[发明专利]一种基于体感动作识别及抠像的滑雪场景显示方法

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，具体涉及计算识别、渲染和存储等技术。

背景技术

随着北京冬奥会的申办成功，滑雪成为了一种时尚的运动。而由于气候及场地的因素，在真实的滑雪场上训练成为了初学者比较遥不可及的梦想。因此，室内的滑雪训练场应运而生，给广大滑雪爱好者提供了很好的机会，特别是初学者，可以在轻松、安全的环境下进行训练。

虽然室内训练场能够提供基础的训练环境，然而必竟是模拟的环境，各种环境都不太一样，有些项目还无法体验和训练。

现有技术的缺陷

由于室内滑雪设备的普及度还不太广，因此针对此方面的应用系统并不多见。而基于体感技术有关运动方面的发明有越来越多的趋势。

中国专利“CN201420523600一种陪跑机器人”所述的也是结合体感技术，发明一个陪跑机器人，从而增强运动者在运动过程中的乐趣。这也是在特定的运动场合下进行的辅助训练应用；

国外有一些在训练机器前加大屏，显示相关场景视频，让滑雪训练者跟着按视频所示的轨道进行滑行的应用，然而由于人的动作并不能影响视野角度，而且场景是固定不变的，不能随着训练者的角度和速度进行变化，因此效果一般。

中国专利“CN201010516939一种基于计算机的虚拟滑雪实现方法及系统”，所述是通过采集跟踪点位置信息，将跟踪点位置信息映射到虚拟坐标点中，并根据跟踪点位置信息判断用户是否完成滑雪动作。从系统的出发点来看，目标是一样的，但是由于当时的技术实现及方法思路方面的原因，实现方法、过程及最终的效果有待提高。

现在技术中存在现场环境显示不够真实，训练内容不全等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于体感动作识别及抠像的滑雪场景显示方法，旨在通过虚拟仿真场景的技术，在大屏幕上实时显示训练者在虚拟场景下的训练画面，从而大大增强训练者的训练效果、训练者的参、体验感与感和趣味性。

为了解决以上技术问题，本发明基于体感和抠像的技术，通过加入三维虚拟场景的方式，实时将人体动作、人像与三维模型动态结合。具体技术方案如下：

一种基于体感动作识别及抠像的滑雪场景显示方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，动作识别：通过对体感数据的动态分析对用户的动作进行识别；

步骤二，实时抠像：通过深度数据与彩色图像数据的动态运算分析，实现人体抠像功能，去除其它的无关因素；

步骤三，模型控制与动态合成：将识别后的人体动作和已去除背景的人体图像与训练场景结合，实现在室内虚拟滑雪场训练的效果；

步骤四，录像保存：实现体感数据与合成图像的保存和回放，用以显示滑雪场景，从而方便教练人员及训练者对训练过程进行分析和改进。

所述步骤一的动作识别是通过关节的位置的重叠交叉或关节点之间的角度进行动作的识别，具体过程如下：

过程1.1，采用微软Kinect 2.0传感器来捕获用户的骨骼及图像数据，能同时追踪6个人的25个关节，得到人体的25个主要关节点；

过程1.2，在得到人体的25个主要关节点后，对动作的识别就为对所述主要并节点的相对位置的分析，包括如滑雪过程中的向右滑动的动作则为左右膝盖的水平坐标位置同时在相应脚踝关节的位置的右边、膝盖与脚踝这两个关节会形成一个90度范围的角度，左滑则相反；一个动作可以由多种判断方式来实现：左右滑动的动作，可由脊椎在水平坐标的位置变化趋势来进行判断识别；同时为了防止抖动的发生，加入必要的阀值范围；

过程1.3，姿势判断：将每一个姿势的相关关节点取出，每次取两个关节点进行一次角度上的判断，如果同时满足需要的条件，即每两个关节点的角度都在阈值范围内，判断为有效姿势；

具体判断规则为:以第一个点为中心来判断第二个点与其夹角是否在一定的范围内，将希望满足的角度记做Angle，Threshold为阈值，此次判断的权重记为WeightFactor；则所述需要的条件可以简单记为condition＝{point One，point Two，Angle，Threshold，WeightFactor}。

所述步骤二的实时抠像是指通过对采集到的摄像机信号内容进行图像处理，去掉无关背景，抠出只留下人像部分的内容，具体包括以下过程：

过程2.1，使用Kinect深度数据图来进行抠像，主要避免现场光线亮度不一致、训练者来回运动造成的亮度变化、现场背景复杂因素；