专利名称：跳水自动跟踪拍摄和视频反馈方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及运动辅助训练方法及训练辅助设备，尤其是涉及专业竞技 跳水训练中，跟踪拍摄运动员跳水动作，并在运动员出水后即刻回放动 作的视频反馈的辅助训练方法及训练辅助设备。
背景技术：
反馈是控制工程中的一个概念。在控制系统中，对某一特定系统输入 某种控制信号，便可以得到某种输出，输入不同的控制信号可以得到不 同的输出效果。
反馈分为正反馈与负反馈两种，反馈的效果使输出偏差减小从而更接 近稳定值的称谓负反馈。
随着反馈现象在生物体内的不断发现和人们对反馈现象了解的加深， 反馈技术逐渐被应用在生物体，尤其是人自身上，这样便产生了反馈技 术的一门子学科一一生物反馈。
在跳水训练中，运动员也可以看作是一个控制系统。其输入信号是运 动员发出的肢体动作，比如起跳时的发力大小、发力方向、空中连接、 打开等动作的时机等等，而其输出就是动作完成的质量，如腾空高度， 起跳角度，动作节奏，入水角度，以及压水花的效果等。这样一个控制 系统，其最大的特定就是输入的不可知性。运动员首先需要寻找什么样 的输入才能达到最好的输出效果，其次要不断增强自己以使自己具备发 出这种输入的能力，最后还要使输入能够稳定在这个最佳值上，这些也 就是一个跳水运动员多年训练的目的。
为了帮助运动员稳定输入，也就是稳定动作，教练员需要给运动员讲 动作，运动员的肢体动作输入、人体系统、动作效果输出、加上教练员 的语言反馈四个部分就组成了一个完整的运动训练负反馈控制系统。然而，同样是负反馈系统，还有一个工作效率的问题。什么样的负反馈能
够使系统最快速的达到稳定。虽然已知现有的跳水训练方法可以训练出
高水平的运动员，然而更让人关注的问题是系统的进一步优化。有没有
可能使训练的时间更加縮短，训练的成本更加降低，训练的成才率更加
提高呢。为了解决这些问题，同样方法是多样的，其中在理论上和各项
应用中都得到广泛证实的方法，那就是改善反馈效果，加大"反馈系数"。
结合跳水项目的训练实际，也就是让运动员更加清楚地知道自己动作完
成的效果，与标准动作的差距在哪里。这样就能使运动员更加有目的的
调整输入，以获得最佳的输出。
现有跳水训练控制系统中，反馈工作是由教练员借由讲动作的过程完
成的。这个过程，首先需要教练员观察运动员的动作，再将运动员的肢 体动作与标准动作的差别以及运动员的动作效果在心里加工成语言和文
字信息，再通过说话将这些信息传达给运动员。运动员得到这些语言信 息后，需要在大脑中加以分析，重新还原成图像信息。这个过程中，不 论是教练员的观察，还是教练员的语言表达，还是运动员的理解，任何 一个环节出现问题，都会导致反馈失败，或者反馈信息有误，使系统的 正常工作受到干扰。比如教练员看动作没看清，或者教练员自己对动作 的理解不正确，或者教练员表达能力和表达方式不合适，或者运动员理 解力有限，又或者运动员对教练员不信任等等，都会影响到反馈的效果。 因此，如果能够有一种更加直接可靠的反馈方式，将会有效的提升使整 个系统的性能。
跳水视频反馈技术就是在这样一种背景下所产生的，该反馈技术的关 键是对跳水动作的自动跟踪拍摄这样一个技术难题，该技术的实现使得 我们可以精确的再现跳水运动员的空中动作，并让运动员在出水时即能 亲眼看到自己的动作视频。这样，系统输出不经任何中间环节，直接被 反馈给运动员，系统的控制效果因此得以提升。
