一种网球挥拍动作定型训练方法和装置与流程

本发明属于体育器械技术领域，特别涉及一种网球挥拍动作定型训练方法和装置。

背景技术：

网球是一种老少皆宜且充满趣味性的体育运动，深受广大人民的喜爱。但是网球对技术水平有着较高的要求，主要体现在网球挥拍的动作上，如果姿势不正确容易导致将球打飞或者不能将球打到理想的位置上甚至手腕受伤的现象发生，这对新手来说很不友好。

当前，网球挥拍的学习方式主要为：专业的网球老师录制讲解视频，上传网络，网球爱好者可以通过视频进行动作的模仿，很少有相应的辅助设备。视频学习具有局限性，学习者在模仿的过程中，只能用凭感觉判断自己动作是否标准，导致不标准的动作很难被练习者发现，不利于动作的矫正。

技术实现要素：

面向广大网球新手，本发明提出一种网球挥拍动作定型训练方法和装置，该方法适用于打网球时最主要的一种动作类型，能够使网球新手完成标准挥拍动作的定型，在提高网球技巧的同时又可避免受伤现象的发生。

本发明提出的一种网球挥拍动作定型训练方法，包括：

通过安装在网球拍顶端的传感器获得在挥拍动作中练习者的网球拍挥的轨迹，所述轨迹是在练习者的一个挥拍动作中，通过安装在网球拍顶端的传感器，获得在世界坐标系中i个点的坐标pz(xz,yz,zz)，将i个点进合行拟获得一条三维挥拍轨迹，将该三维轨迹投射得到一条二维轨迹，此时二维轨迹中点的坐标记为pi(xi,yi)，将该二维轨迹作为原始运动轨迹，便于显示；

选取原始轨迹中两个关键标志点pa(xa,ya)和pb(xb,yb)，通过两个标志点截取原始运动轨迹，得到一段有效的运动轨迹；

对有效轨迹进行处理；

比较有效轨迹和标准轨迹的相似度，所述标准轨迹为预置模板，标准轨迹点的坐标记为pw(xw,yw)，标准轨迹起点位于世界坐标系的原点处；

将有效运动轨迹和对应的标准轨迹以及相似度显示于屏幕上，练习者通过不断提高相似度，达到动作定型的目的。

在上述选取原始轨迹中两个关键标志点，通过两个标志点截取原始运动轨迹得到一段有效的运动轨迹，包括：

对原始轨迹中所有点的纵坐标进行比较，选择纵坐标最大的点为轨迹的终点，并作为第一标志点pa(xa,ya)，即max(yi)＝ya，ya对应的点pa(xa,ya)为第一标志点；

从第一标志点按照时间顺序逆推，最先出现的拐点为轨迹起始点，作为第二标志点pb(xb,yb)，即从第一标志点按照时间顺序逆推，对相邻两点纵坐标进行比较，出现yi＞yi+1时，比较结束，此时yi+1对应的点pb(xb,yb)为第二标志点；

截取第一标志点与第二标志点之间的轨迹作为有效轨迹。

在所述对有效轨迹处理包括：

对有效轨迹进行移动处理，具体为对有效轨迹中所有点pi(xi,yi)的横坐标与纵坐标的值分别与第二参考点pb(xb,yb)的横、纵坐标值对应相减，即p'i(xi-xb,yi-yb)，得到移动后的有效轨迹点的坐标p'i(x'i,y'i)，使得有效轨迹中起始点与标准轨迹的起点重合，即与世界坐标原点重合，此时，第一标志点为p'a(x'a,y'a)，第二标志点为p'b(x'b,y'b)；

之后对有效轨迹进行伸缩处理，轨迹伸缩是基于预置的标准轨迹末端点pn(xn,yn)以及第一标志点p'a(x'a,y'a)进行的，目的是使轨迹伸缩使得第一参考点与标准轨迹末端重合，所述标准轨迹为预置模板，轨迹起点位于坐标系的原点处，具体为对有效轨迹中所有点p'i(x'i,y'i)的横、纵坐标分别乘一个系数，横坐标所乘的系数为纵坐标所乘的系数为记经过轨迹伸缩处理点的坐标为p"i(x"i,y"i)，第一标志点坐标为p"a(x"a,y"a)，第二标志点为p"b(x"b,y"b)，该过程解决了由于每个人体型不同，导致球拍挥动产生的轨迹长短不一的问题，便于相似度比较。

