体育运动训练评估系统技术方案

本发明专利技术公开了一种体育运动训练评估系统，包括运动目标识别模块、运动状态采集模块、数据处理模块、动作标准判定模块、动作指导建议输出模块、人机操作模块、预测分析模块和中央处理器。本发明专利技术实现了体育训练动作的自动判定和指导，提高了训练效率，使得动作更加规范，同时也减轻了教练的工作量；通过运动状态和运动员生命体征状态的采集，实现了运动员身体状况的实时监测和全面评估，避免了其运动过量的情况的发生；在视频采集的过程中实现了运动目标的识别，提高了整个系统的工作效率和精确度。

【技术实现步骤摘要】
体育运动训练评估系统
本专利技术涉及体育训练领域，具体涉及一种体育运动训练评估系统。
技术介绍
现有的体育运动训练大多采用教练当场进行观察指导的模式，或者采用摄像头进行训练视频的采集，然后在结束训练后，教练进行观察指导的方式进行，大部分只能靠自我体会与领悟，训练的效率极其低下，容易造成了大多数人的动作的不规范；同时在整个训练过程中运动员的身体状况无法实现实时监测，很容易导致其运动量过度，而对身体造成伤害。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种体育运动训练评估系统，实现了体育训练动作的自动判定和指导，提高了训练效率，使得动作更加规范，同时也减轻了教练的工作量；通过运动状态和运动员生命体征状态的采集，实现了运动员身体状况的实时监测和全面评估，避免了其运动过量的情况的发生；在视频采集的过程中实现了运动目标的识别，提高了整个系统的工作效率和精确度。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：体育运动训练评估系统，包括运动目标识别模块，用于完成运动视频采集、运动目标检测与识别，并将采集到的视频数据发送到数据处理模块；运动状态采集模块，用于采集运动员的运动状态数据并通过北斗模块发送到动作标准判定模块，并发送到数据库进行存储；数据处理模块，用于通过kinect深度传感器进行骨骼信息获取；还用于消除锁获得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并计算获取所有骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息；动作标准判定模块，用于将计算所得的骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息与标准动作数据库内录制的标准动作信息进行比较，如果差距小于某个门限，则认为标准，否则认为不标准；用于将接收到的运动状态采集数据与标准动作数据库内的标准运动状态特征数据进行相似度对比后，输出相似度值，小于90％为不标准；动作指导建议输出模块，用于根据动作标准判定模块的评估结果进行指导意见的输出，并将输出的指导意见储存在相应的数据库内，通过短信编辑模块发送到对应的训练者的移动终端；人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据；预测分析模块，用于根据运动状态采集模块所采集到的数据进行运动情况的评估以及用户生命体征的评估，并将评估结果发送到显示屏进行显示；中央处理器，用于协调上述模块工作，用于接收人机操作模块输入的各种控制命令，并按照预设的算法发送到指定模块；还用于用户注册、权限管理以及密码修改。优选地，所述运动状态采集模块包括手腕带、脚腕带以及腰带，手腕带内侧安装有温度传感器、脉搏传感器，外侧安装有微型计步器；手腕带、脚腕带以及腰带内均安装有加速度传感器、陀螺仪和磁力计。优选地，所述运动目标识别模块采用ARM嵌入式处理器，内置视频目标运动检测引擎，MDU基于硬件实现高性能的运动检测与视频识别；Linux软件完成对MDU的配置，分配存储空间，调度运动检测，指定检测范围后，硬件自动完成图像运动目标检测，自动更新背景，输出运动区域信息。优选地，所述ARM嵌入式处理器内置图像分析智能加速引擎IVE模块，用于实现图像智能分析的硬件加速，由硬件完成目标识别所需的图像模板滤波、膨胀、腐蚀、边缘检测、二值化及直方图统计等功能，极大的提高了ARM嵌入式处理器的运动目标识别能力。优选地，所述预测分析模块包括图形绘制模块，用于根据所述监测数据绘制各种曲线图；对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果；回归计算模块，用于通过不同函数对所绘制的曲线进行回归计算。优选地，所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时空效应曲线即时态曲线和空间效应曲线，时态曲线显示了各监测点的原始数据随时间的变化情况，空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随手腕带、脚腕带以及腰带的变化规律。优选地，还包括一数据共享模块，用于通过无线的方式实现数据库内数据的共享。优选地，还包括两个显示屏，其中一个显示屏用于进行监测数据的播放，还用于显示人机操作模块输入的各种数据以及整个监测过程中需要显示的数据，并基于检测到的数据输出表征运动量情况的二维结果图、三维结果图；另一个显示屏用于进行运动目标识别模块的识别结果、动作标准判定模块的判断结果以及动作指导建议输出模块的指导数据的显示。优选地，还包括一全息投影系统，由空气屏幕生成系统、若干组3D投影仪和素材数据库构成，用于根据中央处理器发送的控制命令从素材数据库内调用相应的数据建立各种运动模型。本专利技术具有以下有益效果：实现了体育训练动作的自动判定和指导，使得动作更加规范；通过运动状态和运动员生命体征状态的采集，实现了运动员身体状况的实时监测和全面评估，避免了其运动过量的情况的发生；在视频采集的过程中实现了运动目标的识别，提高了整个系统的工作效率和精确度，在后期讲解过程中的采用全息投放的形式进行训练视频或指导视频的播放，大大方便了训练者对于各个动作的反复观摩和理解，提高了训练效率，同时也减轻了教练的工作量。附图说明图1为本专利技术实施例一种体育运动训练评估系统的系统框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种体育运动训练评估系统，包括运动目标识别模块，用于完成运动视频采集、运动目标检测与识别，并将采集到的视频数据发送到数据处理模块；采用ARM嵌入式处理器，内置视频目标运动检测引擎，MDU基于硬件实现高性能的运动检测与视频识别；Linux软件完成对MDU的配置，分配存储空间，调度运动检测，指定检测范围后，硬件自动完成图像运动目标检测，自动更新背景，输出运动区域信息，所述ARM嵌入式处理器内置图像分析智能加速引擎IVE模块，用于实现图像智能分析的硬件加速，由硬件完成目标识别所需的图像模板滤波、膨胀、腐蚀、边缘检测、二值化及直方图统计等功能，极大的提高了ARM嵌入式处理器的运动目标识别能力；运动状态采集模块，用于采集运动员的运动状态数据并通过北斗模块发送到动作标准判定模块，并发送到数据库进行存储；所述运动状态采集模块包括手腕带、脚腕带以及腰带，手腕带内侧安装有温度传感器、脉搏传感器，外侧安装有微型计步器；手腕带、脚腕带以及腰带内均安装有加速度传感器、陀螺仪和磁力计；数据处理模块，用于通过kinect深度传感器进行骨骼信息获取；还用于消除锁获得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并计算获取所有骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息；动作标准判定模块，用于将计算所得的骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息与标准动作数据库内录制的标准动作信息进行比较，如果差距小于某个门限，则认为标准，否则认为不标准；用于将接收到的运动状态采集数据与标准动作数据库内的标准运动状态特征数据进行相似度对比后，输出相似度值，小于90％为不标准；动作指导建议输出模块，用于根据动作标准判定模块的评估结果进行指导意见的输出，并将输出的指导意见储存在相应的数据库内，通过短信编辑模块发送到对应的训练者的移动终端；人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据；所述人机操作模块包括图片输入模块、语音输入模块和文字输入模块；所述语音输入模块采用麦克风，文字输入模块采用手写板和键盘，所述图片输入模块采用扫描仪、摄像头或USB接本文档来自技高网...

