[發明專利]一種基于動作識別技術的體育教學輔助系統及其實現方法

無效

• 申請號: 201110102571.2
• 申請日: 2011-04-22
• 公開（公告）號: CN102243687A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 陳擁權;劉思楊;牛濤;寧巖;王略志
• 申請（專利權）人: 安徽寰智信息科技股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06K9/64;A63B71/00;A63B71/06
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• 代理人: 暫無信息

1.一種基于動作識別技術的體育教學輔助系統，用于PC或嵌入式主機，其包括運動數據采集模塊、運動數據獲取模塊、辨識與訓練模塊、虛擬教學環境模塊組成，

所述的運動數據采集模塊進一步包括：特定波長點光源、不少于二個攝像頭；

所述的運動數據獲取模塊進一步包括：圖像特征提取單元、三維空間定位單元、運動信息解算單元、多傳感器數據融合單元；

所述的辨識與訓練模塊進一步包括：動作模式數據采集模塊、訓練模塊、辨識單元；

所述的虛擬教學環境模塊包括一動作模式標準庫、一動作解析單元、一虛擬教學環境、一顯示設備；

其特征在于：在所述的運動數據采集模塊中還是設有一微慣性測量單元和一慣性參數提取單元，微慣性測量單元與被測目標綁定，用于測量被測目標的慣性參數，供運動數據獲取模塊處理，所述的微慣性測量單元通過無線信號與所述的慣性參數提取單元信號輸入端連接；所述的運動信息解算單元對慣性參數提取單元輸出的數據傳輸到多傳感器數據融合單元作解算處理。

2.如權利要求1所述的一種基于動作識別技術的體育教學輔助系統，其特征在于：所述的運動數據獲取模塊，其中所述的三維空間定位單元利用標記點在兩個攝像頭內成像的位置，利用雙目視覺算法得到標記點的三維空間坐標，所述多傳感器數據融合單元采用基于D-S證據理論的多傳感器數據融合算法對運動目標的慣性參數和三維空間坐標作處理，獲取目標的動作模式數據。

3.如權利要求1所述的一種基于動作識別技術的體育教學輔助系統，其特征在于：所述的虛擬教學環境模塊，其中：

所述動作模式標準庫用于供動作解析單元解析動作模式的范本；所述的動作模式標準庫包括特定體育運動動作模式標準庫、非特定動作模式標準庫和連續動作模型庫；

所述動作解析單元用于解析動作模式數據的辨識結果；

所述虛擬教學環境為人機互動平臺，用于提供體育教學方案；

所述顯示設備用于反饋運動動作模式辨識的解析結果、顯示人機交互動作狀態，其輸入端與計算機連接；

所述的特定體育運動動作模式標準庫，以體育運動項目的基本動作為主，包括乒乓球的基本動作、網球基本動作、高爾夫揮桿動作、保齡球擲球動作、跑步的抬腿動作等；

所述的非特定動作模式標準庫，是根據體育教學要求定制特殊應用的動作模型庫，包括鞍馬運動員基本動作、體操、體育教學動漫游戲類應用的動作等；

所述的連續動作模型庫，為輔助體育教學特定功能而設計的由系列動作組成的組合動作庫，它基于特定動作模型庫和非特定模型庫，包括體操、舞蹈、武術、健身氣功等一套完整的動作。

4.一種基于動作識別技術的虛擬體育教學輔助系統的構建方法，其包括以下步驟：

A、將標記點與被測目標綁定，將攝像頭安裝在指定區域的正前方，用于捕捉指定區域的圖像、獲取標記點運動的慣性參數；

B、采集數字圖像并輸入通用計算機，得到目標運動的數字圖像；采集標記點運動的慣性參數；

C、對采集的慣性參數和數字圖像進行解算和多傳感器融合，獲取標記點運動方式；

D、根據標記點運動方式識別其運動模式，傳送給虛擬體育教學環境，并反饋輸出相應的交互動作狀態，對輸出的交互動作狀態進行統計，并與預設的體育教學指標進行比對和解析，得到動作修正方案如位置、速度、角度等方面，并將結果輸出在顯示設備上。

5.如權利要求4所述的基于動作識別技術的虛擬體育教學輔助系統的構建方法，其特征在于：所述的步驟C還包括：在圖像特征提取單元，首先通過二值算法提取目標運動的特征構圖，對特征構圖求取其重心，得到特征構圖中心位置；接著根據對所選特征的計算，建立特征之間的對應關系；

6.如權利要求4所述的基于動作識別技術的虛擬體育教學輔助系統的構建方法，其特征在于：所述步驟C還包括：對所述步驟B中獲取的標記點運動方式和慣性參數，通過D-S證據理論的多傳感器數據融合算法，得到反映目標運動特征的一致性數據。