基于3D相机的体操视频分析方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于辅助体操训练的视频分析方法及系统。其目的是为了提供一种能够提高人体关键关节点的检测精确度、实现数据智能化自动化处理的体操视频分析方法及分析系统。本发明专利技术基于3D相机的体操视频分析系统包括3D相机、分析模块和显示模块。分析方法是首先进行行人检测，根据行人检测的候选框估计人体关键关节点；而后运用卷积神经网络预测人体的关键关节点，从而获得精确的关节点坐标估计，保证在不同视角、光照、距离变化下，都可以获得比较好的结果；再将图像的彩色信息和深度信息结合，得到人体关键关节点3D信息；最终根据人体关键关节点在3D空间的轨迹及关键关节点角度信息，构建形成体操的辅助训练系统。

Video Analysis Method and System of Gymnastics Based on 3D Camera

The present invention relates to a video analysis method and system for assisting gymnastics training. Its purpose is to provide a gymnastics video analysis method and analysis system which can improve the detection accuracy of key human joints and realize intelligent and automatic data processing. The gymnastic video analysis system based on a 3D camera includes a 3D camera, an analysis module and a display module. The analysis method is to detect pedestrians first and estimate the key joint points of human body according to the candidate frame of pedestrian detection, then predict the key joint points of human body by using convolutional neural network, so as to obtain accurate joint point coordinate estimation, which ensures that better results can be obtained under different angles of view, illumination and distance changes, and then combine the color information and depth information of the image. Finally, according to the trajectory of key joint points in 3D space and the angle information of key joint points, an assistant training system for gymnastics is constructed.

【技术实现步骤摘要】
基于3D相机的体操视频分析方法及系统
本专利技术涉及一种辅助训练系统，特别是涉及一种用于辅助体操训练的视频分析系统及方法。
技术介绍
在传统的体育运动训练中，训练人员通常采用基于肉眼观察判断的训练方法。一方面，这要求经验丰富的从业者如教练在场，另一方面，这种方法无法实现自动化，需要消耗大量的人力物力来完成。随着计算机技术的发展，体育辅助训练系统的研究朝着智能化和科学化的方向发展，越来越多的视频处理技术和图像处理技术被用于体育运动的分析中。目前在体操视频分析领域训练人员大多采用二维视频分析技术实现关节点、角度、重心，以及其他相关分析。但是由于体操运动存在大量的翻转、旋转等动作，二维解析技术不能获取这些动作过程的有效数据与信息，不能给科学分析提供数据支撑，也不能进行多角度的视频观察，提供更有价值的可视化信息。目前体操分析领域出现的3D分析与应用大多专注于可视化方面，仅为教练或者运动员提供多角度直观分析的基本功能，没有结合3D分析技术、深度学习技术的最新研究成果，量化分析，提取运动过程中关键技术节点的时空信息，更没有利用相关技术提供智能化、自主化的体操电子裁判功能。现有的一种训练系统实例是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D相机的体操视频分析方法，其特征在于：包括以下步骤：a、使用3D相机对运动员做出的体操动作进行实时拍摄，获得同步后的视频数据；b、将视频数据输入到分析模块中获得输入数据集，并对输入数据集进行预处理；c、利用卷积神经网络，获得人体各关键关节点的候选坐标，其具体步骤为：c1、利用行人检测框架得到人体的候选框；c2、经过卷积神经网络中的若干个卷积层获得各个关键关节点的坐标信息；d、根据相机的内外参数、关键关节点的坐标和各关键关节点相应的深度信息获得各个关键关节点的在3D空间的坐标；e、根据得到的各个关键关节点的3D坐标，获得关节点间的角度信息和连续的轨迹，从而构建辅助训练系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于3D相机的体操视频分析方法，其特征在于：包括以下步骤：a、使用3D相机对运动员做出的体操动作进行实时拍摄，获得同步后的视频数据；b、将视频数据输入到分析模块中获得输入数据集，并对输入数据集进行预处理；c、利用卷积神经网络，获得人体各关键关节点的候选坐标，其具体步骤为：c1、利用行人检测框架得到人体的候选框；c2、经过卷积神经网络中的若干个卷积层获得各个关键关节点的坐标信息；d、根据相机的内外参数、关键关节点的坐标和各关键关节点相应的深度信息获得各个关键关节点的在3D空间的坐标；e、根据得到的各个关键关节点的3D坐标，获得关节点间的角度信息和连续的轨迹，从而构建辅助训练系统。2.根据权利要求1所述的基于3D相机的体操视频分析方法，其特征在于：所述步骤a中同步的参数为彩色与深度。3.根据权利要求1所述的基于3D相机的体操视频分析方法，其特征在于：所述步骤b中预处理的内容包括数据扩展和分割数...

【专利技术属性】
技术研发人员：何卫，陆斌，苑廷刚，赵丹彤，
申请(专利权)人：国家体育总局体育科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11