[发明专利]一种基于单姿态传感器识别投掷动作的方法及装置

说明书

技术领域

本申请涉及动作捕获领域，具体的，涉及一种利用单姿态传感器对投掷动作进行识别的方法和装置。

背景技术

目前对于动作捕获常用的方法有光学式动作捕捉。光学式动作捕捉通过对人体上特定的光点的监视和跟踪来完成动作捕捉的任务，其原理是同时采用多部摄像机对人体上的光点进行连续拍摄，在任意一个时刻通过相机拍摄的画面和预先设定的参数即可计算出该点在空间中的位置，然后根据位置再进行姿态融合解算从而获得相应的动作。其缺点是成本高、配置复杂。要准备捕获动作首先需要一个“纯净”的背景环境，人体需要穿上单色的服装，在关键的部位装配上光点，同时需要安置多部高速率相机。对于虚拟训练的场景来说，无法达到该技术的要求。

对于沉浸式的单兵虚拟训练场景中，投掷是一个重要的战术动作，目前对于投掷动作的判别主要还是基于“功能按键”的方式进行。但是基于按键的方式进行人机交互，无法对投掷的过程、力度和方向有效的捕获，并且会降低交互的体验度。

因此，如何能够提出一种新的动作捕获方式，对投掷动作进行识别，以在保证交互体验度的同时，提高投掷动作识别的判别准确度成为现有技术亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前对于投掷动作识别的多种不足，提出一种基于但传感器的投掷动作识别方法及装置，以提高识别的准确度和体验度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于单传感器投掷动作识别方法，包括如下步骤：

S110.参考坐标系建立步骤：

分别相对于投掷者的下、前、右建立参考坐标系OXYZ，其中，OX轴指向下，其单位方向矢量在大地坐标系中用下矢量表示，OY轴指向前，其单位方向矢量在大地坐标系中用前矢量表示，OZ轴指向右，其单位方向矢量用右矢量表示，右上臂在参考坐标系OXYZ中的角位置可以描述右上臂的姿态，令右上臂矢量为从右肩指向右肘的单位矢量，右上臂矢量在传感器坐标中用表示，右上臂矢量在大地坐标系中用符号表示，令与的夹角为θ，0°≤θ≤90°，在与形成的平面上的投影与之间的夹角为φ，-180°≤φ≤180°；

S120.参考角度计算步骤：

右上臂矢量、参考矢量右、前、下，在大地坐标系中分别表示为：和利用上述矢量通过如下公式计算θ和φ，

θ=arccos(u→2·u→R),]]>

S130.参考区域建立以及映射步骤：

根据上臂矢量在参考坐标系OXYZ可能经过的区域，将OXYZ右半空间的姿态划分成若干个姿态区域，其中，将姿态空间映射到单位极坐标圆内，若干个姿态区域对应单位极坐标圆内的若干个参考区域；将测量出来的投掷所经过的区域映射到所述参考区域中；

S140.投掷动作判断步骤：

将在预定时间T_MAX所测量到的映射的参考区域时序与预定投掷顺序作比较，如果相同，则判断为投掷动作，如果切换顺序不一致或到达T_MAX后切换未完成，判断为非投掷动作，其中，T_MAX为根据批量实验或经验得到的一次投掷动作的最大时长。

优选地，步骤S130中，所述将测量出来的投掷所经过的区域映射到所述参考区域为：

传感器安装于右上臂，尽量使右臂自然下垂状态下，传感器的某个轴与铅垂方向平行，令右上臂矢量在传感器坐标系中的坐标为右上臂矢量在大地坐标系中表示为其中为从传感器坐标系到大地坐标系中的坐标转换矩阵，下矢量是已知的为前矢量和右矢量用投掷动作开始前的前矢量和右矢量代替，并认为直到投掷动作结束，前矢量和右矢量不变，然后利用和计算出θ和φ以及姿态映射状态(r，φ)。