[发明专利]基于人工智能的弹药投掷分析及移动仿真训练方法

说明书

本发明公开了一种基于人工智能的弹药投掷分析及移动仿真训练方法。该方法包括：使用三维动作捕捉系统捕捉标准弹药投掷动作序列；通过多个虚拟相机对人物模型进行拍摄，每个虚拟相机获得一个模板图像；进行人物朝向检测，根据朝向检测结果将搜索虚拟相机的范围限定至人物朝向区域；计算虚拟相机对应模板图像与用户手机拍摄动作序列初始帧的相似性，得到与拍摄角度最邻近的相机视角；计算真实场景与虚拟场景人物关键点距离的总和，选取距离最小的标准弹药投掷动作序列提供给用户。利用本发明实现了弹药投掷分析与辅助训练，可以达到更好的辅助训练效果。

技术领域

本发明涉及人工智能、仿真训练技术领域，具体涉及一种基于人工智能的弹药投掷分析及移动仿真训练方法。

背景技术

检验弹药投掷动作要领掌握情况并提供指导动作，可帮助士兵训练投掷标准动作，对训练中具有非常重要的意义。在投掷运动领域，一些方法通过分析计算出手时投掷的力，通过运动仿真模拟在此力作用下，铅球达到最远距离的投掷角度与实际情况中运动员投掷铅球时出手的角度进行对比，通过对比对运动员的投掷动作进行纠正，从而实现辅助训练。这种方法仅分析出手时的角度对投掷动作进行纠正，辅助训练效果较差。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，提出一种基于人工智能的弹药投掷分析及移动仿真训练方法。

一种基于人工智能的弹药投掷分析及移动仿真训练方法，该方法包括：

步骤1，使用三维动作捕捉系统捕捉标准弹药投掷动作序列；

步骤2，在模拟器中设置虚拟弹药投掷场景，将标准弹药投掷动作序列起始帧人物模型导入到虚拟场景，通过空间上以人物模型为中心呈半球状分布的多个虚拟相机对人物模型进行拍摄，每个虚拟相机获得一个模板图像；

步骤3，取真实场景拍摄的弹药投掷动作序列起始帧进行人物朝向检测，根据朝向检测结果将搜索虚拟相机的范围限定至人物朝向区域；

步骤4，判断真实场景拍摄的弹药投掷图像是否包含深度信息，若包含深度信息则按最邻近深度信息进行贪婪搜索，否则按虚拟相机到人物模型根结点的距离进行层次划分，然后逐层进行贪婪搜索；贪婪搜索按图像相似性进行匹配，计算虚拟相机对应模板图像与真实场景拍摄的投掷动作序列初始帧的相似性，当相似性度量大于第一阈值时，选择该虚拟相机作为与拍摄角度最邻近的相机视角；

步骤5，分别提取真实场景拍摄的弹药投掷动作序列、利用最邻近相机视角在虚拟场景中拍摄的各种标准弹药投掷动作序列的人体骨骼关键点，计算真实场景与虚拟场景下对应帧关键点距离的总和，选取距离最小的标准弹药投掷动作序列提供给用户。

该方法还包括在步骤5之前执行以下操作：

提取真实场景拍摄的弹药投掷动作序列的人体骨骼关键点、弹药关键点；

计算人体骨骼关键点与弹药关键点之间的距离，当距离大于第二阈值时，判定弹药离手；

取弹药投掷起始帧到弹药离手帧之间的动作序列作为步骤5的真实场景拍摄的弹药投掷动作序列。

采用卷积神经网络执行步骤3中的所述人物朝向检测。

采用图像关键点提取单元提取图像中人体骨骼关键点、弹药中心关键点，图像关键点提取单元包括：

关键点提取编码器，用于对图像进行特征提取，输出特征图；

关键点提取解码器，用于对特征图进行上采样和特征提取，输出人体骨骼关键点热力图、弹药关键点热力图；

坐标回归模块，用于对人体骨骼关键点热力图、弹药关键点热力图进行坐标回归，得到人体骨骼关键点、弹药中心关键点。

该方法还包括训练所述图像关键点提取单元：