[发明专利]一种虚拟装配中模特值评价方法

摘要

本发明属于体感交互领域，具体地说是一种对模特法中的移动动作和终结动作进行测算的虚拟装配中模特值评价方法。该方法包括以下步骤：步骤一、通过KinectV2中的深度相机获取人体25个部位骨骼点数据；步骤二、测算双手移动范围；步骤三、测算移动动作的加速度；步骤四、终结动作的判定；步骤五、移动动作的判定。本发明从模特法出发，以Kinect V2采集的骨骼点为基础，将原有的平面区域，变成空间区域，并分好区域号，通过判定手部所在区域及手部动作是否在视野区域内认定移动动作和终结动作，旨在利用体感交互技术和计算机技术自动计算出参与虚拟装配的人员移动动作和终结动作的模特值。

主权项

1.一种虚拟装配中模特值评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、通过KinectV2中的深度相机获取人体25个部位骨骼点数据；步骤二、测算双手移动范围；步骤三、测算移动动作的加速度；步骤四、终结动作的判定；步骤五、移动动作的判定；所述的步骤一中深度相机获取人体25个部位骨骼点包括头、颈、肩中心、左拇指、右拇指、左指尖、右指尖、左手、右手、左手腕、右手腕、左肘、右肘、左肩膀、右肩膀、脊柱、髋关节中心、左臀、左膝盖、左脚踝、左脚、右臀、右膝盖、右脚踝、右脚；所述的步骤二的具体方法如下：通过Kinect V2采集人体骨骼点，针对左右手分别测出M2、M3、M4和M5的活动范围，活动范围是以左右肩膀为基点，其中M2表示手腕动作、M3表示小臂动作、M4表示大臂动作、M5表示伸直手臂；其中M2的活动范围是，对于左手是根据左手的活动最大距离l左1绕肩膀点旋转形成的半球体构成，对于右手是根据右手的活动最大距离l右1绕肩膀点旋转形成的半球体构成，M3的活动范围是，对于左手是根据左手的活动最大距离l左2绕肩膀点旋转形成的半球体构成，对于右手是根据右手的活动最大距离l右2绕肩膀点旋转形成的半球体构成，M4的活动范围是，对于左手是根据左手的活动最大距离l左3绕肩膀点旋转形成的半球体构成，对于右手是根据右手的活动最大距离l右3绕肩膀点旋转形成的半球体构成，而球体外的范围即为M5的活动范围；另外设置四个平面，其中左肩的两个限制平面包括从左肩点向左射出的45度平面Ⅰ和向右平移左肩到右肩的长度l1的平面Ⅱ，将左手活动区域分为AⅠ、AⅡ、AⅢ、AIV、AⅤ、AVI、AⅦ、AⅧ；右肩的两个限制平面包括从右肩点向右射出的45度平面Ⅲ和向左平移左肩到右肩的长度l1的平面IV，将右手活动区域分为BⅠ、BⅡ、BⅢ、BIV、BⅤ、BVI、BⅦ、BⅧ；采集左肩膀坐标点A1(x1,y1,z1)、右肩膀坐标点A2(x2,y2,z2)、颈坐标点A3(x3,y3,z3)，髋关节中心坐标点A4(x4,y4,z4)，左肘坐标点A5(x5,y5,z5)，右肘坐标点A6(x6,y6,z6)，左手坐标点A7(x7,y7,z7)，右手坐标点A8(x8,y8,z8)，左指尖坐标点A9(x9,y9,z9)，右指尖坐标点A10(x10,y10,z10)，左拇指坐标点A11(x11,y11,z11)，右拇指坐标点A12(x12,y12,z12)，脊柱坐标点A13(x13,y13,z13)；左手区域：先计算斜率得到左肩膀坐标点到右肩膀坐标点在水平面上直线的垂直直