[发明专利]一种姿势序列有限状态机动作识别方法

摘要

本发明公开了一种姿势序列有限状态机动作识别方法，首先将Kinect传感器获取的肢体节点数据进行坐标变换，采用统一的空间网格模型对变换数据进行度量，建立肢体节点坐标系；然后通过定义肢体节点特征向量对预定义肢体动作关节点运动序列进行采样和分析；最后建立基于关节点运动轨迹的肢体动作轨迹正则表达式，构造姿势序列有限状态机，实现对预定义动作的快速识别。实验结果表明，该方法具有良好的扩展性和通用性，对预定义的17种肢体动作识别准确率超过94％，识别反馈时间小于0.1s，能够满足体感交互应用需求。

主权项

一种姿势序列有限状态机动作识别方法，其特征在于，首先，将体感交互设备获得的肢体节点数据变换到以用户为中心的肢体节点坐标系，通过定义肢体节点特征向量，对肢体动作序列进行采样分析，建立预定义动作轨迹正则表达式，构造姿势序列有限状态机，从而实现对预定义肢体动作的解析和识别；所述的肢体节点坐标系建立方法，定义用户空间坐标系为：以用户右手方向为x轴正方向，头部正上方为y轴正方向，面向交互设备正前方为z轴正方向，两肩中心为坐标原点；Kinect空间坐标系oxyz下的坐标点P(x,y,z)与用户空间坐标系o'x'y'z'下的坐标点P'(x',y',z')的变换关系可描述为式(1)：(x′,y′,z′,1)=(x,y,z,1)1000010000-10-x0-y0z01cosθ0-sinθ00100sinθ0cosθ00001---(1)]]>式(1)中，O'(x0,y0,z0)表示用户空间坐标系o'x'y'z'的原点坐标，θ为用户相对于传感器xoy平面的旋转角度，θ＝arctan((xr‑xl)/(zr‑zl))，其中xr>xl，‑45°<θ<+45°；用户坐标系下单位度量描述为单位立方体网格，对于不同身高的用户需要考虑其高度和肢体长度的比例对应关系，用统一的方式对肢体动作进行描述；通过式(1)的坐标系变换后，在用户坐标系中建立当前用户特有的空间网格模型，将网格模型划分为w3的三维立方体网格，w为一维网格划分数，取值w＝11；在用户坐标系下，以原点为中心，分别对三维方向的网格进行比例划分，x轴正负方向比例为1:1，y轴正负方向比例为3:8，z轴正负方向比例为6:5；通过计算出单位网格的边长d，用统一的方式对动作类型进行描述，根据用户相对身高比例定义网格边长，单位网格边长d可描述为d＝h/(w‑1)，其中，h表示当前用户在用户坐标系下的相对高度，w为一维网格划分数；建立三维网格划分模型后可以对用户坐标系中的区域以立方体网格形式进行描述，保证始终以用户为中心建立独立的用户肢体节点坐标系。