CN105999682A - 一种体育训练监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种体育训练监控系统，包括视频数据采集模块、生命体征采集模块、运动状态采集模块、人机操作模块、数据处理模块、动作标准判定模块、指导意见输出模块、中央处理器、三维模型生成模块、身体状态评估模块。本发明采用全景视频采集进行视频的采集，提高了视频监控的覆盖面，通过带北斗模块的不同的传感器监测运动员的身体以及运动情况，并将监测的数据通过三维模型进行仿真模拟，使得监测者可以更加全面、精确的对运动过程进行监测、数据分析和评估，同时整个监测过程中自带身体状况评估功能、标准动作判定以及指导意见输出模块，大大提高了训练的效率，且可以通过三维模型生成模块进行指导意见的三维投放，方便了运动员的学习。

Description

一种体育训练监控系统
技术领域
本发明涉及体育训练训练监控领域，具体涉及一种体育训练监控系统。
背景技术
现有的体育训练监控系统大多采用摄像头或者人为进行监测，整个训练的过程均通过教练的评判进行动作的矫正，缺乏一定的针对性的同时，也无法进行运动员身体状态情况的采集，即使配备了便捷式的体育训练监测设备，但由于往往过重，或者缺乏足够的电池和/或处理能力，以至于不能在严格的竞争或训练条件下长时间使用。此外，尽管一些现有的健身监测设备能够进行相对简单的表现测定，诸如个体在活动中的当前心率或总步数，但通常不能进行更先进的测定或者精度不准确，其所提供给个体的表现反馈往往不能提供快速、准确、深刻的信息，使他们能够容易地与过去的表现进行比较，制定改善未来表现的战略，可视化表现，或选择新的培训方案或体育设备。
同时现有的摄像头大多通过单个镜头采集图像进行监控的方法，该方法受到成像传感器的视场角度的约束，一般需要在不同的场景安置大量的摄像头以覆盖监控的区域，这种方法存在一定的弊端，一是需要大量的装置，二是存在大量的冗余数据。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种体育训练监控系统，采用全景视频采集进行视频的采集，提高了视频监控的覆盖面，通过带北斗模块的不同的传感器监测运动员的身体以及运动情况，并将监测的数据通过三维模型进行仿真模拟，使得监测者可以更加全面、精确的对运动过程进行监测、数据分析和评估，同时整个监测过程中自带身体状况评估功能，可以避免运动人员的过劳运动，也使得监测数据更加直观；自带标准动作判定以及指导意见输出模块，自动化程度高的同时，使得指导意见更加具有针对性，大大提高了训练的效率，且可以通过三维模型生成模块进行指导意见的三维投放，方便了运动员的学习，且整个监测过程中的数据可共享。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种体育训练监控系统，包括
视频数据采集模块，通过均匀安装在一个球体装置上的N个鱼眼镜头进行360度全景视频数据的采集，并将所采集到的视频数据通过北斗模块发送到数据处理模块和中央处理器；
生命体征采集模块，用于采集人体的运动时的生命体征数据，并通过北斗模块发送到中央处理器，发送到数据库进行存储；
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运动时的运动状态数据，通过北斗模块发送到中央处理器，并发送到数据库进行存储；
人机操作模块，用于输入与所监测体育训练以及运动人员相关的数据，并将这些数据发送到中央处理器；用于输入数据调用命令和相关的控制命令；
数据处理模块，用于通过kinect深度传感器数据进行人体深度信息以及骨骼信息获取，并将获取的数据发送到人脸识别模块；还用于消除所得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并获取所有骨骼对的角度旋转移动SO3矩阵信息；
动作标准判定模块，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姿态数据库内录制的标准动作标准姿态信息进行对比，如果差距小于某个门限，则认为是，否则认为不是，并启动指导意见输出模块；
指导意见输出模块，用于根据动作标准判定模块的所得的门限在指导意见数据库中调取相应的指导意见输出至显示屏进行显示；
中央处理器，用于接收视频数据采集模块、生命体征采集模块、运动状态采集模块采集到的数据以及人机操作模块输入的相关数据，将这些数据发送到身体状态评估模块和数据库，并将这些数据转换成三维效果生成模块所能识别的数据格式发送到三维效果生成模块；用于根据人机操作模块输入的信息调用命令，从数据库中调用相应的数据，并将调用的数据发送到显示屏予以显示；用于添加用户、删除用户、密码修改和权限管理；用于根据人机操作模块输入的控制命令，发送到对应的模块；
三维模型生成模块，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器、六组3D投影仪和素材数据库，面向六通道同步并行图像运算，用于根据中央处理器所发送的数据以及控制命令生成各种三维模型，还用于根据中央处理器发送的控制命令在素材数据库内调用相应的数据生成各种三维模型；