现有的跳水跟踪技术采用摄像机沿滑轨随运动员同时自由下落的方法，在跳台边竖直安装一条全封闭滑轨，滑轨从十米台高度一直插入水 底。运动员起跳的同时，安装在滑轨内的摄像机也同步自由下落，跟拍 运动员的空中动作。然而，这套跟踪方案有几点不足
1、 摄像机下落的启动需要人工控制；
2、 整套设备成本和维护费高昂，所以只能用于大型比赛电视转播， 不能用于日常训练；
3、 该设备安装困难，只有在场馆建设前就规划好，在盖馆时就安装 好这套设备，那些没有安装这套设备的场馆无法再另行添置；
4、 该设备拍摄角度与裁判员和教练员观察的角度不同，用于电视转 播没有问题，而用于日常训练可能会造成一定视差。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能够跟踪拍摄运动员跳水动作，并延时回 放的视频反馈的辅助训练方法及训练辅助设备。精确的再现跳水运动员 的空中动作，并让运动员在出水时即能亲眼看到自己的动作视频，输出 不经任何中间环节，直接被反馈给运动员，使训练效果得以提升。
本发明提出一种跳水自动跟踪拍摄和视频反馈方法，其特征在于包括 步骤
(1) 准确获取运动员起跳时刻；
(2) 根据运动员的设置，获取运动员达到最高点的延时时间；
(3) 将运动员从最高点以后的运动按自由落体运动规律预测运动员 的空中位置，实施跟踪拍摄；
(4) 将所拍摄的动作视频在延时数秒后通过投影仪播放，使运动员 在第一时间看到自己的动作效果。
在步骤1中运动员起跳时刻的获取是通过在跳台两侧分别设置激光 管排和光敏管排，根据运动员对激光的遮挡情况判断运动员起跳时刻。
在步骤3中，所述实施跟踪拍摄的摄像机的触发时刻是根据运动员起 跳时刻加上延时时间确定或根据运动员起跳时手动触发。所述根据运动员对激光的遮挡情况判断运动员起跳时刻的确定方法
是
(1) 若光束全通，则判断此刻跳台端无人；
(2) 当最接近的激光管被遮挡，表示此刻有人进入台端范围；
(3) 当光束再次全部导通，表明人体己经离开台端位置，此时运动 员完成起跳；
(4) 若光路全通前的最后状态是第1束光线被遮挡，其余光路导通， 则判断为运动员没有起跳，而是从台端退回。
所述步骤3中的实施跟踪拍摄，在需要跟踪多个跳台中未安装能够确 定起跳时刻的装置的跳台或跟踪某些无法确定起跳时刻的跳水动作时， 根据手动触发的方式确定起跳时刻实施跟踪拍摄。
本发明还提出一种跳水自动跟踪拍摄和视频反馈系统，包括
一传感单元，由激光管排、光敏管排和信号处理器组成，所述激光管
排和光敏管排在跳台两侧分别对应设置；
一主控单元，包括主控制器、步进电机和摄像头，其中主控制器确定 步进电机转动时序，在接收到所述信号处理器发出的触发信号后，按预 定的时序驱动步进电机，所述步进电机包括水平步进电机和俯仰步进电 机，带动所述摄像头对运动员跟踪拍摄；
一显示单元，由计算机、投影仪和投影幕组成，其中，所述计算机将 视频信号在内存内暂时缓存，在延时若干秒后将延时视频读出，发送给 投影仪。
所述信号处理器设置有操作面板，该操作面板上有延时时间调节键、 延时时间显示、光敏管状态指示灯、工作状态指示灯、唤醒键、无线信 号状态指示灯；其中，光敏管状态指示灯对应光敏管排的光敏管，工作 状态指示灯分别为表示空闲状态绿灯，表示处于准备状态的黄灯和表示 忙碌状态的红灯。
所述主控单元的机械结构包括一机架，由底板(25)、背板(7)、
