雪上运动信息监测方法及相关装置制造方法及图纸

本申请提供了雪上运动信息监测方法及相关装置，用于对雪上运动进行信息监测，所述方法包括：利用图像采集设备实时采集预设区域的目标人员运动时的图像，记为实时采集图像；利用一种或多种传感器实时获取所述目标人员的运动传感信息；分别对所述实时采集图像和所述运动传感信息进行特征提取，以得到对应的特征提取结果；对特征提取结果以及所述环境信息、所述目标人员的滑雪板结构信息和身体指标测量信息进行数据融合，以得到所述目标人员的运动数据融合结果；将所述目标人员的运动数据融合结果输入运动评价预测模型，以得到所述目标人员的运动评价预测结果。本申请能够实时监测人员在雪上运动过程中的多源化信息从而实现运动效果的评价。运动效果的评价。运动效果的评价。

【技术实现步骤摘要】
雪上运动信息监测方法及相关装置


[0001]本申请涉及体育运动信息监测、人工智能的
，尤其涉及雪上运动信息监测方法及相关装置。

技术介绍

[0002]跳台滑雪、高山滑雪、自由式滑雪等运动都是常见的雪上运动。为进一步提升雪上项目运动员的训练效率，需要获取雪上项目运动员实时位置、速度、加速度、滑行姿态等信息，在此基础上全面且有针对性地分析运动员的运动过程对运动员成绩的提高非常有必要。
[0003]目前一般都是人工借助经验对运动员的技术动作进行判断，耗时耗力且具有主观性。并且传统的非智能方式采集数据具有采集效率低、缺乏实时性等问题，运动员的雪上训练存在“难量化、难记录、难监督、难分析”的问题。因此，要真正挖掘运动员的潜力和发挥运动员竞技能力需要依靠先进科学技术跟踪监测运动员的雪上运动的全过程，监测运动员的运动轨迹和运动参数。
[0004]基于此，本申请提供了雪上运动信息监测方法及相关装置，以解决上述现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供雪上运动信息监测方法及相关装置，实时监测人员在雪上运动过程中的多源化信息从而实现运动效果的评价。
[0006]本申请的目的采用以下技术方案实现：
[0007]第一方面，本申请提供了一种雪上运动信息监测方法，用于对雪上运动进行信息监测，所述方法包括：
[0008]利用图像采集设备实时采集预设区域的目标人员运动时的图像，记为实时采集图像，所述预设区域是目标人员做出雪上运动的技术动作的区域；
[0009]利用一种或多种传感器实时获取所述目标人员的运动传感信息；所述运动传感信息包括以下一种或多种信息：鞋与滑雪板间多维力信息、足底柔性力信息、滑雪板加速度信息以及目标人员重心移动轨迹信息、关节加速度信息、关节角度信息和关节位置信息；
[0010]分别对所述实时采集图像和所述运动传感信息进行特征提取，以得到所述实时采集图像和所述运动传感信息对应的特征提取结果；其中，所述实时采集图像对应的特征提取结果用于指示所述目标人员的人体姿态，所述运动传感信息对应的特征提取结果包括所述目标人员的运动学和动力学特征；
[0011]对所述实时采集图像和所述运动传感信息对应的特征提取结果以及所述环境信息、所述目标人员的滑雪板结构信息和身体指标测量信息进行数据融合，以得到所述目标人员的运动数据融合结果；
[0012]将所述目标人员的运动数据融合结果输入运动评价预测模型，以得到所述目标人
员的运动评价预测结果。
