[发明专利]基于隐藏状态的运动特征数据库生成方法、检索方法

说明书

本发明涉及一种基于隐藏状态的运动特征数据库生成方法，包括以下步骤：获取用户在不同运动状态下的多个运动训练数据集；选取人体骨骼关键关节点或肢体段，计算在其父关节点局部坐标系中绕每个坐标轴的旋转角度，计算得到所处子空间位置，并进行编码，转换成对应的姿态基；从每个时间点的运动训练数据中提取用于表示运动特征语义信息的隐藏状态，并进行编码；将数据集存储到数据库的同时，存储每个时间点对应的姿态基编码以及隐藏状态编码。本发明将人体姿态几何特征转换为多层次的数字编码，在实现基于内容的精准运动数据检索的同时，提高了检索的效率。

技术领域

本发明涉及一种数据库生成方法、检索方法，特别涉及一种基于隐藏状态的运动特征数据库生成方法、检索方法及终端。

背景技术

随着运动捕获技术的兴起，以及各类光学、机械等动作捕捉设备的进步，现在人们已经能够快速获取大量人体动作三维数据文件。由于人体动作三维数据文件能够较为精准的记录下实验者各时间段内的全部运动轨迹，通过分析动作捕获所得的数据便可得到人体运动的详尽细节，极大的提高了动作数据相关工作获取的便利性及数据的可靠性。运动数据的复用和大规模运动数据库的建立为运动捕捉技术提供了一种更为省时而经济的方案，同时，也对运动数据库的组织和搜索技术提出了更高的要求。

运动数据库的组织和搜索技术是实现运动捕捉数据复用的一项关键技术。人体动作序列是一种典型的高维时间序列，对于高维信息的处理，如果采用常规方法进行检索将耗费大量的运行时间和内存空间，而且很难基于检索内容精准的检索到所需的数据。因此，选取合适的特征表示方法使得检索速度和检索质量都可以接受显得非常重要。现有对运动数据库的检索主要是通过提取出几何特征并计算欧氏距离来实现的，其目的是为了实现对运动数据库内容的检索，但是对复杂几何特征及欧式距离的计算使得数据库检索时需要耗费大量的运行时间，无法满足实时的需求。

刘云根等在论文《基于人体姿态编码的运动数据检索》（计算机辅助设计与图形学学报，第23卷，第4期，第586-593页）提出了一种人体姿态的编码方式，中国专利申请201910799488.1《基于姿态基的运动特征数据库生成方法、检索方法及终端》提出了一种根据人体姿态基编码方式生成数据库以及进行检索的方法。使用姿态基编码方式，与传统使用复杂几何特征及欧式距离的计算相比，可以加快检索时间。但是姿态基涉及到的编码数量巨大，以选取人体10个关键关节点，对每个关键关节点的三个方向分别进行0、1、2编码为例，动作可能产生的姿态基数量达到10¹⁴的数量级。因此，对相同或者相近姿态基的检索，特别是对相同或者相近的姿态基序列的检索仍然面临数据量大，效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于隐藏状态的运动特征数据库生成方法、检索方法及终端，将人体姿态几何特征转换为多层次的数字编码，在实现基于内容的精准运动数据检索的同时，可以提高检索的效率。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于隐藏状态的运动特征数据库生成方法，包括以下步骤：

获取用户在不同运动状态下的多个运动训练数据集，其中，每个所述运动训练数据集包括多个训练采集时间点和与每个训练采集时间点对应的运动训练数据；

基于所述运动训练数据集获取每个训练采集时间点对应的姿态，选取人体骨骼关键关节点或肢体段，计算在其父关节点局部坐标系中绕每个坐标轴的旋转角度，计算得到所处子空间位置，并进行编码，转换成对应的姿态基；

从每个时间点的运动训练数据中提取用于表示运动特征语义信息的隐藏状态，并进行编码；

将数据集存储到数据库的同时，存储每个时间点对应的姿态基编码以及隐藏状态编码。

根据本发明实施例所述的一种具体实现方式，表示运动特征语义信息的隐藏状态使用8个二进制位，分别表示人体是否垂直于水平面、左右大臂是否位于肩关节前部、左右大腿是否位于髋关节前部、竖直平面内是否有位移、水平面内是否有位移、是否有前驱或后仰动作。