一种以体育为媒介的传统文化传承与交流系统技术方案

本发明专利技术属于文化传承技术领域，公开了一种以体育为媒介的传统文化传承与交流系统，包括：用户输入模块、服务器、其他用户模块、调用模块、判断模块、实时影像模块、体育运动模块和传统文化存储模块；用户输入与服务器连接；服务器与其他用户模块、调用模块和判断模块连接；调用模块与实时影像模块、体育运动模块和传统文化存储模块连接；判断模块与实时影像模块连接；运动模块中存储发明专利技术将具有相同体育爱好的用户通过网络连接，等。本发明专利技术利用网络游戏的形式，寓教于乐，使用户有身临其境之感，在进行虚拟篮球、足球或者网球等体育运动过程中，能够完成传统文化的学习，非常有趣味性，有利于传统文化的传承与交流。

A traditional culture transmission and communication system based on Sports

The invention belongs to the field of cultural inheritance technology, and opens up a traditional culture transmission and communication system based on sports, including user input module, server, other user module, call module, judgment module, real-time image module, sports module and traditional culture storage module; user input and service. The server is connected with other user module, call module and judgment module; the call module is connected with the real-time image module, the sports module and the traditional culture storage module; the judgment module is connected with the real-time image module; the movement module stores the users with the same Sports Hobbies through the network. Wait. The invention makes use of the form of online games to teach in the form of entertainment, and the user has a sense of being in the world. In the process of sports, such as virtual basketball, football or tennis, it can complete the study of traditional culture. It is very interesting and is beneficial to the inheritance and exchange of traditional culture.

