【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及滑雪杖信息获取系统及其控制方法，尤其涉及基于rgb相机及mems多传感器融合的滑雪杖信息获取系统及其控制方法，属于运动数据采集。
技术介绍
1、滑雪运动受限于场地、环境、气候等因素影响，导致每年可进行冰雪运动的时间非常有限，随着冰雪运动的发展，滑雪机逐渐从专业走向大众，但目前室内滑雪机相对简单，智能化和体感程度不高，高端精细化滑雪培训装备每套高达几十上百万，仅用于国家级专业运动员开展专门培训，辅助专业运动员在非雪季进行动作改良、加深肌肉记忆，无法实现室内滑雪运动真正大范围普及，因此急需开展低成本智能滑雪设备的研究。
2、当前市场上的各种捕捉现实数据的设备大多针对单一信息量测，且对于与滑雪相关联的动态事物信息实时观测一般为人体动作捕捉，但在滑雪运动过程中，滑雪杖的姿态、位置和接触地面情况同样需要监测，滑雪杖接触地面情况能够实时反映出滑雪者在每次使用滑雪杖支撑前进时手部力量变化，滑雪杖的姿态和位置信息能够实时反映出滑雪者的动作准确度。
3、现有技术中，公开(公告)号为cn 112697333 a的专利文件中公开了一种用于滑雪撑杆三维力测量的无线测力平台，包括固定于一导轨安装平台上的直线导轨，沿直线导轨往复运动的l型滑块，固定于l型滑块一侧的无线放大器，以及固定于l型滑块顶部且由下至上依次叠设的三维力传感器、受力板和雪地模拟垫；三维力传感器的信号输出端与所述无线放大器的信号输入端连接，无线放大器的信号输出端与外置的pc端无线连接；在撑杆过程中滑雪杖的尖端可在所述雪地模拟垫上自由抬起和落下，测试者在
4、综上所述，针对难以简便获取多种滑雪杖信息的问题，需要一种便于安装且可以同时监测滑雪杖姿态、位置和触地状态信息的滑雪杖信息获取系统及其控制方法。
技术实现思路
1、在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
2、鉴于此，为解决现有技术中传统的滑雪杖信息获取系统难以同时监测滑雪杖位置、姿态和触地状态信息的问题，本专利技术提供基于rgb相机及mems多传感器融合的滑雪杖信息获取系统及其控制方法。
3、技术方案一如下：基于rgb相机及mems多传感器融合的滑雪杖信息获取系统，包括惯性传感器、触地检测模块、rgb相机、无线传输模块和数据处理终端；
4、所述惯性传感器安装于滑雪杖上，惯性传感器通过无线传输模块与数据处理终端连接，惯性传感器用于获取滑雪杖姿态信息，并通过无线传输模块将滑雪杖姿态信息传输至数据处理终端；
5、所述触地检测模块包括压力传感器和adc模块，压力传感器与adc模块连接，压力传感器安装于滑雪杖底部，压力传感器用于获取滑雪杖触地状态信息，触地检测模块通过无线传输模块与数据处理终端连接，将滑雪杖触地状态信息传输至数据处理终端；
6、所述rgb相机安装于滑雪场周围，rgb相机用于获取滑雪者位置信息，rgb相机通过无线传输模块与数据处理终端连接，将滑雪者位置信息传输至数据处理终端。
7、进一步地，惯性传感器为mems惯性传感器，压力传感器为mems压力传感器。
8、技术方案二：根据技术方案一所述的基于rgb相机及mems多传感器融合的滑雪杖信息获取系统的控制方法，包括以下步骤：
9、s1.读取惯性传感器中的陀螺仪、加速度计和磁力计的原始传感器数据，将原始传感器数据代入姿态解算算法获得原始滑雪杖姿态信息，将解算得到的当前原始滑雪杖姿态数据通过无线传输模块上传至数据处理终端；
10、s2.读取压力传感器的原始传感器数据，通过设定阈值对比压力传感器的原始传感器数据，判断出当前原始滑雪杖触地状态，通过无线传输模块将原始滑雪杖触地状态信息和压力传感器的原始传感器数据上传至数据处理终端；
11、s3.通过rgb相机拍摄获取包含完整滑雪者的图片，将图片通过无线传输模块上传至数据处理终端，代入hrnet神经网络提取图片数据，根据残差神经网络获取人体姿态信息和人体位置信息，根据人体姿态信息和人体位置信息间接获得原始滑雪杖位置信息；
12、s4.将原始滑雪杖姿态数据、原始滑雪杖触地状态信息和原始滑雪杖位置信息整合为原始滑雪杖数据，搭建实验场景人为标注真实数据与原始滑雪杖数据间的对应关系，训练数据矫正神经网络，将原始滑雪杖数据代入训练后的数据矫正神经网络，进行错误信息过滤和数据噪声过滤，获得最终的滑雪杖信息。
13、进一步地，所述s1中，包括以下步骤：
14、s11.对加速度计和磁力计进行误差建模，并采集惯性传感器的部分原始传感器数据进行拟合校正；
