[发明专利]一种基于计算机视觉技术的辅助二胡练习者弓法检测方法

权利要求书

1.一种基于计算机视觉技术的辅助二胡练习者弓法检测方法，其特征在于包括以下步骤：

SS01利用深度传感器采集信息：位于练习者正前方和侧面的深度传感器从不同角度采集二胡练习者的图像；

SS02深度信息的利用和初步分割：对深度传感器获取的图像进行初步分割，提取出练习者所在的区域图像，即包含背景墙面信息；

SS03弓和弦的定位：可见光相机和深度传感器同时启用，获取练习者区域的实际图像，并进一步提取出弓的位置、弦的位置；

SS04可见光相机检测弓的位置与弓法分析：利用上述SS03获取到的弓和弦的位置，判断运弓的准确性、弓摆放的角度以及弓与弦接触的位置是否准确，以此来辅助练习者进行练习。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉技术的辅助二胡练习者弓法检测方法，其特征在于，所述深度传感器包括第一深度传感器和第二深度传感器，所述可见光相机包括第一可见光相机和第二可见光相机，所述第一深度传感器位于练习者前方1米的距离，距离地面高度0.5米，正对着练习者；所述第二深度传感器位于练习者左侧1米距离，距离地面高度0.5米，正对着练习者；所述第一可见光相机位于练习者前方1米的距离，距离地面高度0.5米，正对着练习者；所述第二可见光相机位于练习者右侧1米的距离，距离地面高度0.8米，正对着练习者。

3.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉技术的辅助二胡练习者弓法检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

SS021获取灰度值范围：将深度传感器获取的图像设为M，获取该图像像素值的最大值M_max和最小值M_min，直方图的横坐标范围为[M_min,M_max]，即为像素值的分布范围；

SS022绘制灰度直方图：遍历当前深度图像的每一个像素，绘制该图像对应的灰度直方图；

SS023寻找阈值：分析该灰度直方图，寻找竖坐标陡升陡降的点所对应的横坐标，作为分割的阈值k；

SS024图像分割：将上述SS023得到的阈值k进行分割，逐像素点遍历当前图像，若像素值大于阈值k，则像素值属于背景区域，并将像素值置为0，反之，则像素值属于前景区域；

SS025获取分割图像：上述步骤完成后，获得图像M'，重复上述步骤N次，获得图像N'。

4.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉技术的辅助二胡练习者弓法检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

SS031图像灰度化：结合深度传感器和可见光相机所获取的图像T，将其灰度化标记为T'；

SS032背景过滤；结合深度传感器以及可见光相机所得图像，分割背景；

SS033检测弓和弦：采用基于霍夫变换的直线检测方法来检测弓和弦；

SS034角度检测：检测所有线段与竖直方向的角度，若某一条线段与竖直方向的夹角大于10度，则对应的是弓，记为F，而另外两条线段是对应着弦，分别记为Z¹和Z²；

SS035实时检测：记录某一时刻练习者正前方传感器采集到的图像记为M_i和T_i，则首先对M_i执行上述SS021-SS024步骤，得到图像M_i'；获取当前时刻的弓和弦位置，对于图像T_i和M_i'执行上述SS031-SS033步骤，得到时刻为i的弓线段F_i以及弦和

5.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉技术的辅助二胡练习者弓法检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

SS041弓速计算：在时刻i+1000重复步骤SS03得到弓线段F_i+1000，分别获取F_i与F_i+1000的中心点，记为C_i和C_i+1000；按照以下公式计算：

其中v_i表示位于时刻i到时刻i+1000的弓的平均速度，F_i^x表示位于时刻i弓中心的x坐标，表示位于时刻i+1000弓中心的x坐标，F_i^y表示位于时刻i弓中心的y坐标，表示位于时刻i+1000弓中心的y坐标；

SS042检测接触位置：在时刻j重复上述SS03步骤，得到时刻j的F_j、和判断当前时刻与F_j是否交叉，若交叉则弓与弦接触，反之，继续分析下一时刻与F_j+1000是否交叉，直到某一时刻的与F_a交叉；获取当前交叉点的位置，记为P(x',y')；判断改点是否在弓的中间位置，获取当前弓的中间位置，记为Q(x”,y”)，计算两者之间的距离d，计算公式如下：

若d小于阈值10，则表示在中间位置左右，符合规范，否则不符合规范。

SS043判断方位角：获取二胡练习者练习使其位于时刻的i的弦线段和弓线段F_i，并计算获取其夹角θ_i，若夹角θ_i满足角度范围，则符合要求，反之不符合要求；每隔1000帧分析一次夹角，判断夹角是否满足要求；

SS044内外弦正确性：获取内弦和外弦对应的线段，确定左边的线段为内弦，确定右边的线段为外弦，若左边的线段出现交叉情况，则弓毛与内弦接触，若右边的线段出现交叉情况，则弓毛与外弦接触；

SS045运弓的直线性：每隔1000帧深度传感器和可见光相机采集一次图像，并按照上述SS03步骤，获取当前时刻的弓F_i和其中点位置C_i；获取上次采集到的图像中弓F_i-1000和其中点位置C_i-1000；连接C_i和C_i-1000，可得一条线段，记为B_i；B_i和F_i-1000可形成一个夹角α，通过该夹角判断相邻两次采集的图像中，弓的运动是否在一条直线上；若α小于10度，则该练习者相邻两次的运弓在一条直线上，反之偏移角度过大，运弓不在一条直线上。