[发明专利]一种基于三维人体骨架的人体基本动作实时识别方法

权利要求书

1.一种基于三维人体骨架的人体动作实时识别方法，其特征在于，具体按照下述方法进行：

步骤1，确定Kinect的安置角度；

步骤2，根据三维人体骨架定义人体基本动作，得到多个定义动作；具体按照下述步骤进行：

步骤2.1，使用Kinect对人体基本动作进行三维人体骨架追踪，得到人体深度视频和骨骼视频，将所述人体深度视频分解为多帧人体深度图像，所述骨骼视频分解为多帧骨骼图像；然后将相应的人体深度图像和骨骼图像融合，得到多帧融合图像；

步骤2.2，提取每帧所述融合图像中的骨骼特征，提取骨骼特征中的关节点位置特征、空间位置特征和关节角度特征，然后定义人体基本动作，得到多个定义动作；具体按照下述方法定义人体基本动作：

①抬左手/抬右手

右手关节点F₁₀的Y轴坐标大于髋中心关节点F₀的Y轴坐标即为抬右手动作；

左手关节点F₁₁的Y轴坐标大于髋中心关节点F₀的Y轴坐标即为抬左手动作；

②原地踏步

分别计算左膝关节点F₅、右膝关节点F₆在多帧融合图像中Y轴方向上的累积距离：

其中,y_L为左膝关节点F₅在多帧融合图像中Y轴方向上的累积距离，y_R为右膝关节点F₆在多帧融合图像中Y轴方向上的累积距离，y_kL表示第k帧融合图像中左膝关节点F₅的Y轴坐标，y_kR表示第k帧融合图像中右膝关节点F₆的Y轴坐标；

计算左膝关节点F₅、右膝关节点F₆在多帧融合图像中Y轴方向上的距离和disY：

disY＝y_L+y_R (14)

计算相邻的两帧融合图像中髋中心关节点的距离：

多帧融合图像中髋中心关节点的累计距离为：

若：

disY1.6 (17)

accDistance0.8 (18)

则定义该动作为原地踏步；

③抬左腿/抬右腿

若左膝关节点F₅和右膝关节点F₆的坐标满足：

y_KR-y_KL≥0.18 (19)

则该动作为抬右腿动作，y_KR为左膝关节F₅的Y轴坐标，y_KL为右膝关节点F₆的Y轴坐标；

若左膝关节点F₅和右膝关节点F₆的坐标满足：

y_KL-y_KR≥0.18 (20)

则该动作为抬左腿动作；

④弯腰

若融合图像中髋中心关节点和脊柱关节点的坐标满足：

|z_SB-z_SM|0.2 (21)

则该动作为弯腰动作，其中z_SB为髋中心关节点Z轴的坐标值，z_SM为脊柱关节点Z轴的坐标值；

⑤晃头

计算融合图像中头部关节点F₁₉、脊柱关节点F₉和右肩关节F₁₆组成的关节夹角的余弦值cosSR：

其中，DisHSS为头部关节点F₁₉与脊柱关节点F₉之间的欧式距离，DisSSSR为脊柱关节点F₉与右肩关节F₁₆之间的欧氏距离，DisHSR为头部关节点F₁₉与右肩关节F₁₆之间的欧氏距离；

计算融合图像中头部关节点F₁₉、脊柱关节点F₉和左肩关节点F₁₇组成的关节夹角的余弦值：

其中，DisSSSL为脊柱关节点F₉与左肩关节点F₁₇之间的欧氏距离，DisHSL为头部关节点F₁₉与左肩关节点F₁₇之间的欧氏距离；

若：

0.17cosSR0.98 (24)

且

0.17cosSL0.98 (25)

则该动作为晃头动作；

⑥行走

相邻的两帧融合图像中髋中心关节点F₀在XZ平面上的距离disXZ为：

其中，x_k为第k帧融合图像中髋中心关节点F₀的X轴坐标，z_k为第k帧融合图像中髋中心关节点F₀的Z轴坐标；

则在多帧融合图像中髋中心关节点在XZ平面上的该累积距离accdisXZ为：

若髋中心关节点在XZ平面上的该累积距离满足：

accdisXZ0.6 (28)

则该动作为行走动作；

⑦左侧下腰/右侧下腰

若髋中心关节点的坐标和脊柱关节点的坐标满足：

|x_SB-x_SM|≥0.15 (29)

x_SB-x_SM0 (30)

则该动作为左侧下腰动作，其中x_SB为髋中心关节点X轴上的坐标，

x_SM为脊柱关节点X轴上的坐标；

若髋中心关节点的坐标和脊柱关节点的坐标满足：

|x_SB-x_SM|≥0.15 (31)

x_SB-x_SM0 (39)

则该动作为右侧下腰动作；

⑧左移/右移

计算多帧融合图像中脊柱关节点在X轴上的累计距离disMove：

若多帧融合图像中脊柱关节点在X轴上的累计距离满足：

disMove0.4 (40)

则该动作为右移动作；

若多帧融合图像中脊柱关节点在X轴上的累计距离满足：

disMove-0.4 (41)

则该动作为左移动作；

⑨上跳

计算多帧融合图像中左脚关节点F₁和右脚关节点F₂在Y轴方向累计距离，若多帧融合图像中左脚关节点F₁和右脚关节点F₂的累计距离均大于0.12，则该动作为上跳动作；

步骤3，利用Kinect获取待识别人体动作，获取待识别人体动作的动作特征，将待识别人体动作与定义动作进行特征匹配，进行待识别人体动作的识别。