虚拟架子鼓------落棒检测算法

littleshrimp

虚拟架子鼓------落棒检测算法 [复制链接]

 

上一篇贴子已经知道怎么通过osxMFX_output数据分析鼓棒的落点

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-527695-1-1.html

 

下一步是落棒检测，通过鼓棒动作判断是否敲了下去，我让SensorTile输出osxMFX_output的rotation_9X[2]（俯仰数据）到上位机

通过C#写了一个程序能够把数据用拆线的方式显示出来

截取一段数据如下图显示，图中的红点是我每次落棒时的样子

分析发现落棒的数据有点像心电图或加速度计步的数据，找个心率检测的代码看了下没看懂，发贴求助后得到一些帮助

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-523626-1-1.html

最后决定 自己写这个检测算法

 

再次采集一次模拟敲鼓的数据，用图形显示

 

 

截取728~897的数据通过EXCEL分析如下，蓝色是每一次抬棒时的最小值，红色是每一次落棒时的最大值

index	val	D = val[index] - val[index - 1]	if(D > 100  COUNTER = +1 else if(D < -100  COUNTER = -1 else  COUNTER = 0
[980]	-1256
[981]	-1295	-39	0
[982]	-1025	270	1
[983]	-623	402	1
[984]	-190	433	1
[985]	270	460	1
[986]	734	464	1
[987]	1174	440	1
[988]	1560	386	1
[989]	1888	328	1
[990]	2151	263	1
[991]	2351	200	1
[992]	2437	86	0
[993]	2552	115	1
[994]	2580	28	0
[995]	2598	18	0
[996]	2618	20	0
[997]	2662	44	0
[998]	2728	66	0
[999]	2818	90	0
[1000]	2933	115	1
[1001]	3072	139	1
[1002]	3226	154	1
[1003]	3407	181	1
[1004]	3617	210	1
[1005]	3851	234	1
[1006]	4116	265	1
[1007]	4402	286	1
[1008]	4703	301	1
[1009]	4988	285	1
[1010]	5196	208	1
[1011]	5379	183	1
[1012]	5514	135	1
[1013]	5576	62	0
[1014]	5577	1	0
[1015]	5560	-17	0
[1016]	5503	-57	0
[1017]	5390	-113	-1
[1018]	5223	-167	-1
[1019]	5001	-222	-1
[1020]	4728	-273	-1
[1021]	4397	-331	-1
[1022]	3983	-414	-1
[1023]	3472	-511	-1
[1024]	2873	-599	-1
[1025]	2207	-666	-1
[1026]	1496	-711	-1
[1027]	747	-749	-1
[1028]	12	-735	-1
[1029]	-520	-532	-1
[1030]	-843	-323	-1
[1031]	-1024	-181	-1
[1032]	-923	101	1
[1033]	-597	326	1
[1034]	-52	545	1
[1035]	574	626	1
[1036]	1284	710	1
[1037]	2019	735	1
[1038]	2719	700	1
[1039]	3370	651	1
[1040]	3859	489	1
[1041]	4192	333	1
[1042]	4382	190	1
[1043]	4387	5	0
[1044]	4224	-163	-1
[1045]	3878	-346	-1
[1046]	3378	-500	-1
[1047]	2737	-641	-1
[1048]	1944	-793	-1
[1049]	1037	-907	-1
[1050]	78	-959	-1
[1051]	-759	-837	-1
[1052]	-1398	-639	-1
[1053]	-1862	-464	-1
[1054]	-2051	-189	-1
[1055]	-1926	125	1
[1056]	-1611	315	1
[1057]	-1135	476	1
[1058]	-557	578	1
[1059]	77	634	1
[1060]	727	650	1
[1061]	1363	636	1
[1062]	1945	582	1
[1063]	2469	524	1
[1064]	2932	463	1
[1065]	3331	399	1
[1066]	3673	342	1
[1067]	3961	288	1
[1068]	4173	212	1
[1069]	4184	11	0
[1070]	4010	-174	-1
[1071]	3607	-403	-1
[1072]	2973	-634	-1
[1073]	2131	-842	-1
[1074]	1113	-1018	-1
[1075]	332	-781	-1
[1076]	-286	-618	-1
[1077]	-674	-388	-1
[1078]	-774	-100	0
[1079]	-610	164	1
[1080]	-227	383	1
[1081]	214	441	1
[1082]	684	470	1
[1083]	1178	494	1
[1084]	1635	457	1
[1085]	2041	406	1
[1086]	2371	330	1
[1087]	2612	241	1
[1088]	2773	161	1
[1089]	2865	92	0
[1090]	2912	47	0
[1091]	2937	25	0
[1092]	2950	13	0
[1093]	2951	1	0
[1094]	2945	-6	0
[1095]	2931	-14	0
[1096]	2915	-16	0
[1097]	2920	5	0
[1098]	2936	16	0
[1099]	2975	39	0
[1100]	3036	61	0
[1101]	3137	101	1
[1102]	3276	139	1
[1103]	3461	185	1
[1104]	3670	209	1
[1105]	3917	247	1
[1106]	4197	280	1
[1107]	4488	291	1
[1108]	4747	259	1
[1109]	4946	199	1
[1110]	5132	186	1
[1111]	5266	134	1
[1112]	5331	65	0
[1113]	5358	27	0
[1114]	5381	23	0
[1115]	5382	1	0
[1116]	5355	-27	0
[1117]	5300	-55	0
[1118]	5143	-157	-1
[1119]	4823	-320	-1
[1120]	4380	-443	-1
[1121]	3752	-628	-1
[1122]	2909	-843	-1
[1123]	1925	-984	-1
[1124]	881	-1044	-1
[1125]	41	-840	-1
[1126]	-512	-553	-1
[1127]	-904	-392	-1
[1128]	-996	-92	0
[1129]	-795	201	1