【技术实现步骤摘要】
一种以体育为媒介的传统文化传承与交流系统
本专利技术属于文化传承
，尤其涉及一种以体育为媒介的传统文化传承与交流系统。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：中国的传统文化以儒道互补为内核，还有墨家、法家、名家、释教类、回教类、西学格致类、近代西方文化等文化形态，包括：古文、诗、词、曲、赋、民族音乐、民族戏剧、曲艺、国画、书法、对联、灯谜、射覆、酒令、歇后语等。目前，年轻人热衷于网络游戏，却对传统文化的了解不足。现有对传统文化的学习方法较为枯燥乏味，难以满足现在年轻人的要求，效果较差。为了更广泛地开展群众性体育活动，增强人民体质，国家开展了全民健身计划。然而很多的体育项目会受到场地和时间等因素的制约，很难达到普及的程度。如果能够利用计算机的优势，将体育运动变成在虚拟环境中进行，例如可以在客厅里面打网球、高尔夫球等，就可以更好地提高全民健身运动的普及程度。现有技术中，一种虚拟体育运动，即人与电脑之间(或者人与人间通过互联网)进行体育运动，利用计算机视觉来识别人体以及体育器械的运动状态和动作模式，并将动作模式反馈给计算机，通过计算机的处理，控制虚拟体育运动中的角色做出相应的动作。此类人机交互平台的研究，以体育健身作为应用目标，实现人体运动动作的正确识别，达到全民健身的效果。现有技术方案：一种基于计算机视觉的虚拟体育系统，包括：一图像获取模块，用于获取指定监控区域的数字视频图像数据；一图像处理及空间坐标获取模块，用于对所获得的数字视频图像数据进行处理，得到在体育器械和人体上的标志点空间坐标；一动作识别模块，用于采集各类动作模式的运动轨迹数据，进行分类学习，并对待识别的动作识别其分类；一虚拟体育环境模块，根据识别出的动作，处理显示交互的动作状态。无线通信系统中无线基站的发射机利用功率放大器来发射信号，目的是补偿因传播距离过长而带来的信号衰减。功率放大器具有一定的线性区域，功率放大器的成本取决于其线性区域的大小。具有高峰均比的信号会降低功率放大器的效率并且增加功率损耗，这对功率放大器的线性度提出了很高的要求。为了保证功率放大器工作在线性区域，并提高其效率，这就要求进入功率放大器的信号峰均比必须在一定范围以内。在无线通信系统中，常使用削波技术来降低进入功率放大器的信号峰均比，但不幸的是削波技术的引入，可能会带来一定程度的信号失真，以及带外频谱扩展或者邻道干扰等问题。OFDM系统峰均比平均功率比较高，对非线性效应很敏感，这就要求发射机的一些部件，例如高功率放大器、A/D和D/A转换器等具有很大的线性动态范围，使得实现成本增加。同时，这些部件的非线性也会对动态范围较大的信号产生非线性失真，造成子信道干扰、信号幅度及相位的畸变，从而影响OFDM系统的性能。因此，如何降低OFDM系统的峰均比是理论转化为实践的关键。CT(ComputedTomography)重建尤其是三维重建，计算量大、耗时高，计算复杂度与被重建体数据量、投影视图个数的乘积成正比，比如从360个投影视图重建512张512×512大小的图像(即5123volume)的计算复杂度为360×5123。如何提高重建速度受到越来越多的人重视，在2011年召开的第十一届Fully3D(The11thInternationalMeetingonFullyThree-DimensionalImageReconstruction)会议论文集里有约1/4的文章涉及到三维加速重建,在其他杂志上涉及CT重建加速的文章近年来也很多。GPU的单指令多数据流(SingleInstructionMultipleData，缩写为SIMD)处理模式为可并行地对大规模数据进行同样的操作。由于计算机游戏和工程设计的巨大市场驱动，GPU的发展速度大大超过了CPU的发展速度，图形流水线的高速度和高带宽极大地提高了图形处理能力，近年来发展起来的可编程功能为图形处理之外的通用计算提供了高性价比的运行平台，使得基于GPU的通用计算成为近年来的研究热点之一。FDK重建算法于1984年由Fedlkamp等人首先提出，对CT近似重建有着重大意义，目前广泛应用于锥形束投影重建，而且各个角度的反投影无数据交换，具有高度的并行性，因此特别适于GPU这种单指令多数据(SIMD)的流式计算架构。最早的GPGPU(GeneralPurposeGPU，即通用计算图形处理器)开发直接使用了图形学API编程。这种开发方式要求编程人员将数据打包成纹理，将计算任务映射为对纹理的渲染过程，用汇编或者高级着色器语言(如GLSL、Cg、HLSL)编写shader程序，然后通过图形学API(Direct3D、OpenGL)执行。这种“曲线救国”的方式不仅要求熟悉需要实现的计算和并行算法，还要对图形学硬件和编程接口有深入的了解。由于开发难度大，传统GPGPU没有被广泛应用。CUDA(ComputeUnifiedDeviceArchitecture，统一计算设备架构)的GPU采用了统一处理架构，可以更加有效地利用过去分布在顶点渲染器和像素渲染器的计算资源；而且引入了片内共享存储器，支持随机写入(scatter)和线程间通信。综上，现有技术存在的问题是：现有技术中，没有利用网络游戏的形式，寓教于乐，不能使用户有身临其境之感，在进行虚拟篮球、足球或者网球等体育运动过程中，能够完成传统文化的学习，不能有利于传统文化的传承与交流。对传统文化的学习方法较为枯燥乏味，没有结合体育互动进行趣味性引导；难以满足现在年轻人的要求，效果较差；不能实现人与计算机之间或者人与人间通过互联网的体育运动互动交流。现有的无线通信系统中存在的信号容易失真，造成子信道干扰、信号幅度及相位的畸变，从而影响OFDM系统性能的问题。影响虚拟的体育比赛场景效果。目前锥形束重建时数据输入、数据加权、数据滤波及反投影串行执行的瓶颈问题，本专利技术提出了GPU异步并行处理的重建，从而提高重建速度。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种以体育为媒介的传统文化传承与交流系统。本专利技术是这样实现的，一种以体育为媒介的传统文化传承与交流系统，包括：用户输入模块，与服务器连接，用于输入用户的体育爱好以及传统文化问题的答案；服务器，与其他用户模块、调用模块和判断模块连接，用于将各个用户连接，并将用户输入的信息传输至调用模块；调用模块，与实时影像模块、体育运动模块和传统文化存储模块连接，用于根据用户的体育爱好调用不同的体育运动战术和传统文化；实时影像模块，与调用模块和判断模块连接，用于呈现虚拟的体育比赛场景；所述调用模块通过对用户输入的信号进行傅立叶变换和处理逆傅立叶信号；对串转并信号首先进行星座映射处理，再把串行转换为并行信号；对预编码单元输出信号处理；对信号幅值估算；对并串转换的信号先加循环前缀处理，在把并行信号转换为串行信号。实时影像模块，包括数据输入模块、基于GPU的CT数据加权滤波模块、基于GPU的CT图像重建反投影模块，以及数据输出模块；数据输入模块从利用X射线扫描虚拟的体育比赛场景，获得投影数据，经过预处理后，由CPU读入到内存中；所述投影数据使用所述基于GPU的CT数据加权滤波模块，以及所述基于GPU的CT反投影模块采用滤波反投影算法获得重建体；其中，所述基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以体育为媒介的传统文化传承与交流系统，其特征在于，所述以体育为媒介的传统文化传承与交流系统包括：用户输入模块，与服务器连接，用于输入用户的体育爱好以及传统文化问题的答案；服务器，与其他用户模块、调用模块和判断模块连接，用于将各个用户连接，并将用户输入的信息传输至调用模块；调用模块，与实时影像模块、体育运动模块和传统文化存储模块连接，用于根据用户的体育爱好调用不同的体育运动战术和传统文化；实时影像模块，与调用模块和判断模块连接，用于呈现虚拟的体育比赛场景；所述调用模块通过对用户输入的信号进行傅立叶变换和处理逆傅立叶信号；对串转并信号首先进行星座映射处理，再把串行转换为并行信号；对预编码单元输出信号处理；对信号幅值估算；对并串转换的信号先加循环前缀处理，在把并行信号转换为串行信号；实时影像模块，包括数据输入模块、基于GPU的CT数据加权滤波模块、基于GPU的CT图像重建反投影模块，以及数据输出模块；数据输入模块从利用X射线扫描虚拟的体育比赛场景，获得投影数据，经过预处理后，由CPU读入到内存中；所述投影数据使用所述基于GPU的CT数据加权滤波模块，以及所述基于GPU的CT反投影模块采用滤波反投影算法获得重建体；其中，所述基于GPU的CT数据加权滤波模块，将投影数据首先在GPU上进行加权处理后，再通过GPU上FFT换到频域，频域滤波后通过GPU上的逆FFT获得滤波后的数据；数据输入模块中集成有平行探测器；平行探测器利用X射线扫描虚拟的体育比赛场景，获得投影数据，利用FDK算法进行预处理并进行重建，公式为：...