一框架，由两个水平板(8， 24)、垂直轴(9， 21)、上下横框(10， 19)和左右垂直板(17， 18)组成，两个水平板(8， 24) —端分别上下 平行固定在所述背板(7)上，另一端安装垂直轴(9， 21)，所述水平 步进电机安装在下水平板的上表面，所述俯仰步进电机安装于右垂直板 (18)的外表面；
相互啮合的齿轮(22)和齿轮(24)，齿轮(22)固定在垂直轴(21) 上，齿轮(24)安装在所述水平步进电机的转轴上；
相互啮合的齿轮(20)、齿轮(16)和齿轮(11)，其中齿轮(20) 固定于俯仰步进电机转轴上，所述摄像头通过水平短轴(12)和齿轮轴 (13)固连在齿轮(11)上，所述齿轮(11)的转轴轴线通过摄像头镜 头重心。
所述主控单元设置有遥控器，通过该遥控器可以设定目标高度、目标 距离、拍摄高度，并具有上下左右移动镜头和手动跟踪功能。
所述计算机的视频反馈软件具有即时视频图像窗口和程序主窗两个 运行窗口，即时视频图像窗口显示实时视频，用于投影清晰度调节，摄 像头方向调节；程序主窗口显示延时若干秒后的视频图像。
图1是本发明的跳水自动跟踪拍摄视频反馈系统的系统构成框图； 图2是传感单元和信号处理盒构成示意图； 图3是信号处理盒操作面板示意图； 图4是信号盒状态转换框图； 图5是主控单元组成框图； 图6是主控单元机械结构示意图； 图7是显示单元系统示意图。
具体实施例方式
跳水自动跟踪拍摄视频反馈系统(以下简称本系统)，是专用于专业竞技跳水训练中，跟踪拍摄运动员跳水动作，并在运动员出水后即刻回 放动作视频的训练辅助设备。
本系统能够在全自动工作方式下，准确获取运动员起跳时刻，按自由 落体运动规律预测运动员的空中位置，并实施跟踪拍摄。所拍摄的动作 视频在延时数秒后通过投影仪播放，方便运动员在第一时间看到自己的 动作效果。全部工作过程系自动完成，无需人工干预。
本系统基于生物视觉反馈原理而设计。在运动员完成动作后立即播放 该动作的视频录像，可以有效的帮助运动员对自己的起跳质量、空中姿 态等形成直观的认知，提高训练质量，縮短训练周期。
下面，结合附图详细说明本发明的实施例。
图1是本发明的跳水自动跟踪拍摄视频反馈系统的系统组成框图；如 图所示，本系统由传感单元，主控单元与显示单元构成。
传感单元安装于运动员起跳位置处。包括激光管排、光敏管排和信号 处理器；该单元负责采集运动员跑台、站台、起跳信号，并通过无线射 频天线将该信息发送给主控单元的主控制器。同时，使用者可改变传感 单元信号发送延时时间，以适应不同运动员的不同起跳高度。
主控单元包括主控制器、电机和摄像头；主控制器根据预先输入的目 标高度、目标距离、拍摄高度，按自由落体运动规律计算出跟踪拍摄策 略，并转化为电机转动时序。在接收到传感单元发出的起跳信号后，主 控单元的主控制器立即按预定的时序驱动电机，带动摄像头进行变加速 转动，跟踪运动员下落轨迹，拍摄其空中动作。运动员入水后，主控制 器再将摄像头转回原位，准备下一次跟踪。
显示单元由计算机、投影仪和投影幕组成。计算机通过无线影音传输 模块接收摄像头拍摄到的视频信号，并将视频信号在计算机的内存内暂 时缓存。在延时若干秒后将延时视频读出，发送给投影仪，投影仪再将 动作视频投射在投影幕上，供运动员与教练员观看。
图2是传感单元构成示意图；该传感单元的作用是判断运动员的起跳时刻，并在运动员起跳至抛物线顶点时给出触发信号，触发主控单元带 动摄像头转动。如图2所示，传感单元的构成如下
传感单元由激光管排，光敏管排，与信号处理器组成。激光管排发 射8束平行红光，分别射入光敏管排的8个接收孔内；光敏管排感受光 信号，并将其转化为电信号，传入信号处理器内。