线斜率已知垂直直线长度偏移为长度l₁时，三角形为等边直角三角形，另一点正好在左肩膀向左射出的45度平面Ⅰ上，设X轴偏移长度为υ，Z轴偏移为‑k₁υ，(‑k₁υ)²+υ²＝(l₁)²，可求得如果k₁>0，可得到点B₁(x₂+υ,y₂,z₂‑k₁υ)，反之可得到点B₁(x₂‑υ,y₂,z₂+k₁υ)，化简为B₁(X₁,Y₁,Z₁)；在竖直平面上，颈坐标点到脊柱坐标点偏移即可作为左肩膀坐标点空间偏移距离，作点B₂(x₁+(x₄‑x₃),y₁+(y₄‑y₃),z₁+(z₄‑z₃))，化简为B₂(X₂,Y₂,Z₂)；可得向量向量首先确认法向量可得其中设C1为(Y1‑y1)×(Z2‑Z1)‑(Z1‑z1)×(Y2‑Y1)，C2为(Z1‑z1)×(X2‑X1)‑(X1‑x1)×(Z2‑Z1)，C3为(X1‑x1)×(Y2‑Y1)‑(Y1‑y1)×(X2‑X1)；法向量即为n1＝(C1，C2，C3)，平面方程即为C1(x‑x1)+C2(y‑y1)+C3(z‑z1)＝0，化简可得C1x+C2y+C3z＝C1x1+C2y1+C3z1；设C1x1+C2y1+C3z1为D，方程即可得到平面Ⅰ为C1x+C2y+C3z＝D；在平面Ⅰ基础上向右平移左肩到右肩的长度l1得到平面Ⅱ:C1x+C2y+C3z＝D+l1；右手区域：先计算斜率得到右肩膀坐标点到左肩膀坐标点在水平面上直线的垂直直线斜率已知垂直直线长度偏移为长度l₁时，三角形为等边直角三角形，另一点正好在右肩膀向右射出的45度平面Ⅰ上，设X轴偏移长度为υ，Z轴偏移为‑k₃υ，(‑k₃υ)²+υ²＝(l₁)²，可求得如果k₃＜0，可得到点B₃(x₁+v,y₁,z₁‑k₃v)，反之可得到点B₃(x₁‑v,y₁,z₁+k₃v)，化简为B₃(X₃,Y₃,Z₃)，在竖直平面上，颈坐标点到脊柱坐标点偏移即可作为右肩膀坐标点空间偏移距离，作点B₄(x₂+(x₄‑x₃),y₂+(y₄‑y₃),z₂+(z₄‑z₃))，化简为B₄(X₄,Y₄,Z₄)；可得向量向量首先确认法向量可得其中设C4为(Y3‑y2)×(Z4‑Z3)‑(Z3‑z2)×(Y4‑Y3)，C5为(Z3‑z2)×(X4‑X3)‑(X3‑x2)×(Z4‑Z3)，C6为(X3‑x2)×(Y4‑Y3)‑(Y3‑y2)×(X4‑X3)；法向量即为n2＝(C4，C5，C6)，平面方程即为C4(x‑x2)+C5(y‑y2)+C6(z‑z2)＝0，化简可得C4x+C5y+C6z＝C4x2+C5y2+C6z2；设C4x2+C5y2+C6z2为D1，方程即可得到平面Ⅲ为C4x+C5y+C6z＝D1；在平面Ⅲ基础上向左平移左肩到右肩的长度l1得到平面IV:C4x+C5y+C6z＝D1+l1；左手点离平面Ⅰ和平面Ⅱ的距离，其中距离平面Ⅰ的距离为距离平面Ⅱ的距离为左手活动距离分为M2、M3、M4和M5，其中M2的活动最大距离M3的活动最大距离M4的活动最大距离所述的区域AⅠ、AⅡ、AⅢ、AIV、AⅤ、AVI、AⅦ、AⅧ应该满足以下条件：AⅠ区域，该区域模特值为M2，满足：AⅡ区域，该区域模特值为M3，满足：AⅢ区域，该区域模特值为M3，满足：AIV区域，该区域模特值为M3，满足：AⅤ区域，该区域模特值为M4，满足：AVI区域，该区域模特值为M4，满足：AⅦ区域，该区域模特值为M4，满足：AⅧ区域，该区域模特值为M5，满足：