[0013]该技术方案的有益效果在于：本申请可以在雪上运动区域内实现长时间的、动态的、远程的多点监测，实现雪上运动训练或比赛中区域场景、目标人员的传感信息实时远程获取，从而实时在线获取全面的运动传感信息(也就是说，传感信息包括运动学信息和/或动力学信息，相应的，运动参数包括运动学参数和/或动力学参数)。首先，相对于传统的人工观测方法，本申请无时间限制，任何时间都可以监测目标人员的运动过程，不受时间的限制，将监测人员从重复的工作中解放出来。其次，本申请具体量化运动传感信息，以便运动员和教练员等有关人员都可以更客观科学的得到目标人员的动作信息，摒除了传统人工观测的主观性。再次，可以实时采集动态的运动全过程，准确记录实时采集图像和目标人员的运动传感信息，可以远程看到目标人员的动作数据，无场所限制。另一方面，通过人工智能等新技术，对所述实时采集图像、所述运动传感信息进行特征提取，最大限度的提取各信号/数据中的有利信息，以提高图像及信息的利用率。并将实时采集图像、运动传感信息对应的特征提取结果与环境信息、目标人员的滑雪板结构信息和身体指标测量信息进行数据融合，以得到目标人员的运动数据融合结果。此后将所获得的运动数据融合结果输入运动评价预测模型，以得到针对每个目标人员的运动评价预测结果，使得结果更具针对性、科学性，赋能雪上运动精准教学，提升体雪上运动训练管理的智能化水平。这样做的好处是，利用人工智能技术(例如运动评价预测模型等)，智能化地获取运动评价预测结果，以便教练员有针对性地提出对目标人员训练计划，从而以多源化信息采集、数据实时获取为特色地提供了雪上运动信息监测功能。本申请填补了国内运动员运动多源信息实时信息监测技术的不足，极大程度上能够为体育运动教练提供准确的建议。
[0014]本申请针对雪上运动项目特征，融合鞋与滑雪板间多维力信息、足底柔性力信息、滑雪板加速度信息以及目标人员重心移动轨迹信息、关节加速度信息、关节角度信息、关节位置信息等，构建全面的运动学信息和动力学信息实时在线获取平台，实现滑雪板加速度、三维力、足底压力以及人体姿态、位置等参数的实时同步获取。本申请设计构建便于存储、管理和调用的数据格式与数据集架构，构建雪上项目运动科学信息数据集。其次，本申请通过设计有效的多源异构数据的融合方法，将深度神经网络与信息融合模型结合产生多种推理，可以构建与运动效果关联的雪上运动项目特征参数指标体系；最后，本申请可以通过研究雪上项目特征参数和运动效果之间的非线性关系，实现运动效果的评价。
[0015]在一些可选的实施方式中，所述运动传感信息包括鞋与滑雪板间多维力信息、足底柔性力信息、滑雪板加速度信息以及目标人员重心移动轨迹信息、关节加速度信息、关节角度信息和关节位置信息；
[0016]获取所述运动传感信息对应的特征提取结果的过程包括：
[0017]基于所述目标人员的运动传感信息，获取所述目标人员的多个运动参数的待处理数据；所述多个运动参数包括所述目标人员的三维力、滑雪板加速度、运动质心位置、各关节速度、各关节角速度、各关节加速度、各关节角加速度和各关节角度；
[0018]对所述目标人员的多个运动参数的待处理数据进行归一化处理，以得到所述目标人员的运动参数归一化结果；
[0019]基于所述目标人员的运动参数归一化结果，利用不同颜色的渐变表示不同数值大小，转换生成所述目标人员的堆叠惯性信号图像；
[0020]对所述目标人员的堆叠惯性信号图像进行特征提取，以得到所述运动传感信息对应的特征提取结果。
[0021]该技术方案的有益效果在于：本申请需要采集运动员鞋与滑雪板之间的多维力信息、运动员足底柔性力信息、滑雪板加速度信息、目标人员重心移动轨迹信息、关节加速度信息、关节角度信息和关节位置信息，并进行分析获取所述目标人员的三维力、滑雪板加速度、运动质心位置、各关节速度、各关节角速度、各关节加速度、各关节角加速度和各关节角度。这些运动惯性类型数据(即三维力、滑雪板加速度、运动质心位置、各关节速度、各关节角速度、各关节加速度、各关节角加速度和各关节角度)中都含有的3维数据，分别对应X、Y、Z三个方向。将以上数据进行归一化处理，使得数据值范围映射到[0，1]之间，这种归一化处理可使得原本没有可比性的数据变得具有可比性，在保留原来数据中存在的大小关系的同时，消除量纲和数据取值范围的影响。