一种基于光学与惯性的举重动作分析系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光学与惯性的举重动作分析系统，包括结构主体，所述结构主体包括底座及设于底座上的机箱，所述底座的外侧设有带移动轮的框架，所述机箱的一侧设有连接于底座上的定位装置，所述定位装置与机箱连接，所述机箱内置有计算机主机且机箱上方还设有连接计算机主机的操控显示屏

【技术实现步骤摘要】
一种基于光学与惯性的举重动作分析系统


[0001]本专利技术涉及举重动作分析系统
，具体为一种基于光学与惯性的举重动作分析系统
。

技术介绍

[0002]举重动作分析系统用于专业举重训练的自动化动作量化
、
数字化分析系统，对举重训练具有关键指标实时反馈并与以往数据实时对比分析的功能，可为判断运动员当前力量与技术状态提供客观依据，为提高训练质量
、
减少过载损伤提供有效保障
。
而体育数据分析产业目前主要集中于多人项目的得分与战术等信息统计，少量使用计算机视觉的单人运动分析系统集中于运动视频编辑功能，未获取准确数据并结合运动学分析
。
并且按帧分解运动对实际教练指导工作量加大，教练需要对每帧投以相同的注意力来观察动作变化；时序标注关键点来绘制轨迹实则是用户在视频上绘图而不是真正的关键点跟踪显示，绘制出的曲线和真实轨迹差别较大；采用传统动作捕捉分析系统需要经过三维定标
、
三维拍摄
、
动作数字化
、
关键数据撷取
、
分析统计等步骤，这些步骤均需要专业人员介入操作完成，数据精度一般只达厘米级，且需要一两天才能反馈测试分析结果，无法实现实时分析对比，弱化了动作分析对训练的辅助意义
。
为此，提出一种基于光学与惯性的举重动作分析系统
。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术方案的不足，本专利技术提供一种基于光学与惯性的举重动作分析系统，能有效的解决
技术介绍
提出的问题
。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种基于光学与惯性的举重动作分析系统，包括结构主体，所述结构主体包括底座及设于底座上的机箱，所述底座的外侧设有带移动轮的框架，所述机箱的一侧设有连接于底座上的定位装置，所述定位装置与机箱连接，所述机箱内置有计算机主机且机箱上方还设有连接计算机主机的操控显示屏；
[0006]所述定位装置包括成像采集机构
、
惯性传感器及射频模块，所述成像采集机构包括脚架
、
第一近红外相机模块
、
第二近红外相机模块及可见光相机模块，所述第一近红外相机模块
、
可见光相机模块
、
第二近红外相机模块由上至下依次设置，且第一近红外相机模块
、
可见光相机模块
、
第二近红外相机模块均与计算机主机连接，所述第一近红外相机模块
、
第二近红外相机模块均包括红外广角镜头
、
红外窄带滤镜
、
图像传感器及输出模块；
[0007]所述惯性传感器与射频模块电连接，所述惯性传感器包括惯性测量单元
、
气压高度计及红外主动发光标记单元；所述输出模块包括光学跟踪速度输出单元及光学跟踪位置输出单元；
[0008]所述计算机主机包括
、
姿态解算卡尔曼滤波器
、
比力坐标变换模块
、
位置卡尔曼滤波器及速度卡尔曼滤波器
。
[0009]特别的，所述定位装置垂直设于底座上，所述底座与机箱固定连接，且机箱与操控
显示屏之间具有倾斜角度，所述机箱一侧还设有抽屉
。
[0010]特别的，所述惯性传感器内还包括陀螺仪及加速度计，所述惯性传感器
、
陀螺仪分别与所述姿态解算卡尔曼滤波器连接，所述加速度计依次连接比力坐标变换模块
、
位置卡尔曼滤波器及速度卡尔曼滤波器；
[0011]所述惯性测量单元为6自由度惯性检测单元，且采样率不小于
1000Hz
，采用四子样补偿算法降采样至
250Hz
，由
2.4GHz
射频模块与计算机主机连接，实时发送加速度
、
角速度和垂直速度数据，由计算机主机进行姿态和速度解算
。
[0012]特别的，所述气压高度计
、
光学跟踪速度输出单元
、
光学跟踪位置输出单元均与所述位置卡尔曼滤波器及速度卡尔曼滤波器连接；
