一种智能球训练动作识别系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能球训练动作识别系统及方法，系统包括：安装有微控制单元、9轴惯性运动传感装置、时钟装置、存储装置、电池装置和蓝牙设备的智能球及智能球训练动作识别APP模块；所述智能球训练动作识别APP模块设于移动设备，配合智能球使用，具体包括单个动作识别模块、连贯动作识别模块和技术识别模块；所述智能球训练动作识别系统还包括云端服务器，所述云端服务器通过Internet与所述移动设备连接，接收所述技术识别模块传输的组合动作及各项评分结果，供其他移动终端下载。本发明专利技术技术方案将采集运动相关数据的智能球与移动设备相结合，实现对球类爱好者训练动作的识别和评估。

Intelligent ball training action recognition system and method

The invention discloses an intelligent ball training action recognition system and method, system includes a smart ball micro control unit, 9 axis inertial motion sensing device, clock device, storage device, battery device and Bluetooth devices and smart ball training action recognition APP module; the intelligent ball training action recognition module is APP with the use of mobile devices, including smart ball, single action recognition module, action recognition module and recognition module technology; the intelligent ball training action recognition system also includes a cloud server, the cloud server connected via Internet and the mobile device, and the results of combined action of receiving the identification module transmission, for other mobile terminal to download. The technical proposal of the invention combines the intelligent ball with the relevant data of the movement and the mobile device to realize the identification and evaluation of the training action of the ball lovers.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能运动系统领域，特别涉及一种智能球训练动作识别系统及方法。
技术介绍
近年来，篮球、足球、排球、橄榄球、手球、网球等球类运动越来越受到大众的喜爱，与之相关的训练也日益得到重视。对于动作的训练，一方面通过专业的训练器材、标准场地及一对一的教练开展，但这种训练费用高额且不便捷。更多情况下，球类爱好者通过观看视频来模仿标准动作或球星的动作进行训练。因此，如何给球类爱好者提供模仿动作的反馈，让球类爱好者了解到自己动作和标准动作或球星动作的差距，进而通过不断校正来提高专项能力是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种智能球训练动作识别系统及方法，该系统将采集运动相关数据的智能球与移动设备相结合，运用传感器技术、滤波、蓝牙、数学模型、SVM算法及技术规则，实现对球类爱好者训练动作的识别和评估。