【技术特征摘要】
1.一种以体育为媒介的传统文化传承与交流系统，其特征在于，所述以体育为媒介的传统文化传承与交流系统包括：用户输入模块，与服务器连接，用于输入用户的体育爱好以及传统文化问题的答案；服务器，与其他用户模块、调用模块和判断模块连接，用于将各个用户连接，并将用户输入的信息传输至调用模块；调用模块，与实时影像模块、体育运动模块和传统文化存储模块连接，用于根据用户的体育爱好调用不同的体育运动战术和传统文化；实时影像模块，与调用模块和判断模块连接，用于呈现虚拟的体育比赛场景；所述调用模块通过对用户输入的信号进行傅立叶变换和处理逆傅立叶信号；对串转并信号首先进行星座映射处理，再把串行转换为并行信号；对预编码单元输出信号处理；对信号幅值估算；对并串转换的信号先加循环前缀处理，在把并行信号转换为串行信号；实时影像模块，包括数据输入模块、基于GPU的CT数据加权滤波模块、基于GPU的CT图像重建反投影模块，以及数据输出模块；数据输入模块从利用X射线扫描虚拟的体育比赛场景，获得投影数据，经过预处理后，由CPU读入到内存中；所述投影数据使用所述基于GPU的CT数据加权滤波模块，以及所述基于GPU的CT反投影模块采用滤波反投影算法获得重建体；其中，所述基于GPU的CT数据加权滤波模块，将投影数据首先在GPU上进行加权处理后，再通过GPU上FFT换到频域，频域滤波后通过GPU上的逆FFT获得滤波后的数据；数据输入模块中集成有平行探测器；平行探测器利用X射线扫描虚拟的体育比赛场景，获得投影数据，利用FDK算法进行预处理并进行重建，公式为：其中gI(u,v,λ)代表投影数据，λ为投影角度；FDK算法实现步骤为：(1)加权滤波：(2)加权反投影：其中，U(x,y,λ)＝R+xcosλ+ysinλ射线源到旋转中心的距离为R，射线源到平行探测器距离为D，扇角为γ，锥角为τ，称射线源到探测器中心且与探测器垂直的射线为中心射线，射线源为虚拟的体育比赛场景。2.如权利要求1所述的以体育为媒介的传统文化传承与交流系统，其特征在于，基于CUDA的CT数据加权滤波模块，包括：(1)生成加权函数并保存在显存数组d_weight[U][V]中；(2)利用FFT变换将二维投影数据pn(0≤n≤k-1)转换到频域；由于对投影数据需要进行一维频域滤波，在实现投影数据的滤波之前，需要生成窗函数，并将其做FFT变换；(3)GPU上数据的FFT变换包括：第一步，依次复制内存中各个角度的二维投影数据pn(0≤n≤k-1)到显存，记为d_inData[V][U]；第二步，对投影数据在水平方向上补零，补零后的数据长度为U′；(4)设置CUDA滤波时参数，为：第一步，根据CUDA的特性设置每个线程块Block的尺寸；根据补零后投影数据的水平长度U′及垂直长度V设置线程块Block的个数；第二步，为FFT变换和逆FFT变换分别创建FFT句柄和一维FFT句柄plan；cufftHandleplanF,planI；cufftPlan1d(&planF,U′,CUFFT_R2C,V)；cufftPlan1d(&planI,U′,CUFFT_C2R,V)；第三步，将FFT句柄plan与CUDA流相关联cufftSetStream(planF,stream1)；cufftSetStream(planI,stream2)；(5)将投影数据进行原地(inplace)FFT变换，并与滤波窗函数的频域值在相应位置上进行点乘，得到滤波后的数据；cufftExecR2C(planF,(cufftReal*)d_data,(cufftComplex*d_data)(6)将滤波后的数据进行原地(inplace)逆FFT变换，此时数据的水平大小仍为U′，垂直大小为V，数据仍然存储在d_data[V][U′]中；cufftExecC2R(planI,(cufftComplex*d_data,(cufftReal*)d_data)；基于GPU的CT数据反投影模块，包括：第一步，声明纹理参照系，纹理参照系通过一个作用范围为全文件的texture型变量声明，并且必须在编译前显示声明texture<float,2,cudaReadModeElementType>texRef；第二步，设置运行时纹理参考系属性texRef1.addressMode[0]＝cudaAddressM...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建国，孔喜良，滕云玲，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37