[发明专利]一种基于计算机视觉的辅助小提琴练习者弓法检测方法

权利要求书

1.一种基于计算机视觉的辅助小提琴练习者弓法检测方法，其特征在于，在小提琴练习者右侧面1米的距离、距离地面高度0.5米处正对着小提琴练习者设置深度传感器，在练习者前方1米距离、距离地面高度0.5米处正对着练习者设置一个可见光相机，在练习者右侧面方1米的距离、距离地面高度0.5米处正对着练习者设置二个可见光相机，基于深度传感器和两个可见光相机对小提琴练习者的弓法进行检测，具体步骤如下：

S1、可见光相机采集图像：通过位于练习者前方和侧面的可见光相机采集小提琴练习者的图像；

S2、检测弓与弦的接触点是否准确：通过位于练习者前方的可见光相机采集的练习者的图像，检测出弓与弦的位置，然后分析出弓与弦接触点位置是否标准；

S3、检测运弓是否直：通过位于练习者前方的可见光相机采集的练习者的图像，检测出弓的位置，每隔100个时刻检测一次弓的位置，然后分析出在相邻时间内，弓的水平方向偏移量是否过大，从而判断运弓是否直；

S4、检测运弓是否稳：通过位于练习者前方的可见光相机采集的练习者的图像，检测出弓的位置，每隔100个时刻检测一次弓的位置，然后分析出在相邻时间内，弓的竖直方向的位置是否变化均匀以及位置量是否过大以及过小，从而判断运弓是否稳；

S5、检测运弓是否平：通过位于练习者右侧面的可见光相机采集的练习者的图像，检测出弓的位置，以及从位于练习者侧面的深度传感器检测出大臂位置，进而分析在运弓过程中，大臂与弓是否近似平行，从而判断运弓是否平。

2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的辅助小提琴练习者弓法检测方法，其特征在于：所述步骤S2的具体步骤为：

S21、检测出弓的位置：

S211、图像灰度化：假设当前时刻为i，则位于练习者正前方的可见光相机采集到的图像标记为P_i，位于练习者右侧面的可见光相机采集到的图像标记为Q_i；对其图像P_i进行灰度化操作，灰度化后的图像标记为P_i'，待灰度化操作完成后，利用灰度化后的图像来检测正前方可见光相机采集到的图像中弓的实际位置；

S212、检测图像中直线：采用基于霍夫直线的方法来检测图像P_i中的直线；

S213、筛选出弓的位置：采用基于霍夫直线的方法在图像P_i'中检测到许多的线段，遍历检测到的多个线段，如果当前线段与水平向右的方向夹角大于60度，则将其保留下来，否则不满足夹角度数要求将其舍弃，继续检测下一条线段；待遍历完多个线段后，将获取若干个被保留的线段，则在保留的线段中，选取长度最长的线段，将其标记为弓，记为G_i，代表在图像P_i中检测到的弓位置；

S22、检测出弦的位置：采用基于霍夫直线的方法在图像P_i'中检测到许多的线段，遍历检测到的多个线段，将所有线段与水平向右方向的夹角度数在10度以内的线段保留，并将其标记为弦，并记为j表示当前线段的代号，1≤j≤4：在小提琴中，弦一共有四条，这四条都会被检测到，最上方的线段为最下方的线段为

S23、检测出弓与弦接触点位置：任意一条弦其和弓G_i相交的接触点标记为V_i^j；

S24、检测出小提琴指板和码子的位置：在步骤S22中，已经检测到弦的位置是在图像P_i'中近似于水平位置的线段，对于每一条水平方向的线段来说，其总是会有两条近似于竖直方向的且长短较短的线段和其相交，这两条线段则代表小提琴的指板和码子，其中位于左边一点的线段代表码子，右边一点线段是指板；对于弦X_i^j来说，其左边交点记为l_i^j，右边的交点记为r_i^j；

S25、判断接触点是否标准：如果当前接触点V_i^j在指板和码子之间，即在点l_i^j和r_i^j之间，则说明在当前时刻i时，练习者的弓与琴弦的接触位置是准确的。