[发明专利]一种人体动作功能检测系统、检测方法及检测仪

权利要求书

1.一种人体动作功能检测方法，其特征在于，所述人体动作功能检测方法包括以下步骤：

步骤一，采用深度摄像设备获取人体运动的视频，建立人体骨骼模型，获取人体骨骼的空间坐标数据以及骨骼关节点位置；

步骤二，根据骨骼数据中的各个坐标点的深度位置得到各个关节点之间的空间数据；包括：(1)计算骨骼关节点的实际距离；(2)计算两骨骼关节点之间的距离；(3)计算各个骨骼关节点之间的角度；

步骤二中所述各个关节点之间的空间数据计算方法还包括：

将髋部中心点、左髋关节点以及右髋关节点所在的平面设置为参考平面，将除髋部中心点、左髋关节点以及右髋关节点外的骨骼关节点的相对摄像头的位置转换为相对于该平面的位置，进行视点转换，消除视点偏差；

所述视点转换的方法包括：

1)获取转换后的平面：髋部中心、左髋关节、右髋关节的空间坐标分别为P1(x₁，y₁，z₁)，P2(x₂，y₂，z₂)，P3(x₃，y₃，z₃)，三点所在的平面为S，取平面S的法向量为则平面方程为：

A(x-x₀)+B(y-y₀)+C(z-z₀)＝0；

2)转换骨骼点原始坐标为新坐标：以P1为新坐标系下的原点O，法向量为＝为新坐标系下的由P1、P2、P3组成的平面三角形P1 P2 P3上经过P1的垂线为新坐标系下的接着由与得到得到基于人体朝向的新坐标系，并将原骨骼点坐标P(X，Y，Z)转换为P′(x′，y′，z′)；

3)建立骨骼关节点的球形分布：以O为球心，建立球形空间坐标系，由坐标系转化公式将空间直角坐标系P′(x′，y′，z′)转换为球坐标系

其中γ为原点O与骨骼关节点原始坐标P的距离，范围为Y∈[0，+∞)；θ为OP与骨骼关节点转换后z′的正向夹角，范围是θ∈[0，π]；M为点P在x′Oy′上的投影，为基于正z′轴自x′轴按逆时针方向到OM所转过的角，范围为

4)根据肢体关节组的划分，分别得到各个关节组中与试点无关的骨骼关节点的分布情况信息；深蹲测试关节点之间空间数据计算：右肘为坐标(X₆，Y₆)，右肩为坐标(X₅，Y₅)，右臀为坐标(X₁₂，Y₁₂)，右膝为坐标(X₁₃，Y₁₃)，右踝为坐标(X₁₄，Y₁₄)，右脚大拇指为坐标(X₁₉，Y₁₉)；

肩关节角度a：

向量A₁(X₅-X₆，Y₅-Y₆)；向量A₂(X₅-X₁₂，Y₅-Y₁₂)；

髋关节角度b：

设定向量B₁(X₁₂-X₅，Y₁₂-Y₅)；向量B₂(X₁₃-X₁₂，Y₁₃-Y₁₂)；

膝关节角度c：

设定向量C₁(X₁₃-X₁₂，Y₁₃-Y₁₂)，向量B₂(X₁₃-X₁₄，Y₁₃-Y₁₄)；

踝关节角度d：

设定向量D₁(X₁₄-X₁₃，Y₁₄-Y₁₃)，向量D₂(X₁₄-X₁₉，Y₁₄-Y₁₉)；

checkVal为一个像素代表的距离，膝盖超出脚尖距离＝|X₁₃-X₁₉|*checkVal；

步骤三，建立包含时间参数的三维卷积神经网络，基于所述三维卷积神经网络建立姿势库并进行姿势库匹配以及肢体运动识别。