激光管排、光敏管排利用夹具下的紧定螺钉，面对面安装于跳台台头
两侧。激光管排、光敏管排依次从跳台后方向跳台前方按照1-8的编号 顺序排列，其中6号激光管与台端平齐，7、 8号激光管伸出台外。
从激光管排的激光管发出的光线应准确的照入光敏管排的光敏管的 接收孔中，激光管的光束并不是绝对的一条线，而是有一个微小散色角 的锥体。激光管在被安装进仪器之前首先要对它进行校正，校正的内容
是让它在3米左右的距离处能发散到比光敏管接收孔略大的光斑，这样只
要它的光斑覆盖在接收孔上，即为有效接收。
如果光束照射出现偏差则需要对激光管进行校准调节，每枚激光管 利用紧固调节装置控制光照方向。同时在信号处理器上有对应的指示灯，
与8枚光敏管状态一一对应，用于指示光敏管通断状态，可以作为调节 指示。
传感单元对运动员动作的判断和处理方法如下
1. 若8束光线全通，则表示此刻台端无人，全通状态持续2秒后， 除激光管排的第l枚激光管点亮外，其余激光管熄灭；
2. 当第l号激光管被遮挡，表示此刻有人进入台端范围，此时全部 8枚激光管再次点亮，由于人体遮挡，8路光线不能全部射入光敏管排的 接收孔中；
3. 当8条光路全部导通时，表明人体已经离开台端位置，此时运动 员完成起跳；
4. 若光路全通前的最后状态是第1束光线被遮挡，其余光路导通， 则判断为运动员没有起跳，而是从台端退回。5. 从运动员起跳到达到抛物线顶点的时间随不同运动员、不同动作 的起跳高度而异，因此在处理器上设置有延时时间设置功能。运动员可 以根据对自己起跳高度的预期，设定适合自己的延时时间。
6. 从运动员起跳时刻，经过上抛时间的延时后，信号处理器利用无 线天线发出启动信号，触发主控制器开始跟踪运动员的空中动作。
主控制器自动跟踪有一个必不可少的条件是，要有触发信号。跳水中 有一类动作，6组，臂立跳水，是用手支撑起跳，这类动作起跳时刻的判 断与广5组站立起跳的判断有较大差异，目前对这类动作的跟踪需要手动 给出触发信号，该手动触发信号通过遥控器实现，遥控器发出的信号即 可完成主控制器的触发动作。
此外，通常传感单元只安装在一个跳台上，实际训练中一个场馆内 可能有多个跳台，如果用户需要跟踪未安装传感单元的跳台上的动作， 或传感单元失灵时，都需要使用手动跟踪。
图3是信号处理器操作面板示意图；操作面板设置有延时时间调节键
1、延时时间显示2、光敏管状态指示灯3、工作状态指示灯4、唤醒键5、 无线信号状态指示灯6。其中，光敏管状态指示灯有8个，对应光敏管排 的8个光敏管，工作状态指示灯有3个，分别为绿灯、黄灯和红灯。
图4是信号盒状态转换框图；通过图4说明信号处理器操作方法如下
(1) 将信号处理器的电源打开；
(2) 按操作面板左侧的唤醒键5，进入等待状态，第1束激光管点亮， 其余激光管熄灭，面板上的绿灯亮；
(3) 运动员调整延时时间以适应自己的起跳高度；
(4) 运动员接近台端，当遮挡第l束激光时，全部8束激光都点亮， 进入工作状态，面板上的黄灯亮；
(5) 若运动员从台端退回，则回复等待状态，面板上的上绿灯亮，可 进行下一次起跳；
(6) 若运动员起跳，面板上红灯亮，直到再次绿灯亮时即可进行下一次起跳；
(7) 进入等待状态3秒钟无信号，进入节电状态，有触发信号，再次 进入工作状态；
(8) 等待状态持续l分半钟后，自动进入休眠状态，面板与激光管全 部关闭，等待唤醒键5被按下。
