一种低计算量的机器人模拟人体动作的方法和系统与流程

本申请涉及机器人，特别是涉及一种低计算量的机器人模拟人体动作的方法和系统。

背景技术：

1、动作模仿是机器人一项重要的与人互动的功能。在一些领域中，机器人模仿的是一系列独立的、非连续的姿势或动作，如在博物馆、科技展览或产品展示中，机器人可以展示特定的姿势或动作，以吸引观众的注意力或展示某种特定的技术或概念；在体育训练中，机器人可以模仿特定的运动动作，帮助运动员学习和练习技术动作。在游乐园或互动体验中，机器人可以模仿特定的动作与游客互动，提供娱乐体验。

2、然而，对于独立的、非连续的姿势或动作的模仿，现有技术是机器人通过摄像头拍摄人运动的视频，分别从每一帧视频中识别人体的动作，然后利用运动学方程计算出自身完成同样动作时要执行的指令。然而视频有固定的帧率，流畅的视频要求帧率不低于29帧每秒，高清视频的帧率甚至达到了60帧每秒。每一帧图像里面都包含了人运动过程中的一个中间状态，对视频中所有帧的处理会导致大量的计算量、耗电量和时延。

技术实现思路

1、基于此，针对上述技术问题，提供一种低计算量的机器人模拟人体动作的方法和系统，以解决现有技术进行机器人模仿时，导致有大量的计算量、耗电量和时延的问题。

2、第一方面，一种低计算量的机器人模拟人体动作的方法，所述方法包括：

3、获取人体姿势视频，识别每帧图像中人体关节点信息，以预设方式确定每帧图像中的基准点和基准线；

4、分别获取每一帧人体姿势图像中多个关键点与基准点的连线，分别计算多个关键点和基准点的连线与基准线的夹角，记为关键点的夹角；

5、分别计算每一帧人体姿势图像中每个关键点的夹角与前一帧人体姿势图像中对应的关键点的夹角的差值，记为关键点的角速度，得到人体姿势视频中每一帧人体姿势图像中所有关键点的角速度；

6、分别计算每一帧每个关键点的角速度与前一帧对应关键点的角速度的差值，记为关键点的角加速度，得到人体姿势视频中每一帧人体姿势图像中所有关键点的角加速度；

7、将人体姿势视频中，所有关键点的角速度均为0，且至少一个关键点的角加速度不为0的人体姿势图像作为包含关键姿态的帧；或判断人体姿势视频中静止的视频片段，将静止的视频片段中时序处于中间位置的人体姿势图像作为包含关键姿态的帧；获取所述静止的视频片段为连续多帧人体姿势图像中所有关键点的角速度均为0，且至少一个关键点的角加速度从非0变为0再变为非0；

8、获取所述关键姿态的帧对应的人体姿势图像中姿势，调整机器人姿势。

9、上述方案中，可选地，所述预设方式包括：以左肩膀、右肩膀、左髋、右髋构成的四边形的中心点作为基准点，将两肩中点和两髋中点的连线作为基准线。

10、上述方案中，可选地，所述关键点包括：左手、右手、左脚、右脚。

11、上述方案中，可选地，所述得到人体姿势视频中每一帧人体姿势图像中所有关键点的角速度后还包括：对每个关键点的角速度序列进行低通滤波。

12、上述方案中，可选地，所述得到人体姿势视频中每一帧人体姿势图像中所有关键点的角加速度后还包括：对每个关键点的角加速度系列进行低通滤波，以及三值化处理。

13、第二方面，一种低计算量的机器人模拟人体动作的系统，所述系统包括：

14、所述得到人体姿势视频中每一帧人体姿势图像中所有关键点的角速度后还包括：对每个关键点的角速度序列进行低通滤波。

15、上述方案中，可选地，所述预设方式包括：以左肩膀、右肩膀、左髋、右髋构成的四边形的中心点作为基准点，将两肩中点和两髋中点的连线作为基准线。

16、上述方案中，可选地，所述关键点包括：左手、右手、左脚、右脚。

17、第三方面，一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的一种低计算量的机器人模拟人体动作的方法的步骤。

18、第四方面，一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述第一方面所述的一种低计算量的机器人模拟人体动作的方法的步骤。

19、本申请至少具有以下有益效果：

20、本申请通过对人体姿势视频中每帧人体姿势图像构建基准点和基准线，获取每帧人体姿势图像中，每个关键点和基准点的连线与基准线的夹角，并计算人体姿势视频中每一帧人体姿势图像中所有关键点的角速度；同时计算人体姿势视频中每一帧人体姿势图像中所有关键点的角加速度；获取所有关键点的角速度均为0，且至少其中一个关键点的角加速度不为0对应的一帧人体姿势图像可以作为包含关键姿态的帧；也可以获取人体姿势视频中静止的视频片段，将获取的静止的视频片段中时序处于中间位置的人体姿势图像作为包含关键姿态的帧；即角速度为0，角加速度不为0的图像作为动静切换的帧，相邻动静切换的帧之间角速度为0的所有帧作为静止片段；可以选取动静切换的帧作为关键姿态的帧，或者也可以选取静止片段中时序居中的帧作为关键姿态的帧，仅仅通过计算关键姿态的帧所对应的人体姿势图像进行模仿，因为判定关键姿态的帧的计算量远小于对计算所有帧的姿态的计算量，因此只处理包含这些静态姿态的帧会极大的减少算力、耗电和时延。

1.一种低计算量的机器人模拟人体动作的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的低计算量的机器人模拟人体动作的方法，其特征在于，所述预设方式包括：以左肩膀、右肩膀、左髋、右髋构成的四边形的中心点作为基准点，将两肩中点和两髋中点的连线作为基准线。

3.根据权利要求1所述的低计算量的机器人模拟人体动作的方法，其特征在于，所述关键点包括：左手、右手、左脚、右脚。

4.根据权利要求1所述的低计算量的机器人模拟人体动作的方法，其特征在于，所述得到人体姿势视频中每一帧人体姿势图像中所有关键点的角速度后还包括：对每个关键点的角速度序列进行低通滤波。

5.根据权利要求1所述的低计算量的机器人模拟人体动作的方法，其特征在于，所述得到人体姿势视频中每一帧人体姿势图像中所有关键点的角加速度后还包括：对每个关键点的角加速度系列进行低通滤波，以及三值化处理。

6.一种低计算量的机器人模拟人体动作的系统，其特征在于，所述系统包括：

7.根据权利要求6所述的低计算量的机器人模拟人体动作的系统，其特征在于，所述预设方式包括：以左肩膀、右肩膀、左髋、右髋构成的四边形的中心点作为基准点，将两肩中点和两髋中点的连线作为基准线。

8.根据权利要求6所述的低计算量的机器人模拟人体动作的系统，其特征在于，所述关键点包括：左手、右手、左脚、右脚。

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。