【技术保护点】
体育运动训练评估系统，其特征在于，包括运动目标识别模块，用于完成运动视频采集、运动目标检测与识别，并将采集到的视频数据发送到数据处理模块；运动状态采集模块，用于采集运动员的运动状态数据并通过北斗模块发送到动作标准判定模块，并发送到数据库进行存储；数据处理模块，用于通过kinect深度传感器进行骨骼信息获取；还用于消除锁获得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并计算获取所有骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息；动作标准判定模块，用于将计算所得的骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息与标准动作数据库内录制的标准动作信息进行比较，如果差距小于某个门限，则认为标准，否则认为不标准；用于将接收到的运动状态采集数据与标准动作数据库内的标准运动状态特征数据进行相似度对比后，输出相似度值，小于90％为不标准；动作指导建议输出模块，用于根据动作标准判定模块的评估结果进行指导意见的输出，并将输出的指导意见储存在相应的数据库内，通过短信编辑模块发送到对应的训练者的移动终端；人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据；预测分析模块，用于根据运动状态采集模块所采集到的数据进行运动情况的评估以及用户生命体征的评估，并将评估结果发送到显示屏进行显示；中央处理器，用于协调上述模块工作，用于接收人机操作模块输入的各种控制命令，并按照预设的算法发送到指定模块；还用于用户注册、权限管理以及密码修改。...

【技术特征摘要】
1.体育运动训练评估系统，其特征在于，包括运动目标识别模块，用于完成运动视频采集、运动目标检测与识别，并将采集到的视频数据发送到数据处理模块；运动状态采集模块，用于采集运动员的运动状态数据并通过北斗模块发送到动作标准判定模块，并发送到数据库进行存储；数据处理模块，用于通过kinect深度传感器进行骨骼信息获取；还用于消除锁获得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并计算获取所有骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息；动作标准判定模块，用于将计算所得的骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息与标准动作数据库内录制的标准动作信息进行比较，如果差距小于某个门限，则认为标准，否则认为不标准；用于将接收到的运动状态采集数据与标准动作数据库内的标准运动状态特征数据进行相似度对比后，输出相似度值，小于90％为不标准；动作指导建议输出模块，用于根据动作标准判定模块的评估结果进行指导意见的输出，并将输出的指导意见储存在相应的数据库内，通过短信编辑模块发送到对应的训练者的移动终端；人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据；预测分析模块，用于根据运动状态采集模块所采集到的数据进行运动情况的评估以及用户生命体征的评估，并将评估结果发送到显示屏进行显示；中央处理器，用于协调上述模块工作，用于接收人机操作模块输入的各种控制命令，并按照预设的算法发送到指定模块；还用于用户注册、权限管理以及密码修改。2.根据权利要求1所述的一种体育运动训练评估系统，其特征在于，所述运动状态采集模块包括手腕带、脚腕带以及腰带，手腕带内侧安装有温度传感器、脉搏传感器，外侧安装有微型计步器；手腕带、脚腕带以及腰带内均安装有加速度传感器、陀螺仪和磁力计。3.根据权利要求1所述的一种体育运动训练评估系统，其特征在于，所述运动目标识别模块采用ARM嵌入式处理器，内置视频目标运动检测引擎，MDU基于硬件实现高性能的运动检测与视频识别；Linux软件...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大新，许凤英，刘成，张丙伟，葛瑞春，伊士礼，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37