一种数字排球训练系统的制作方法

本发明涉及排球训练领域，具体涉及一种数字排球训练系统。

背景技术：

排球是一项十分受欢迎的体育运动，目前，市面上并没有专门针对发球、接球、扣球、移动、起跳等动作标准评估的排球训练系统，大多采用教练当场进行观察指导的模式，或者采用摄像头进行训练视频的采集，然后在结束训练后，教练进行观察与事后的指导，大部分训练者只能靠自我体会与领悟，这种情况导致了接球或扣球等训练的效率极其低下，同时训练动作的不规范，将影响个人运动能力的发挥。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种数字排球训练系统，实现了排球发球、接球、扣球、移动、起跳等动作的自动判定和指导，使用系统自带的三维教学视频的投放功能，可进行教学视频或指导视频的反复播放与学习，大大方便了训练者对于各个动作的反复观摩和理解，提高了训练效率，使得动作更加规范，同时也减轻了教练的工作量。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种数字排球训练系统，具体包括：

视频采集模块，用于进行整个训练过程视频数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到数据处理模块；视频采集模块主要包含架设在电信杆上的一个球体装置，球体装置上均匀安装有N个鱼眼镜头(至少为四个)，所述鱼眼镜头拍摄的视频数据的水平角度和垂直角度均为360°/N的角度，鱼眼镜头采用焦距短、前镜片直径小且呈抛物面状凸出的超广角镜头，每个鱼眼镜头内均带有北斗模块。

运动状态采集模块，通过设置在腰带壳内的加速度计、陀螺仪和磁力计采集人体在训练时的运动状态数据，通过北斗模块发送到动作标准判断模块，并发送到数据库进行存储。

数据处理模块，通过kinect深度传感器进行骨骼信息获取；还用于消除所获得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并计算获取所有骨骼对的角度旋转移动SO3矩阵信息；还用于进行全景视频的拼接，并将拼接完成的视频数据储存于数据库内；而全景视频的拼接包括投影(含柱面投影和球面投影)、图形对齐拼接和畸变校正。

动作标准判断模块，用于将计算所得的骨骼对的角度旋转移动SO3矩阵信息与标准动作数据库内录制的标准动作信息进行比较，如果差距小于某个门限，则认为标准，否则认为不标准；用于将接收到的运动状态采集数据与标准动作数据库内的标准运动状态特征数据进行相似度对比后，输出相似度值，小于90％为不标准。

动作指导建议输出模块，用于根据动作标准判断模块的评估结果进行指导意见的输出，并将输出的指导意见储存在相应的数据库内，通过短信编辑模块发送到对应的训练者的移动终端，可通过无线的方式实现数据的共享。

三维教学模块，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器、六组投影仪和排球动作数据库，面向六通道同步并行图像运算，并予以详细刻画；配套的显示屏，主要用于显示各种采集到的数据，以及人机操作模块调用的数据。

人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据。

训练结果统计模块，用于按月按季度的训练结果统计数据的汇总，方便训练者查询训练情况，主要包含每个动作训练的次数、匹配值、动作纠正指导意见。

中央处理器，用于协调上述模块工作，用于接收人机操作模块输入的各种控制命令，并按照预设的算法发送到指定模块；还用于用户注册、权限管理以及密码修改。

优选地，人机操作模块包括图片输入模块、语音输入模块和文字输入模块。语音输入模块采用麦克风，文字输入模块采用手写板和键盘，图片输入模块采用扫描仪、摄像头或USB接口导入。

本发明具有以下特点与优势：

实现了排球发球、接球、扣球、移动、起跳等动作的自动判定和指导，使用系统自带的三维教学视频的投放功能，可进行教学视频或指导视频的反复播放与学习，大大方便了训练者对于各个动作的反复观摩和理解，提高了训练效率，使得动作更加规范，同时也减轻了教练的工作量。

附图说明

图1为本发明实施案例一种数字排球训练系统的系统框图。

图2为本发明实施例中佩戴设备运动状态信息处理流程图。

图3为本发明实施例中鱼眼镜头视频数据处理流程图。

图4为本发明实施例中骨骼信息处理流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点阐述得更加清晰，以下结合实例对此进行更深一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图4所示，本发明实例提供了一种数字排球训练系统，包括

视频采集模块，用于进行整个训练过程视频数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到数据处理模块；视频采集模块主要包含架设在电信杆上的一个球体装置，球体装置上均匀安装有N个鱼眼镜头(至少为四个)，所述鱼眼镜头拍摄的视频数据的水平角度和垂直角度均为360°/N的角度，鱼眼镜头采用焦距短、前镜片直径小且呈抛物面状凸出的超广角镜头，每个鱼眼镜头内均带有北斗模块。

运动状态采集模块，通过设置在腰带壳内的加速度计、陀螺仪和磁力计采集人体在训练时的运动状态数据，通过北斗模块发送到动作标准判断模块，并发送到数据库进行存储；

数据处理模块，用于通过kinect深度传感器进行骨骼信息获取；还用于消除所获得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并计算获取所有骨骼对的角度旋转移动SO3矩阵信息；还用于进行全景视频的拼接，并将拼接完成的视频数据储存于数据库内；

动作标准判断模块，用于将计算所得的骨骼对的角度旋转移动SO3矩阵信息与标准动作数据库内录制的标准动作信息进行比较，如果差距小于某个门限，则认为标准，否则认为不标准；用于将接收到的运动状态采集数据与标准动作数据库内的标准运动状态特征数据进行相似度对比后，输出相似度值，小于90％为不标准；

动作指导建议输出模块，用于根据动作标准判断模块的评估结果进行指导意见的输出，并将输出的指导意见储存在相应的数据库内，通过短信编辑模块发送到对应的训练者的移动终端；

三维教学模块，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器、六组投影仪和排球动作数据库，面向六通道同步并行图像运算，并予以详细刻画；

人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据；

训练结果统计模块，用于按月按季度的训练结果统计数据的汇总，方便训练者查询训练情况，主要包含每个动作训练的次数、匹配值、动作纠正指导意见；

中央处理器，用于协调上述模块工作，用于接收人机操作模块输入的各种控制命令，并按照预设的算法发送到指定模块；还用于用户注册、权限管理以及密码修改。

本具体实施通过鱼眼镜头获取训练过程视频数据及训练者佩戴的腰带壳内的加速度计、陀螺仪和磁力计采集运动状态信息和kinect深度传感器进行骨骼信息获取，通过数据处理模块，完成噪声干扰和消除骨骼抖动的信息的处理，再将拼接完成的全景视频数据存储在数据库内，然后利用动作标准判断模块，进行训练者运动数据与标准动作信息库相似度的对比，可以实现排球发球、接球、扣球、移动、起跳等动作的自动判定和标准化指导。此外，训练者还可在闲余时段，利用系统自带的三维教学视频的投放功能，进行教学视频或指导视频的反复播放与学习，大大方便了训练者对于各个动作的反复观摩和理解，提高了训练效率，使得动作更加规范，同时也减轻了教练的工作量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。