[发明专利]一种虚拟装配中旋摆动作测时方法

摘要

本发明属于体感交互领域，具体地说是一种虚拟装配中旋摆动作测时方法。该方法包括以下步骤：步骤一、通过Kinect V2设备采集双手的骨骼信息，并且每0.1s存储一次；步骤二、旋摆运动中心的确定；步骤三、旋摆动作的判定；步骤四、连续和断续旋摆运动的判定和计算；步骤五、异常动作判定的剔除。本发明以Kinect V2采集的连续骨骼点为基础，推算虚拟装配中的旋摆中心，再根据平均距离推算连续动作是否为旋摆动作，通过与圆心的相对距离和双平面限制活动区域，构建比较向量判定连续和断续旋摆运动并给出相关参数数值，引入Geomagic Touch力反馈设备，通过设置力的大小可自动算出旋摆动作的操作时间。

主权项

1.一种虚拟装配中旋摆动作测时方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、通过Kinect V2设备采集双手的骨骼信息，并且每0.1s存储一次；步骤二、旋摆运动中心的确定；步骤三、旋摆动作的判定；步骤四、连续和断续旋摆运动的判定和计算；步骤五、异常动作判定的剔除；所述的步骤一的方法如下：启动Kinect V2设备，通过Kinect V2中的深度相机获取人体25个部位骨骼点数据，其中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；所述的步骤二的方法如下：获取人体左手和右手的骨骼点数据，获取任一手移动过程的连续四点A₁(x₁,y₁,z₁)、A₂(x₂,y₂,z₂)、A₃(x₃,y₃,z₃)、A₄(x₄,y₄,z₄)，如果与夹角θ₁不等于0，做垂直于A₁和A₂中点的平面B₁，做垂直于A₃和A₄中点的平面B₂，以平面B₁和平面B₂的法向量做外积得到直线的方向向量，在联立方程中随机取一个z，得到x，y，从而得到点向式直线方程l₁；如果与夹角θ₂不等于0，根据点A₁、A₂、A₃求得水平面B₃，反之，根据点A₁、A₂、A₄求得水平面B₃；最后根据点向式直线方程l₁和水平面B₃求得立体圆心C(X,Y,Z)，即为旋摆运动中心；具体如下：根据A₁(x₁,y₁,z₁)、A₂(x₂,y₂,z₂)、A₃(x₃,y₃,z₃)、A₄(x₄,y₄,z₄)，得到向量计算当θ₁等于0时，将A₁点排除，导入下一骨骼点，再计算θ₁；反之，取A₁与A₂中点得到点法式平面取A₃与A₄中点得到点法式平面两平面直线的方向向量是其中设C1为(y2‑y1)×(z4‑z3)‑(z2‑z1)×(y4‑y3)，C2为(z2‑z1)×(x4‑x3)‑(x2‑x1)×(z4‑z3)，C3为(x2‑x1)×(y4‑y3)‑(y2‑y1)×(x4‑x3)；方向向量即为n₁＝(C₁i，C₂j，C₃k)；联立平面方程B₁和B₂，取任意实数Z＝z，选取即可消除一个变量，解得X＝x、Y＝y；得到点向式直线方程l₁：假定与夹角不等于0，根据点A₁、A₂、A₃求得到向量做法向量可得其中设C4为(y2‑y1)×(z3‑z2)‑(z2‑z1)×(y3‑y2)，C5为(z2‑z1)×(x3‑x2)‑(x2‑x1)×(z3‑z2)，C6为(x2‑x1)×(y3‑y2)‑(y2‑y1)×(x3‑x2)；法向量即为n2＝(C4i,C5j,C6k)，平面方程B3即为C4(X‑x1)+C5(Y‑y1)+C6(Z‑z1)＝0，化简可得C4X+C5Y+C6Z＝C4x1+C5y1+C6z1；设C4x1+C5y1+C6z1为D，平面方程B3即可表示为C4X+C5Y+C6Z＝D；点向式直线方程l1取方程等于未知数N，可得X＝NC1‑x、Y＝NC2‑y、Z＝NC3‑z，带入水平面B3即可解得未知数N，从而得到立体球心C(X,Y,Z)，即为旋摆运动中心；假定与夹角θ₂等于0，根据点A₁、A₂、A₄求得到向量依上步骤可求得立体球心。