基于Kinect的中学生实心球智能辅助训练系统设计研究.pdf

基于Kinect 的中学生实心球智能辅助训练系统设计研究 基于Kinect 的中学生实心球智能辅助训练系统设计研究 摘 要 原地双手后前抛实心球是“国家学生体质健康标准”的测试项目，同时，在 一些省市的中考中，也被作为素质测试的项目之一。在多项素质考试中，体育中 考生的实心球得分高低相差甚远。调查显示，体育教学场地存在一定的不足，学 生数量较多而教师数量不足，导致学生无法接受充足的体育指导，从而影响学生 的课外体育训练和最终的体育考试的成绩。 本文结合了前人在图像处理领域的研究成果，通过结合微软公司研发的 Kinect 体感摄像机，提出了一套基于姿态识别的实心球智能辅助训练系统，可以 在室内进行实心球的训练活动，并且在进行实心球等活动的训练过程中，自动识 别学生的技术动作，并提供一定的训练建议。主要研究内容如下： （1）通过观察与文献资料检索，对原地双手后前抛实心球进行详尽的调研了 解，包括标准投球动作和相关的功能性训练。并进行判定因子与骨骼特征提取， 建立了标准实心球投掷过程的物理模型。 （2 ）结合动态时间规整算法和标准实心球投掷过程的特点，进行骨骼点的特 征提取。首先，使用Kinect 采集人体的骨骼点，并对骨骼点进行平滑算法和去抖 动的处理。然后通过帧间检测的方式，测算出决定实心球成绩的三大要素中的出 手角度，出手速度。最终获取实心球的投掷距离。 （3 ）提出一种了标准实心球投掷以及功能性训练的技术动作评价方法，在进 行功能性训练的过程中，采用动作时间规整算法，对骨骼特征曲线进行匹配，最 后进行得分评价。并设计了针对学生和教师的两套用户界面，对测试数据进行可 视化的展示。 本研究对实心球项目的训练过程进行深入的研究与分析，设计了中学生实心 球智能辅助训练系统。在进行实心球投掷的过程中，一方面，能够确定实心球出 手瞬间的角度与速度，模拟出运动轨迹，计算最终的投掷距离；另一方面，能够 判定投掷过程中肢体的角度是否合理标准，从而提供一定的训练建议。 关键词：辅助训练，实心球，Kinect ，运动轨迹 I 浙江工业大学硕士论文 DESIGN OF INTELLIGENT AUXILIARY TRAINING SYSTEM FOR MIDDLE SCHOOL STUDENTS WITH SOLID BALL BASED ON KINECT ABSTRACT Throwing solid ball is not only a test item of the “National Students Physical Health Standard”, but also one of the quality test items in some provincial and municipal college entrance examinations. The scores of physical scores of sports candidates are quite different in examinations. According to the survey, whether the playground meets the teaching requirements is determined according to the student per capita area. The survey shows that the area for physical education is not enough. The number of students is larger than teachers, which leads to the students not being able to receive enough physical education. This paper combines the research of the predecessors in the field of image processing and K