图5是主控单元组成框图；各个组成部分封装于一个主机箱内，可以 通过遥控器控制。主控单元的无线接收模块接受传感单元发出的启动信 号并传给主控制器，运算模块通过预设的目标高度，目标距离，与拍摄 高度，按自由落体运动规律计算出跟踪拍摄所需的转动规律，通过两个 驱动器控制电机的转动。电机包括水平步进电机和俯仰步进电机，两个 驱动器分别控制水平步进电机和俯仰步进电机，驱动摄像头进行变加速 转动，跟踪拍摄跳水运动员。摄像头拍摄的视频数据通过无线视频发射 器传送到显示单元。
主控单元的状态指示灯分别为
绿灯表示空闲状态，主控单元响应各种控制信号；
黄灯准备状态，传感单元检测到有人站立于台端，或主控单元处于 手动跟踪档位；
红灯忙碌状态，摄像头正在跟踪拍摄运动员，或主控单元正在重新 计算跟踪规律。此时系统将不响应任何操作。
图6是主控单元机械结构示意图；其动作方式如下
主控单元机械结构具有两个水平板8和23，平行安装在背板7上，水平 步进电机安装在水平板23的上表面，水平步进电机的转轴固定有齿轮22。 当水平步进电机转动时，齿轮22带动齿轮24转动，进而带动水平板8与水 平板23之间的所有结构一齐转动，固定在齿轮ll上的摄像头的镜头也随 之做水平转动。
俯仰步进电机安装于右垂直板18的外表面，齿轮20固定于俯仰步进电 机转轴上。当俯仰步进电机转动时，齿轮20带动齿轮16，再带动齿轮ll，摄像头的镜头固连在齿轮ll上，齿轮ll转轴轴线通过镜头重心，齿轮ll 转动时，带动镜头做俯仰转动。
主控单元的工作状态由遥控器输入控制。主控单元数码管显示菜单 共有6项，按动遥控器设定键可依次显示各项菜单。
目标高度H设定，显示的数值以字母H打头，此时按动遥控器调节 键可修改数值。
目标距离L设定，显示的数值以字母L打头，此时按动遥控器调节键
可修改数值。
拍摄高度C设定，显示的数值以字母C打头，此时按动遥控器调节键 可修改数值。
上下移动镜头，显示的镜头上下移动标记，此时按动遥控器调节键可 使镜头上下缓慢移动。
左右移动镜头，显示的镜头左右移动标记，此时按动遥控器调节键可 使镜头左右缓慢移动。
手动跟踪，显示的数值以字母H打头，此时按动遥控器调节键，镜头 立即进行跟踪运动，手动跟踪状态下黄灯常亮。
摄像头跟踪转动的运动规律来源于主控制器对目标高度H，目标距离 L，以及拍摄高度C三个参数的计算。
目标高度H指运动员起跳抛物线顶点距水平面的垂直高度。在10米跳 台跳水中，可设置为11.0米左右。
目标距离L为运动员所在位置与摄像头所在位置之间的水平距离。 拍摄高度C为摄像头距水平面的垂直高度，当摄像头放置于仪器推车 上时，此高度约为l.O米。
摄像头跟踪跳水运动员下落的转动规律由此三参数计算得出。参数改 变后主控单元会进入计算状态，重新计算跟踪规律。此时主控单元红灯 亮，数码管菜单显示进度条指示计算进度。
拍摄距离L有时较难确定，需要通过测量与计算得出。在测量时，首先量出跳台端部正中距离摄像头所在位置的纵向距离Ll，再测量出跳台 端部距离摄像头的横向距离L2。根据勾股定理可算出L的长度。
确定参数后，步进电机旋转速度与驱动脉冲的频率成正比，从俯仰步
进电机到镜头的机械减速比是20，这样任一时刻只需按一定频率发生脉
冲信号驱动步进电机按预定速度转动就可以了。
实际编程上，将每一个脉冲的发生时间都计算出来，生成了一个脉冲 发送的时间表，每到一个时间就发生一次脉冲。
摄像头初始位置的调节是通过遥控器按上述方法手动完成，遥控器输 入指令，主控制器驱动步进电机带动摄像头转动，使摄像头对准跳台前 端上方运动员起跳达到的最高点附近。