在此进行归一化处理的目的还包括对指标进行规范化处理，方便后续的数据处理过程，例如在归一化后就本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雪上运动信息监测方法，其特征在于，用于对雪上运动进行信息监测，所述方法包括：利用图像采集设备实时采集预设区域的目标人员运动时的图像，记为实时采集图像，所述预设区域是目标人员做出雪上运动的技术动作的区域；利用一种或多种传感器实时获取所述目标人员的运动传感信息；所述运动传感信息包括以下一种或多种信息：鞋与滑雪板间多维力信息、足底柔性力信息、滑雪板加速度信息以及目标人员重心移动轨迹信息、关节加速度信息、关节角度信息和关节位置信息；分别对所述实时采集图像和所述运动传感信息进行特征提取，以得到所述实时采集图像和所述运动传感信息对应的特征提取结果；其中，所述实时采集图像对应的特征提取结果用于指示所述目标人员的人体姿态，所述运动传感信息对应的特征提取结果包括所述目标人员的运动学和动力学特征；对所述实时采集图像和所述运动传感信息对应的特征提取结果以及所述环境信息、所述目标人员的滑雪板结构信息和身体指标测量信息进行数据融合，以得到所述目标人员的运动数据融合结果；将所述目标人员的运动数据融合结果输入运动评价预测模型，以得到所述目标人员的运动评价预测结果。2.根据权利要求1所述的雪上运动信息监测方法，其特征在于，所述运动传感信息包括鞋与滑雪板间多维力信息、足底柔性力信息、滑雪板加速度信息以及目标人员重心移动轨迹信息、关节加速度信息、关节角度信息和关节位置信息；获取所述运动传感信息对应的特征提取结果的过程包括：基于所述目标人员的运动传感信息，获取所述目标人员的多个运动参数的待处理数据；所述多个运动参数包括所述目标人员的三维力、滑雪板加速度、运动质心位置、各关节速度、各关节角速度、各关节加速度、各关节角加速度和各关节角度；对所述目标人员的多个运动参数的待处理数据进行归一化处理，以得到所述目标人员的运动参数归一化结果；基于所述目标人员的运动参数归一化结果，利用不同颜色的渐变表示不同数值大小，转换生成所述目标人员的堆叠惯性信号图像；对所述目标人员的堆叠惯性信号图像进行特征提取，以得到所述运动传感信息对应的特征提取结果。3.根据权利要求1所述的雪上运动信息监测方法，其特征在于，所述目标人员的运动评价预测结果用于指示所述目标人员的运动评分和/或评级。4.根据权利要求1所述的雪上运动信息监测方法，其特征在于，获取所述环境信息的过程包括：利用一种或多种环境传感器实时获取所述环境信息；所述环境信息包括温度信息、湿度信息和气压信息中的一种或多种；获取所述目标人员的滑雪板结构信息的过程包括：利用3D扫描设备对所述目标人员的滑雪板进行3D扫描，以得到所述目标人员的滑雪板结构信息；获取所述目标人员的身体指标测量信息的过程包括：
利用身高体重测量仪测量得到所述目标人员的身体指标测量信息；所述目标人员的身体指标测量信息包括所述目标人员的身高信息和体重信息。5.根据权利要求1所述的雪上运动信息监测方法，其特征在于，所述运动评价预测模型的训练过程包括：获取训练集，所述训练集包括多个训练数据，每个所述训练数据包括一个样本人员的运动数据融合结果以及所述样本人员的运动评价预测结果的标注数据；针对所述训练集中的每个训练数据，执行以下处理：将所述训练数据中的样本人员的运动数据融合结果输入预设的神经网络，以得到所述样本人员的运动评价预测结果的预测数据；基于所述样本人员的运动评价预测结果的预测数据和标注数据，对所述神经网络的模型参数进行更新；检测是否满足预设的训练结束条件；如果...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍文霞，田如震，王年，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：