15、s12.通过搭载在惯性传感器上的陀螺仪、加速度计和磁力计分别测量出滑雪杖运动时的旋转角速率数据、线性加速度数据和地磁场强度数据；
16、s13.对加速度计和磁力计的数据进行归一化处理，根据陀螺仪、加速度计和磁力计频域上的互补特性，互补滤波融合惯性传感器测量出的旋转角速率数据、线性加速度数据和地磁场强度数据，通过加速度计校正俯仰角和横滚角，磁力计校正方位角；
17、s14.通过校正后的俯仰角、横滚角和方位角，解算得到欧拉角，即原始滑雪杖姿态信息，进行编号后经无线传输模块输送到数据处理终端。
18、进一步地，所述s2中，通过adc模块读取压力传感器的原始传感器数据，将压力传感器的原始传感器数据与设定阈值进行对比，如果压力传感器的原始传感器数据超过设定阈值，则判定当前原始滑雪杖触地状态为触地状态，如果压力传感器的原始传感器数据未达到设定阈值，则判定当前原始滑雪杖触地状态为未触地，通过无线传输模块，将当前判断出的原始滑雪杖触地状态信息和反映滑雪支撑运动中运动员手部施力状态信息即压力传感器的原始传感器数据上传至数据处理终端。
19、进一步地，所述s3中，包括以下步骤：
20、s31.通过rgb相机拍摄包含完整滑雪者的图片，将图片传输至配置hrnet神经网络的数据处理终端；
21、s32.利用hrnet神经网络获取图片中的人体二维关键点信息，将其按时间顺序保存，形成二维人体关键点时间序列；
22、s33.将人体二维关键点时间序列输入残差神经网络，预测出当前滑雪者三维关键点信息；
23、s34.结合滑雪者三维关键点信息推测出滑雪者的人体姿态信息和人体位置信息，根据滑雪者双手位置为滑雪杖把手位置，得到滑雪杖位置信息。
【技术保护点】
1.基于RGB相机及MEMS多传感器融合的滑雪杖信息获取系统，其特征在于，包括惯性传感器(2)、触地检测模块、RGB相机、无线传输模块和数据处理终端；
2.根据权利要求1所述的基于RGB相机及MEMS多传感器融合的滑雪杖信息获取系统，其特征在于，所述惯性传感器2为MEMS惯性传感器，压力传感器3为MEMS压力传感器。
3.基于RGB相机及MEMS多传感器融合的滑雪杖信息获取系统的控制方法，其特征在于，所述滑雪杖信息获取系统为权利要求1所述的基于RGB相机及MEMS多传感器融合的滑雪杖信息获取系统，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于RGB相机及MEMS多传感器融合的滑雪杖信息获取系统的控制方法，其特征在于，所述S1中，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于RGB相机及MEMS多传感器融合的滑雪杖信息获取系统的控制方法，其特征在于，所述S2中，通过ADC模块读取压力传感器的原始传感器数据，将压力传感器的原始传感器数据与设定阈值进行对比，如果压力传感器的原始传感器数据超过设定阈值，则判定当前原始滑雪杖触地状态为触地状态，如
6.根据权利要求5所述的基于RGB相机及MEMS多传感器融合的滑雪杖信息获取系统的控制方法，其特征在于，所述S3中，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.基于rgb相机及mems多传感器融合的滑雪杖信息获取系统，其特征在于，包括惯性传感器(2)、触地检测模块、rgb相机、无线传输模块和数据处理终端；
2.根据权利要求1所述的基于rgb相机及mems多传感器融合的滑雪杖信息获取系统，其特征在于，所述惯性传感器2为mems惯性传感器，压力传感器3为mems压力传感器。
3.基于rgb相机及mems多传感器融合的滑雪杖信息获取系统的控制方法，其特征在于，所述滑雪杖信息获取系统为权利要求1所述的基于rgb相机及mems多传感器融合的滑雪杖信息获取系统，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于rgb相机及mems多传感器融合的滑雪杖信息获取系统的控制方法，其特征在于，所述s1中，包括以下步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：管练武，张小齐，张子斌，丛晓丹，王建旭，杨在柱，邢宇轩，赵江鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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