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能球训练动作识别系统，包括安装有微控制单元、9轴惯性运动传感装置、时钟装置、存储装置、电池装置和蓝牙设备的智能球及智能球训练动作识别APP模块，所述智能球训练动作识别APP模块设于移动设备，配合智能球使用，具体的，所述智能球训练动作识别APP模块具体包括：单个动作识别模块，所述单个动作识别模块与移动设备的蓝牙设备连接，接收所述智能球传输的添加了时间戳的三轴加速度、三轴角速度及三轴磁力计数据并进行处理，与已存储动作的数据模型进行精确匹配或使用SVM与已存储动作进行模糊匹配；将匹配动作和所述智能球上传的传感数据发送到连贯动作识别模块；连贯动作识别模块，所述连贯动作识别模块与所述单个动作识别模块连接，接收所述单个动作识别模块传输的匹配动作和所述智能球上传的数据，对接收到的单个动作进行组合并与已存储的组合规则进行比对判断出用户做出的组合动作，将组合动作与已存储的标准动作进行比较计算出组合动作的完成度；将组合动作、组合动作的完成度和所述智能球上传的传感数据发送到技术识别模块；技术识别模块，所述技术识别模块与所述连贯动作识别模块连接，接收所述连贯动作识别模块传输的组合动作、组合动作的完成度和所述智能球上传的传感数据，对组合动作进行评分，与已存储的技术规则进行比对得到每项训练的具体评分，并进行加权平均后得到用户的技术得分，将识别和评分结果在移动设备上显示。优选的，所述智能球通过蓝牙设备与所述移动设备实现数据通信。优选的，所述智能球训练动作识别系统还包括云端服务器，所述云端服务器通过Internet与所述移动设备连接，接收所述技术识别模块传输的组合动作及各项评分结果，供其他移动终端下载。优选的，所述9轴惯性运动传感装置包括9轴惯性运动传感器和预处理模块，所述9轴惯性运动传感器和预处理模块相连接，用于检测三轴加速度、三轴角速度及三轴磁力计数据并对检测到的传感数据进行滤波、拟合。一种智能球训练动作识别方法，将包括单个动作识别模块、连贯动作识别模块和技术识别模块的智能球训练动作识别APP模块设于移动设备，智能球训练动作识别APP模块通过蓝牙设备与智能球实现数据通信，具体方法包括：单个动作识别模块接收智能球发送的添加了时间戳的三轴加速度、三轴角速度及三轴磁力计数据并进行处理，与已存储动作的数据模型进行精确匹配或使用SVM与已存储动作进行模糊匹配；将匹配动作和所述智能球上传的传感数据发送到连贯动作识别模块；连贯动作识别模块接收所述单个动作识别模块传输的匹配动作和所述智能球上传的传感数据，对接收到的单个动作进行组合并与已存储的组合规则进行比对判断出用户做出的组合动作，将组合动作与已存储的标准动作进行比较计算出组合动作的完成度；将组合动作、组合动作的完成度和所述智能球上传的传感数据发送到技术识别模块；技术识别模块接收所述连贯动作识别模块传输的组合动作、组合动作的完成度和所述智能球上传的传感数据，对组合动作进行评分，与已存储的技术规则进行比对得到每项训练的具体评分，并进行加权平均后得到用户的技术得分，将识别和评分结果在移动设备上显示。进一步的，所述精确匹配是指通过对传感器数据进行建模，找出每类动作的数据模型；根据动作对应的数据模型计算出某一时间点的特征值，并与该动作已设置的阈值进行比较，如果特征值超过阈值，则推断出相应动作已经发生。进一步的，所述精确匹配还包括：如果在指定时间范围外特征值再次超过阈值，则推断出相应的动作重复发生。进一步的，所述模糊匹配具体包括：根据计算出的合加速度超过已设置的合加速度阈值推导出数据采集的时间点t；采集t之前和之后的某一段连续时间段内的传感器数据作为训练数据；设置关于x的函数f(x)＝WTX+b，使用SVM找到一个超平面满足yi*f(x)>＝1,并满足特征值为1和-1两个向量空间的距离最大化；其中X表示训练数据，yi等于1或-1；当输入训练数据后，WT中的参数不断修正，数据模型不断优化，当新的训练数据被输入到模型中，如果得到的f(x)是正值，表明动作发生，如果f(x)是负值，表明动作未发生。进一步的，所述组合规则包括：动作的数量范围、动作的持续时间、动作的间隔时间和动作的顺序。进一步的，所述组合动作的完成度S用如下公式计算：其中，wi表示每项完成度指标的权重，vi表示每项指标的测量值，vi表示标准指标的测量值。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：(1)结合添加了时间戳的三轴加速度、三轴角速度及三轴磁力计数据，使用精确匹配和模糊匹配实现对单个训练动作的识别；(2)通过对单个动作进行组合并与已存储的组合规则进行比较实现对组合动作的识别，并对完成度进行评估；(3)结合已存储的技术规则对每项训练动作进行具体评分及综合评分并在移动设备上显示，从而为球类爱好者提供模仿动作的反馈，让球类爱好者了解到自己动作和标准动作或球星动作的差距，进而通过不断校正来提高专项能力。以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的一种智能球训练动作识别系统和方法不局限于实施例。附图说明图1为本专利技术系统的组成图；图2为本专利技术系统智能球的组成框图；图3为本专利技术系统智能球训练动作识别APP模块组成框图；图4为本专利技术系统智能球训练动作识别APP模块处理逻辑示意图；图5为本专利技术方法的智能球训练动作识别APP模块工作流程图。具体实施方式参见图1，本专利技术的一种智能球训练动作识别系统，包括：智能球10、第一移动设备11、云端服务器12和第二移动设备13，所述第一移动设备11安装有智能球训练动作识别APP模块。