 

通过2点差值的大小来判断提棒和落棒速度

设差值参考值Dref为100

当D = val[index] - val[index - 1]大于100时认为是高速上升

val[index] - val[index - 1]小于-100时认为是高速下降

其它情况为非高速上升和下降，无变化

得到每一个波谷到波峰的计数

和每一个波峰到波谷的计数

计算最大为+24，最小为-8

考虑到可能会有更短或更长的波形，将计数最大值Cmax定为30 ~ 最小值Cmin为6

上升和下降少于6为上升下降时间不足

排除干扰

 

一个带有干扰的波形如下图

干扰分为上升干扰B,b1

下降干扰c1,D

D=val[index] – val[index-1];

max=0;

counter = 0;

rCounter = 0;

fCounter = 0;

 

每得到一个数据counter++;

Counter > 60时重置所有变量 max,counter,rCounter,fCounter

 

当D > 100时且val > max时开始上升计数rCounter++;fCounter=0; max = val;(A~B)

当D < -100时开始下降计数fCounter++(B~b1)

当再次D > 100时继续上升计数rCounter++;fCounter  =  0(b1~C)

当D<-100时开始下降计数(C~c1) fCounter ++;

当D > 100但val < max时忽略(c1~D)

当D < -100时继续下降计数(D~E) fCounter++;

当fCounter > 8 时判断 rCounter是否大于8，满足视为一次完整的峰波

否则重置所有变量 max,counter,rCounter,fCounter

写成C函数就是下边的样子

 

//保存数据最大值（在一次谷~峰~谷数据内） int32_t max = 0; //数据计数，一次谷~峰~谷必需在指定样本数量内完成 uint32_t counter = 0; uint32_t rCounter = 0; uint32_t fCounter = 0; uint32_t oldSample = 0; //sample当前样本 //minD = 两点间的最小差值，d值越大要求上升下降速度越快 //minCount 当两点差值大于d时counter++，如果counter少于minCount说明上升和下降时间不够 //maxSampleCount一次谷~峰~谷允许的最大样本数量 uint8_t PeakCounter(int32_t sample,uint32_t minD,uint32_t minCount,uint32_t maxSampleCount) {     int32_t d = sample - oldSample;     //在指定样本数量内（maxSampleCount）没有检测到谷峰谷     if(counter++ > maxSampleCount)     {                 max = 0;         counter = 0;         rCounter = 0;         fCounter = 0;     }     //上升     if(d > minD && sample > max)     {         //保存最大值         max = sample;         //上升计数         rCounter++;         //清除下降计数         fCounter = 0;     }else if(d < -100)//下降     {         fCounter++;         //如果下降满足条件判断上升是否满足条件，如果下降不满足条件还可能会继续上升         //所以下降不满足条件前不判断上升         if(fCounter >= minCount)         {             //判断如果上升满足条件             if(rCounter >= minCount)             {                                 max = 0;                 counter = 0;                 rCounter = 0;                 fCounter = 0;                 //返回计数                 return 1;             }else             {   //上升不满足条件，重头开始                                  max = 0;                 counter = 0;                 rCounter = 0;                 fCounter = 0;             }         }         //下降不满足条件时不处理         //如果一直不满足条件最后由if(counter++ > maxSampleCount)重置     }         else         {                   }         oldSample = sample;     //不满足条件时返回0     return 0; }

 

 

 

alberthink

虾哥，rotation_9X[2]是俯仰数据这个是测试的结论还是有什么说明啊？我记得官方文件里只有一句注释啊

float rotation_9X[NUM_AXES];            /* 9 axes yaw, pitch and roll */

littleshrimp

alberthink 发表于 2017-4-19 13:58
虾哥，rotation_9X[2]是俯仰数据这个是测试的结论还是有什么说明啊？我记得官方文件里只有一句注释啊

fl ...

这个是我没说清楚我没细看官方提供的手册
我想如果ST没有规定SensorTile哪个轴代表什么

这些数据代表什么取应该决于SensorTile这个板子是如何安装在“飞机”上的
比如我是这样安装的


还有一点是rotation_9X[0] ~ rotation_9X[2]这三个数据的范围会有不同


rotation_9X[0] 范围是
0~360rotation_9X[1] 范围是-180~180
rotation_9X[2] 范围是-90~+90

因为是第一次接触姿态相关技术
我看到两篇文章
一篇是CSDN上的
“另外值得注意的是，pitch值是不能超过90度，这里牵扯到了万向锁的知识，不再多说，网上很多讨论。”
另一篇是关于游戏开发的文章
“
a) 偏航角(heading)：控制观察方向，是与正北方向的夹角，顺时针一周为360度
b) 俯仰角(pitch)：简单的说就是抬头或低头的角度，水平为0度，低头为0至90度，抬头为0至-90度，
”
所以我觉得rotation_9X[2] 应该是俯仰

alberthink

相当给力的说明啊！

根据输出范围来推断算法的输出含义，受教了。

littleshrimp

有些东西可能看看手册就能了解
但是英文不好 肯不动啊

sunduoze

顶顶顶，谢谢版主分享！

w562601331

非常好的过程，值得学习