人体姿态数据拆分为各个姿态基进行表示，在基础姿态基数据组的基础上添加了拓展姿态基数据组以精确描述人体姿态，可以方便地将人体姿态数据可视化处理。
附图说明
[0031]图1是本专利技术姿态拓展状态语义处理方法的流程图。
[0032]图2是本专利技术的人体骨架图。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。
[0034]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。
[0035]在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。
[0036]另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种姿态拓展状态语义处理方法，其特征在于，包括：S1、对人体姿态数据进行采集，并按照不同的人体部位进行姿态基的分割；S2、基于每个所述姿态基相对于中立位的空间位置状态，进行旋转轴状态语义和空间位置状态语义的赋予，获取基础姿态基数据组；S3、基于每个所述姿态基相对于冠状轴和/或垂直轴的空间位置状态，进行拓展状态语义的赋予，获取拓展姿态基数据组；S4、使用所述基础姿态基数据组对人体姿态进行表示，获取初步人体姿态模型；S5、使用所述拓展姿态基数据组对所述初步人体姿态模型进行精细化描述，获取高精度人体姿态模型。2.根据权利要求1所述的姿态拓展状态语义处理方法，其特征在于，所述S1具体包括：S11、使用动作采集装置对所述人体姿态数据进行采集；S12、按照所述人体部位对所述人体姿态数据进行划分，进行所述姿态基的分割。3.根据权利要求2所述的姿态拓展状态语义处理方法，其特征在于：所述S11中，所述动作采集装置为具有惯性测量单元的传感器模组，所述惯性测量单元包括3轴陀螺仪、3轴加速度计以及3轴磁力计。4.根据权利要求1所述的姿态拓展状态语义处理方法，其特征在于：所述S2中，所述旋转轴状态语义的赋予包括对每个所述姿态基相对于中立位进行冠状轴旋转状态、垂直轴旋转状态以及矢状轴旋转状态的赋予；所述空间位置状态语义的赋予包括使用数据值对所述姿态基的旋转状态进行数值的赋予，获取所述基础...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳虎，伍光伟，钟代笛，仲元红，葛亮，周庆，黄智勇，庄洁，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：