在上述比较有效轨迹和标准轨迹的相似度，包括：

从原点处起，在横坐标上等距取50个点，分别取对应标准轨迹点的纵坐标的值yw，对应有效轨迹点的纵坐标值y"i；

根据所取标准轨迹点的坐标以及有效轨迹的坐标，利用误差公式计算两者的相似度，所述误差公式具体为公式计算结果为练习者挥拍轨迹与标准轨迹的相似度。

本发明所涉及的装置包括：

羽毛球拍，用于用户进行挥拍动作练习；

传感器，用于获得球拍的运动信息；

信号接收器，用于接收传感器采集到的信息；

pc机，用于将接收器中的信息进行处理，并显示最终的结果，供练习者使用。

由上述技术方案可知，网球挥拍过程中，通过球拍顶端的传感器获取网球拍的原始运动轨迹，在原始数据中通过两个标志点进行轨迹截取，之后对有效轨迹进行移动、伸缩处理，使得有效轨迹的第二标志点与标准轨迹起点重合，有效轨迹的第二参考点与标准轨迹终点重合，在x轴方向等距取50个点，分别取对应横坐标下，标准轨迹的纵坐标以及比较轨迹纵坐标，最后利用误差公式计算标准轨迹和比较轨迹的相似度。将有效轨迹和比较轨迹以及相似度具体呈现在屏幕上，纠正练习者错误的挥拍动作，通过不断提高练习者挥拍动作与标准动作的相似度，进而达到挥拍动作定型训练的目的。

附图说明

图1网球挥拍动作示意图；

图2网球挥拍动作定型训练方法流程图；

图3原始轨迹示意图；

图4截取原始轨迹得到有效轨迹流程图；

图5标志点示意图；

图6有效轨迹轨迹处理流程图；

图7标准轨迹与变换后的有效轨迹示意图；

图8相似度比较流程图；

图9选取比较点流程图；

图10选取比较点示意图；

图11网球挥拍动作定型练习装置示意图。

具体实施方式

结合附图，将具体介绍本发明的特征以及实施方式。

一种的网球挥拍动作定型训练方法，主要针对一种特定的挥拍动作，具体挥拍过程，如图1所示。

一种网球挥拍定型训练方法，在一个实施例中，具体的，该网球挥拍动作训练方法流程如图2所示，包括：

步骤21，轨迹获取，得到练习者的挥拍的原始轨迹；

步骤22，截取原始轨迹得到有效轨迹，由于得到的轨迹包括了准备阶段以及收拍阶段，准备和收拍并非是关键的练习动作，因此需要对原始轨迹进行截取得到有效轨迹；

步骤23，轨迹处理，由于每个人体型不一，导致球拍挥动产生的轨迹长短不一，因此需要对有效轨迹进行处理，包括轨迹移动处理与轨迹伸缩处理；

步骤24，相似度比较，通过有效轨迹和标准轨迹之间的相似度比较判定练习者挥拍动作是否标准；

步骤25，显示结果，将有效轨迹和比较轨迹以及相似度具体呈现在屏幕上，纠正练习者错误的挥拍动作，通过不断提高练习者挥拍动作与标准动作的相似度，进而达到定型的目的。

在一个实施例中，步骤21的具体实施方式是，通过安装在网球拍顶端的传感器，获得在世界坐标系中i个点的坐标pz(xz,yz,zz)，将i个点进合行拟获得一条三维挥拍轨迹，将该三维轨迹投影到平面得到二维轨迹，此时二维轨迹中点的坐标记为pi(xi,yi)，将该二维轨迹作为原始运动轨迹，目的是便于显示，所述原始轨迹如图3所示，主要包括：