[0013]所述定位装置的光学定位采用
850nm
近红外波段，红外相机内置的
850nm
窄带滤波器去除环境光干扰；
[0014]光学定位的输出最后与惯性传感器的输出使用卡尔曼滤波器融合，输出
250Hz
的高采样率运动数据
。
[0015]特别的，所述第一近红外相机模块与第二近红外相机模块呈上下对称方式设置，所述第一近红外相机模块
、
第二近红外相机模块与红外主动发光标记单元连接；
[0016]所述第一近红外相机模块
、
第二近红外相机模块与所述可见光相机模块快门同步，并提供
60Hz
的可见光同步采集影像，其中第一近红外相机模块
、
第二近红外相机模块通过相机的标定算法获得内参数和外参数矩阵，再通过检测传感器发出的红外标记光斑计算三维坐标
。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术的一种基于光学与惯性的举重动作分析系统，是专业的举重杠铃轨迹分析设备，通过运动传感器
、
精确定位传感器
、
高度传感器和双红外相机
、
视频相机实现动作运动轨迹和图像捕捉，精度达到亚毫米级；系统捕抓和分析的数据包括：最大提铃速度
、
最大高度
、
接铃高度
、
前偏距离
、
后偏距离
、
预蹲深度
、
最大上挺速度
、
最大上挺高度
、
接铃高度
、
上挺水平位移
、
上挺最大偏移等十一个关键数据；该系统高度自动化，开机即用，使用方便，使用训练时只需要输入运动员姓名和杠铃重量，系统会自动识别抓举
、
挺举，自动跟踪举重动作的开始和结束，自动完成运动轨迹的捕捉，数据分析并入库且自动与以往数据进行对比分析；该系统根据专业教练的指导，增加了高抓和高翻挺的动作捕捉和分析功能；该系统不但能在训练时实时反映运动员的力量与技术状态，还提供任意两个动作的相互对比功能，有运动员不同时间段的数据对比
、
任意两个运动员的动作对比，结合图像
、
曲线
、
数值给出相当直观
、
量化的对比画面及场景，为教练员提供方便简捷的技术对比手段，为训练的阶段性总结和训练效果的检验
、
训练计划的制订提供数字化的依据；该系统提供阶段性训练效果统计对比分析功能，用以判断阶段性训练效果及趋势，比如对比运动员夏训与冬训期间力量与技术的变化情况等；该系统可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于光学与惯性的举重动作分析系统，其特征在于：包括结构主体，所述结构主体包括底座及设于底座上的机箱，所述底座的外侧设有带移动轮的框架，所述机箱的一侧设有连接于底座上的定位装置，所述定位装置与机箱连接，所述机箱内置有计算机主机且机箱上方还设有连接计算机主机的操控显示屏；所述定位装置包括成像采集机构
、
惯性传感器及射频模块，所述成像采集机构包括脚架
、
第一近红外相机模块
、
第二近红外相机模块及可见光相机模块，所述第一近红外相机模块
、
可见光相机模块
、
第二近红外相机模块由上至下依次设置，且第一近红外相机模块
、
可见光相机模块
、
第二近红外相机模块均与计算机主机连接，所述第一近红外相机模块
、
第二近红外相机模块均包括红外广角镜头
、
红外窄带滤镜
、
图像传感器及输出模块；所述惯性传感器与射频模块电连接，所述惯性传感器包括惯性测量单元
、
气压高度计及红外主动发光标记单元；所述输出模块包括光学跟踪速度输出单元及光学跟踪位置输出单元；所述计算机主机包括
、
姿态解算卡尔曼滤波器
、
比力坐标变换模块
、
位置卡尔曼滤波器及速度卡尔曼滤波器
。2.
根据权利要求1所述的一种基于光学与惯性的举重动作分析系统，其特征在于：所述定位装置垂直设于底座上，所述底座与机箱固定连接，且机箱与操控显示屏之间具有倾斜角度，所述机箱一侧还设有抽屉
。3.
根据权利要求1所述的一种基于光学与惯性的举重动作分析系统，其特征在于：所述惯性传感器内还包括陀螺仪及加速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雨翀，邓京捷，
申请(专利权)人：广东省体育科学研究所，
类型：发明
国别省市：