镜头清晰度调节是通过调节镜头的视野、对焦、光圈等完成。如需要 调节镜头对焦、视野或光圈大小，可先取下主控单元的球罩，参照计算 机显示的即时图像，转动镜头上的对应调节环进行调节。
显示单元构成如图7所示。
显示单元通过无线视频接收器接收摄像头拍摄到的视频数据，无线视 频接收器的视频采集卡将模拟信号转化为数字信号，导入计算机内。计 算机将其转化为显示格式，并暂时保存在内存中，在延时若干秒(用户 设定)后，再将内存中的数据读出，并发送给投影仪，最后投影仪将视 频图像投射在投影幕上，供运动员与教练员观看。
无线视频接收器上电即启动，按动其面板上的频道选择键可以改变接
收频道。本系统选择使用c频道。
计算机启动完成30秒后，计算机上的视频反馈软件将自动运行，也可 以点击桌面上的"视频反馈"图标运行软件。
视频反馈软件运行后出现两个窗口即时视频图像窗口和程序主窗口。 即时视频图像是在左上方的小窗口，用于投影清晰度调节，摄像头方向 调节等，调节完成后即可关闭该窗口。
用户在进行上述调节时需要边调边看效果，这时就不能看延时视频了，因为延时视频要在若干秒后才会有变化，所以程序设置即时视频图 像窗口显示实时视频，便于调节。
右下方的大窗口为程序主窗口，显示延时若干秒后的视频图像。双击 该窗口中央可令其全屏显示。若延时时间不合适可点击"操作"菜单， 再点击"延时视频高宽"菜单，在弹出对话框中修改缓存帧数至合适长 度即可。
投影仪的调节依不同的生产厂家与型号而异。 一般来说不外乎信号源 选择与显示效果调节两步。在使用具备自动选择信号源功能投影仪时， 只需按自动选择键即可，手动信号选择的投影仪则需手动切换到RGB输 入状态。总之，只要投影中出现了电脑图像即可。显示效果调节主要是 指显示大小与显示对焦， 一般投影仪镜头处都有这两个调节环，利用他 们使投影幕上的图像清晰可见。
其他设定如显示亮度，对比度，画面梯形度等亦可利用投影仪菜单调 节， 一般来说使用其默认设置即可，具体调节方法因投影仪而异，请参 照投影仪使用说明进行调节。
权利要求
1.一种跳水自动跟踪拍摄和视频反馈方法，其特征在于包括步骤(1)准确获取运动员起跳时刻；(2)根据运动员的设置，获取运动员达到最高点的延时时间；(3)将运动员从最高点以后的运动按自由落体运动规律预测运动员的空中位置，实施跟踪拍摄；(4)将所拍摄的动作视频在延时数秒后通过投影仪播放，使运动员在第一时间看到自己的动作效果。
2. 根据权利要求1所述的跳水自动跟踪拍摄和视频反馈方法，其特 征在于，在步骤1中运动员起跳时刻的获取是通过在跳台两侧分别设置 激光管排和光敏管排，根据运动员对激光的遮挡情况判断运动员起跳时 刻。
3. 根据权利要求1所述的跳水自动跟踪拍摄和视频反馈方法，其特 征在于，在步骤3中，所述实施跟踪拍摄的摄像机的触发时刻是根据运 动员起跳时刻加上延时时间确定或根据运动员起跳时手动触发。
4. 根据权利要求2所述的跳水自动跟踪拍摄和视频反馈方法，其特 征在于，所述根据运动员对激光的遮挡情况判断运动员起跳时刻的确定 方法是(1) 若光束全通，则判断此刻跳台端无人；(2) 当最接近的激光管被遮挡，表示此刻有人进入台端范围；(3) 当光束再次全部导通，表明人体已经离开台端位置，此时运动 员完成起跳；(4) 若光路全通前的最后状态是第1束光线被遮挡，其余光路导通， 则判断为运动员没有起跳，而是从台端退回。
5. 根据权利要求1所述的跳水自动跟踪拍摄和视频反馈方法，其特 征在于，所述步骤3中的实施跟踪拍摄，在需要跟踪多个跳台中未安装能够确定起跳时刻的装置的跳台或跟踪某些无法确定起跳时刻的跳水动 作时，根据手动触发的方式确定起跳时刻实施跟踪拍摄。