具体的，参见图2，所述智能球10包括：球体20及安装于球体20内的微控制单元21、惯性传感装置、时钟装置24、存储装置25、无线充电接收装置26、电池装置27和蓝牙设备28。所述惯性传感装置包括9轴运动惯性传感器22和预处理单元23，所述9轴惯性运动传感器22和预处理单元23相连接，用于检测三轴加速度、三轴角速度及三轴磁力计数据并对检测到的传感数据进行滤波、拟合，所述预处理单元23与所述微控制单元21相连。所述时钟装置24与微控制单元21相连用于提供时钟信号，从而产生时间戳为记录球体20的运动变化提供时间对应关系。所述无线充电接收装置26与电池装置27相连用于对电池装置27进行无线充电。所述存储装置25与微控制单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能球训练动作识别系统，包括安装有微控制单元、9轴惯性运动传感装置、时钟装置、存储装置、电池装置和蓝牙设备的智能球及智能球训练动作识别APP模块，所述智能球训练动作识别APP模块设于移动设备，配合智能球使用，其特征在于，所述智能球训练动作识别APP模块具体包括：单个动作识别模块，所述单个动作识别模块与移动设备的蓝牙设备连接，接收所述智能球传输的添加了时间戳的三轴加速度、三轴角速度及三轴磁力计数据并进行处理，与已存储动作的数据模型进行精确匹配或使用SVM与已存储动作进行模糊匹配；将匹配动作和所述智能球上传的传感数据发送到连贯动作识别模块；连贯动作识别模块，所述连贯动作识别模块与所述单个动作识别模块连接，接收所述单个动作识别模块传输的匹配动作和所述智能球上传的数据，对接收到的单个动作进行组合并与已存储的组合规则进行比对判断出用户做出的组合动作，将组合动作与已存储的标准动作进行比较计算出组合动作的完成度；将组合动作、组合动作的完成度和所述智能球上传的传感数据发送到技术识别模块；技术识别模块，所述技术识别模块与所述连贯动作识别模块连接，接收所述连贯动作识别模块传输的组合动作、组合动作的完成度和所述智能球上传的传感数据，对组合动作进行评分，与已存储的技术规则进行比对得到每项训练的具体评分，并进行加权平均后得到用户的技术得分，将识别和评分结果在移动设备上显示。...

【技术特征摘要】
1.一种智能球训练动作识别系统，包括安装有微控制单元、9轴惯性运动传感装置、时钟装置、存储装置、电池装置和蓝牙设备的智能球及智能球训练动作识别APP模块，所述智能球训练动作识别APP模块设于移动设备，配合智能球使用，其特征在于，所述智能球训练动作识别APP模块具体包括：单个动作识别模块，所述单个动作识别模块与移动设备的蓝牙设备连接，接收所述智能球传输的添加了时间戳的三轴加速度、三轴角速度及三轴磁力计数据并进行处理，与已存储动作的数据模型进行精确匹配或使用SVM与已存储动作进行模糊匹配；将匹配动作和所述智能球上传的传感数据发送到连贯动作识别模块；连贯动作识别模块，所述连贯动作识别模块与所述单个动作识别模块连接，接收所述单个动作识别模块传输的匹配动作和所述智能球上传的数据，对接收到的单个动作进行组合并与已存储的组合规则进行比对判断出用户做出的组合动作，将组合动作与已存储的标准动作进行比较计算出组合动作的完成度；将组合动作、组合动作的完成度和所述智能球上传的传感数据发送到技术识别模块；技术识别模块，所述技术识别模块与所述连贯动作识别模块连接，接收所述连贯动作识别模块传输的组合动作、组合动作的完成度和所述智能球上传的传感数据，对组合动作进行评分，与已存储的技术规则进行比对得到每项训练的具体评分，并进行加权平均后得到用户的技术得分，将识别和评分结果在移动设备上显示。2.根据权利要求1所述的智能球训练动作识别系统，其特征在于：所述智能球通过蓝牙设备与所述移动设备实现数据通信。3.根据权利要求1所述的智能球训练动作识别系统，其特征在于：所述智能球训练动作识别系统还包括云端服务器，所述云端服务器通过Internet与所述移动设备连接，接收所述技术识别模块传输的组合动作及各项评分结果，供其他移动终端下载。4.根据权利要求1所述的智能球训练动作识别系统，其特征在于：所述9轴惯性运动传感装置包括9轴惯性运动传感器和预处理模块，所述9轴惯性运动传感器和预处理模块相连接，用于检测三轴加速度、三轴角速度及三轴磁力计数据并对检测到的传感数据进行滤波、拟合。5.一种智能球训练动作识别方法，其特征在于：将包括单个动作识别模块、连贯动作识别模块和技术识别模块的智能球训练动作识别APP模块设于移动设备，智能球训练动作识别APP模块通过蓝牙设备与智能球实现数据通信，具体方法包括：单个动作识别模块接收智能球发送的添加了时间戳的三轴加速度、三轴角速度及三轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：张也雷，
申请(专利权)人：简极科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35