[发明专利]一种基于Kinect的海军旗语训练方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Kinect的海军旗语训练方法。

背景技术

海军旗语是一种利用旗帜传递信号的通信方式。按旗语通信的形式可将其分为旗号通信和手旗通信。手旗通信通过旗子相对于身体的不同位置，表达不同的字母和符号。手旗通信方式要求旗手双手各执一面方旗，双臂伸展，手臂与信号旗呈一条直线，以便尽量扩大手旗挥动的范围，准确传达通信信息。旗语动作通常表示字母、数字或其他符号，通过编码规范的转译便可实现不同复杂讯息的传送。在通信过程中，信号兵需面向正前方，使对方信号兵清楚的看到自己的动作指向。随着现代信息技术的发展，军事通信中的各种现代信息技术不断涌现并已逐渐替代传统通信技术。然而,为应对电子干扰战术的隐患，旗语通信仍作为重要的辅助通信手段。传统的旗语训练方式主要是教练教授动作及视频教学，训练过程枯燥乏味，受训者缺乏参与的积极性，对动作的准确性把握不够，训练效果不佳。因此，有必要提供一种海军旗语训练的新方法,使信号兵的训练更加人性化、有效化。

发明内容

本发明提出了一种基于Kinect的旗语训练方法，可以实现旗语动作的自主学习训练，能实时采集用户的运动数据并与标准动作进行比对，为用户提供实时的视、听觉反馈，指导用户改进动作。

本发明通过以下的技术方案实现的：

一种基于Kinect的旗语训练方法，该方法包括旗语动作的学习和旗语动作的测试两种模式，旗语动作的学习模式包括顺序学习方式和随机学习方式，用户在训练开始时可通过鼠标、手势控制或语音输入选择任一学习方式，顺序学习方式按照旗语动作图解中的字符顺序依次进行旗语动作的训练；随机学习方式按照随机生成的字符训练与之对应的动作，学习模式下实时侦测用户动作，将标准姿势库中与屏幕提示字符内容相对应的标准动作模板与用户动作进行比对，若符合标准姿势库的动作规范并保持3秒时间则以得分形式提示动作完成，进入下一旗语动作的训练，否则根据动作差异指出用户动作存在的错误，并以文字和语音提示的形式为用户提供动作要领的指导，直至用户完成当前动作方可进入下一动作的学习；旗语动作的测试模式主要是旗语通信的文本翻译，用户首先以手势控制方式选择测试的难度等级，根据屏幕随机显示的通信内容，完成单一的或连续的旗语动作，Kinect侦测并识别用户动作后,根据识别到的旗语动作与其表示的字符间的关系,实时翻译用户旗语动作的含义，显示识别结果，并根据用户是否在规定的时间内完成相应旗语动作，作出得分评价，用户可通过屏幕显示的翻译内容与通信内容的差异直观比较，寻找差距。

本发明的进一步改进在于：旗语动作的学习和旗语动作的测试两种模式均通过Kinect采集到的用户动作特征值与标准姿势库的动作特征值进行比对完成动作识别：

1）采集上肢骨骼数据，建立动态标准姿势库：

用户距离Kinect传感器1.5m-2m处，面对Kinect传感器，伸展双臂，保持水平伸直，Kinect自动采集上肢肩、肘和腕关节点LS、 LE、LW及RS、RE、RW 的三维坐标，通过以下计算为每一位训练者建立旗语标准动作姿势库。

 

右臂手腕节点到右肘节点的距离：

右臂肩节点到右肘节点的距离：

右手臂长度：

左臂手腕节点到左肘节点的距离：

左臂肩节点到左肘节点的距离：

左手臂长度：

选定手腕节点相对于肩节点的坐标数据为每一个标准旗语动作的特征值，建立标准姿势库；记左臂手腕节点LW的特征值为[LeftWrist_X，LeftWrist_Y，LeftWrist_Z]，右臂手腕节点RW的特征值为[RightWrist_X，RightWrist_Y，RightWrist_Z]，分别以肩关节为原点建立坐标系，用α_r、β_r、γ_r分别表示右肩坐标系中右肩节点指向右腕节点的有向线段与x、y、z轴正向的夹角；用α_l、β_l、γ_l分别表示左肩坐标系中左肩节点指向左腕节点的有向线段与x、y、z轴正向的夹角，由解析几何的知识可知，从原点出发的任一单位有向线段的方向余弦即是其端点坐标，则手腕特征值可表示如下：