6. —种跳水自动跟踪拍摄和视频反馈系统，其特征在于包括 一传感单元，由激光管排、光敏管排和信号处理器组成，所述激光管排和光敏管排在跳台两侧分别对应设置；一主控单元，包括主控制器、步进电机和摄像头，其中主控制器确定 步进电机转动时序，在接收到所述信号处理器发出的触发信号后，按预 定的时序驱动步进电机，所述步进电机包括水平步进电机和俯仰步进电机，带动所述摄像头对运动员跟踪拍摄；一显示单元，由计算机、投影仪和投影幕组成，其中，所述计算机将 视频信号在内存内暂时缓存，在延时若干秒后将延时视频读出，发送给 投影仪。
7. 根据权利要求6所述的跳水自动跟踪拍摄和视频反馈系统，其特征在于，所述信号处理器设置有操作面板，该操作面板上有延时时间调 节键、延时时间显示、光敏管状态指示灯、工作状态指示灯、唤醒键、无线信号状态指示灯；其中，光敏管状态指示灯对应光敏管排的光敏管， 工作状态指示灯分别为表示空闲状态绿灯，表示处于准备状态的黄灯和 表示忙碌状态的红灯。
8. 根据权利要求6所述的跳水自动跟踪拍摄和视频反馈系统，其特征在于，所述主控单元的机械结构包括一机架，由底板(25)、背板(7)、一框架，由两个水平板(8， 24)、垂直轴(9， 21)、上下横框(10， 19)和左右垂直板(17， 18)组成，两个水平板(8， 24) —端分别上下 平行固定在所述背板(7)上，另一端安装垂直轴(9， 21)，所述水平 步进电机安装在下水平板的上表面，所述俯仰步进电机安装于右垂直板 (18)的外表面；相互啮合的齿轮(22)和齿轮(24)，齿轮(22)固定在垂直轴(21) 上，齿轮(24)安装在所述水平步进电机的转轴上；相互啮合的齿轮(20)、齿轮(16)和齿轮(11)，其中齿轮(20)固定于俯仰步进电机转轴上，所述摄像头通过水平短轴(12)和齿轮轴 (13)固连在齿轮(11)上，所述齿轮(11)的转轴轴线通过摄像头镜头重心。
9. 根据权利要求5所述的跳水自动跟踪拍摄和视频反馈系统，其特 征在于，所述主控单元设置有遥控器，通过该遥控器可以设定目标高度、 目标距离、拍摄高度，并具有上下左右移动镜头和手动跟踪功能。
10. 根据权利要求5所述的跳水自动跟踪拍摄和视频反馈系统，其特 征在于，所述计算机的视频反馈软件具有即时视频图像窗口和程序主窗 两个运行窗口，即时视频图像窗口显示实时视频，用于投影清晰度调节， 摄像头方向调节；程序主窗口显示延时若干秒后的视频图像。
全文摘要
本发明涉及一种跳水自动跟踪拍摄和视频反馈方法及其系统，包括准确获取运动员起跳时刻，根据运动员的设置，获取运动员达到最高点的延时时间，将运动员从最高点以后的运动按自由落体运动规律预测运动员的空中位置，实施跟踪拍摄，最后将所拍摄的动作视频在延时数秒后通过投影仪播放，使运动员在第一时间看到自己的动作效果。该系统包括传感单元，由激光管排、光敏管排和信号处理器组成；主控单元，包括主控制器、步进电机和摄像头；显示单元，由计算机、投影仪和投影幕组成。本发明能精确的再现跳水运动员的空中动作，并让运动员在出水时即能亲眼看到自己的动作视频，输出直接被反馈给运动员，使训练效果得以提升。
文档编号H04N7/18GK101370125SQ20071014398
公开日2009年2月18日 申请日期2007年8月17日 优先权日2007年8月17日
发明者李成伟, 嘉 林, 胥小军 申请人:林 嘉;胥小军;李成伟