准备阶段31，该阶段由于手部颤抖，得到轨迹为一段不规则的曲线；

挥拍阶段32，该阶段为挥拍的关键动作；

收拍阶段33，挥拍动作完成，球拍收回。

在一个实施例中，步骤22的具体实施方式是通过截取原始运动轨迹中的两个标志点得到一段有效的运动轨迹完成的，流程如图4所示，所述原始运动轨迹中两个标志点如图5所示，包括：

步骤41，获取第一标志点，检测程序对原始轨迹中所有点pi(xi,yi)的纵坐标yi进行比较，选择纵坐标最大的点为轨迹的终点，并作为第一标志点pa(xa,ya)，即max(yi)＝ya，ya对应的点pa(xa,ya)为第一标志点；

步骤42，从第一标志点按照时间顺序逆推，最先出现的拐点为轨迹起始点，作为第二标志点pb(xb,yb)，即从第一标志点按照时间顺序逆推，对相邻两点纵坐标进行比较，出现yi＞yi+1时，比较结束，此时yi+1对应的点pb(xb,yb)为第二标志点；

步骤43，截取原始轨迹得到有效轨迹，取第一标志点pa(xa,ya)与第二标志点pb(xb,yb)之间的轨迹作为有效轨迹。

在一个实施例中，步骤23轨迹处理的实施流程如图6所示，包括：

步骤61，对有效轨迹进行移动处理，具体为对有效轨迹中所有的点pi(xi,yi)横坐标与纵坐标的值分别与第二参考点pb(xb,yb)横、纵坐标值对应相减，即p'i(xi-xb,yi-yb)，得到移动后的有效轨迹点的坐标p'i(x'i,y'i)，使得有效轨迹中起始点与标准轨迹的起点重合，即与世界坐标原点重合，此时，第一标志点为p'a(x'a,y'a)，第二标志点为p'b(x'b,y'b)；

步骤62，轨迹伸缩处理，轨迹伸缩是基于预置的标准轨迹末端点pn(xn,yn)以及第一标志点p'a(x'a,y'a)进行的，目的是使轨迹伸缩使得第一参考点与标准轨迹末端重合，所述标准轨迹为预置模板，轨迹起点位于坐标系的原点处，具体为对有效轨迹中所有点p'i(x'i,y'i)的横、纵坐标分别乘一个系数，横坐标所乘的系数为纵坐标所乘的系数为记经过轨迹伸缩处理点的坐标为p"i(x"i,y"i)，第一标志点坐标为p"i(x"a,y"a)，第二标志点为p"b(x"b,y"b)，该过程解决了由于每个人体型不同，导致球拍挥动产生的轨迹长短不一的问题，便于相似度比较。

有效轨迹处理后与标准轨迹示意图如图7所示。

在一个实施例中，步骤24的具体流程图如图8所示，主要包括：

步骤81，选取比较点，所述比较点是在标准轨迹和有效轨迹上均匀选取的；

步骤82，计算相似度，所述计算相似度依据的是根据误差计算公式而来。

在上一个实施例中，步骤71的具体流程图如图9所示，主要包括：

步骤91，从原点处，在x轴上等距选取50个点，依据的计算公式为

步骤92，在有效轨迹中，根据50个横坐标的值确定对应点的纵坐标；

步骤93，在标准轨迹中，根据50个横坐标的值确定对应点的纵坐标。

最终结果如图10所示。

在上一个实施例中，步骤82的计算相似度是根据误差公式计算的，具体为公式计算结果为练习者挥拍轨迹与标准轨迹的相似度。

最后将有效轨迹和比较轨迹以及相似度具体呈现在屏幕上，纠正练习者错误的挥拍动作，通过不断提高练习者挥拍动作与标准动作的相似度，进而达到定型的目的。

本发明所涉及的装置如图11所示，包括：

羽毛球拍111，用于用户进行挥拍动作练习；

传感器112，用于获得球拍的运动信息；

信号接收器113，用于接收传感器采集到的信息；

pc机114，用于将接收器中的信息进行处理，并显示最终的结果，供练习者使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书描述的只是发明的原理，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些发明和改进都属于要求保护的范围内。