[发明专利]一种基于kinect实现电力培训仿真的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统仿真技术领域，具体涉及一种基于kinect实现电力培训仿真的方法及系统。

背景技术

增强用户的体验感一直是电力培训仿真技术发展的一个方向，现在可以使培训人员在变电站等三维场景中作漫游，但在培训时需要不断地移动或点击鼠标，或者操作键盘以对电脑进行有效控制，或者需要一定的手持设备，这些都降低了培训者的体验感。随着Kinect的出现，可以利用体感技术获取培训人员的深度信息，通过对肢体关节的识别，来理解培训人员的动作意图，从而对电力仿真系统进行有效的操作。

Kinect是由微软公司开发的一款姿态传感输入设备，它主要由一个主摄影头、一对深度传感器、一组麦克风及一个马达构成。Kinect具备即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等多种功能。为了发掘Kinect的更大潜力，微软公司已发布了Kinect的PC驱动以及编程SDK，从而吸引了更多的开发者来进行基于Kinect的游戏与应用开发。故许多新颖的应用应运而生，如虚拟试衣镜、机器人操控、虚拟吉他等。其中有相当一部分应用结合了虚拟现实技术或是增强现实技术。这些应用涉及到了军事、医疗、娱乐、教育和培训等各种领域，但在电力培训仿真领域还没有被应用上，其原因在于电力培训涉及到电力系统的许多设备和操作规范。鉴于此，将Kinect应用到电力培训仿真中也会遇到类似的问题，所以需要结合电力培训中对操作规范的仿真来尽量发挥Kinect技术的优势。

发明内容

基于现有电力培训仿真系统的不足，通过配合使用一些传统的算法(配合使用基于模板的方法如模板匹配法，动态规划法；以及配合使用基于语法的方法，如有限状态机技术等)，使培训人员具有良好的体验感。

本发明提供了一种基于kinect实现电力培训仿真的方法，包括如下步骤：

基于kinect获取培训人员的动作姿态信息；

采用模板匹配和动态规划相结合的方法来动态识别出培训人员的动作类别；

采用有限状态机将动作类别和动作类别所对应的电力培训仿真的上下文来加以描述，以培训人员的动作类别作为转换函数来完成仿真状态的转移；

基于XML描述有限状态机控制仿真行为的逻辑变化，并通过三维虚拟技术展示出来。

所述基于kinect获取培训人员的动作姿态信息包括：

对kinect所获得的肢体节点信息的预处理、分割、边界轮廓的提取及肢体节点的识别，从连续多帧中获得动作的位置序列信息和运动方向矢量。

采用模板匹配和动态规划相结合的方法来动态识别出培训人员的动作类别包括：

采用动态时间规整的模式匹配算法进行手指动作的识别；

从两次手指位置求出运动方向，并对运动方向进行归一化处理。

所述采用有限状态机将动作类别和动作类别所对应的电力培训仿真的上下文来加以描述，以培训人员的动作类别作为转换函数来完成仿真状态的转移步骤具体为：

根据确定有限状态机的定义:A_D＝(S，∑，δ，K，F)，其中:

S：状态的非空集，此处指培训人员的状态，以及对应的仿真行为的执行；

∑：对应的字符集，此处指仿真培训人员行为，用三维虚拟技术来展现；

δ:状态转换函数，S×∑→S的单值映射；

δ(S_i,a)＝S_j，S_i，S_j∈S，此处指仿真培训人员的一个行为结果，用三维虚拟技术来展现；a∈∑，指仿真培训人员的某一行为；

K：初始状态；；

F：终止状态；；

转移函数δ包括了两腿和两臂的动作。

相应的，本发明实施例还提供了一种基于kinect实现电力培训仿真的系统，包括：

动作姿态信息采集模块，用于基于kinect获取培训人员的动作姿态信息；

动作类别识别模块，用于采用模板匹配和动态规划相结合的方法来动态识别出培训人员的动作类别；

仿真转移模块，用于采用有限状态机将动作类别和动作类别所对应的电力培训仿真的上下文来加以描述，以培训人员的动作类别作为转换函数来完成仿真状态的转移；

仿真展示模块，用于采用XML语言来描述有限状态机控制仿真行为的逻辑变化，并通过三维虚拟技术展示出来。