身体状态评估模块，用于接收中央处理器发送的数据，并按照预设的算法进行身体状态的评估，并将评估结果发送数据库进行储存，发送到显示屏进行显示，发送到报警模块，一旦超过设定的数值，报警模块发出声光报警。
优选地，所述生命体征采集模块包括套在大拇指所处位置的指套式光电传感器，佩戴在手腕上的温度传感器和脉搏传感器。
优选地，还包括一计时模块，用于记录整个运动过程的计时，达到设定值时通过报警模块发出报警声。
优选地，还包括数据共享模块，用于通过无线的方式实现数据库内的数据共享。
优选地，还包括若干显示屏，用于显示各种采集到的数据，三维效果生成模块所生成的模型数据以及人机操作模块输入和调用的数据。
优选地，所述生命体征数据包括相关传感器所检测到的数据以及每个数据的坐标信息和时间信息；运动状态数据包括相关传感器所检测到的数据以及每个数据的坐标信息和时间信息。
优选地，所述身体状态评估模块连接有一算法数据库，用于储存各种与体能评估和身体状态评估相关的算法，在进行体能评估和身体状态评估是，使用者可以根据需要通过人机操作模块进行算法的选择。
优选地，所述N至少为四个，所述鱼眼镜头拍摄的视频数据的水平角度为360°/N的水平角度，所述鱼眼镜头拍摄的视频数据的垂直角度为360°/N的垂直角度。
本发明具有以下有益效果：
采用全景视频采集进行视频的采集，提高了视频监控的覆盖面，通过带北斗模块的不同的传感器监测运动员的身体以及运动情况，并将监测的数据通过三维模型进行仿真模拟，使得监测者可以更加全面、精确的对运动过程进行监测、数据分析和评估，同时整个监测过程中自带身体状况评估功能，可以避免运动人员的过劳运动，也使得监测数据更加直观；自带标准动作判定以及指导意见输出模块，自动化程度高的同时，使得指导意见更加具有针对性，大大提高了训练的效率，且可以通过三维模型生成模块进行指导意见的三维投放，方便了运动员的学习，且整个监测过程中的数据可共享。
附图说明
图1为本发明实施例一种体育训练监控系统的系统框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种体育训练监控系统，包括
视频数据采集模块，通过均匀安装在一个球体装置上的N个鱼眼镜头进行360度全景视频数据的采集，并将所采集到的视频数据通过北斗模块发送到数据处理模块和中央处理器；
生命体征采集模块，用于采集人体的运动时的生命体征数据，并通过北斗模块发送到中央处理器，发送到数据库进行存储；
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运动时的运动状态数据，通过北斗模块发送到中央处理器，并发送到数据库进行存储；
人机操作模块，用于输入与所监测体育训练以及运动人员相关的数据，并将这些数据发送到中央处理器；用于输入数据调用命令和相关的控制命令；
数据处理模块，用于通过kinect深度传感器数据进行人体深度信息以及骨骼信息获取，并将获取的数据发送到人脸识别模块；还用于消除所得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并获取所有骨骼对的角度旋转移动SO3矩阵信息；
动作标准判定模块，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姿态数据库内录制的标准动作标准姿态信息进行对比，如果差距小于某个门限，则认为是，否则认为不是，并启动指导意见输出模块；
指导意见输出模块，用于根据动作标准判定模块的所得的门限在指导意见数据库中调取相应的指导意见输出至显示屏进行显示；
中央处理器，用于接收视频数据采集模块、生命体征采集模块、运动状态采集模块采集到的数据以及人机操作模块输入的相关数据，将这些数据发送到身体状态评估模块和数据库，并将这些数据转换成三维效果生成模块所能识别的数据格式发送到三维效果生成模块；用于根据人机操作模块输入的信息调用命令，从数据库中调用相应的数据，并将调用的数据发送到显示屏予以显示；用于添加用户、删除用户、密码修改和权限管理；用于根据人机操作模块输入的控制命令，发送到对应的模块；
三维模型生成模块，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器、六组3D投影仪和素材数据库，面向六通道同步并行图像运算，用于根据中央处理器所发送的数据以及控制命令生成各种三维模型，还用于根据中央处理器发送的控制命令在素材数据库内调用相应的数据生成各种三维模型；
身体状态评估模块，用于接收中央处理器发送的数据，并按照预设的算法进行身体状态的评估，并将评估结果发送数据库进行储存，发送到显示屏进行显示，发送到报警模块，一旦超过设定的数值，报警模块发出声光报警。
优选地，所述生命体征采集模块包括套在大拇指所处位置的指套式光电传感器，佩戴在手腕上的温度传感器和脉搏传感器。
还包括一计时模块，用于记录整个运动过程的计时，达到设定值时通过报警模块发出报警声。
还包括数据共享模块，用于通过无线的方式实现数据库内的数据共享。
还包括若干显示屏，用于显示各种采集到的数据，三维效果生成模块所生成的模型数据以及人机操作模块输入和调用的数据。
所述生命体征数据包括相关传感器所检测到的数据以及每个数据的坐标信息和时间信息；运动状态数据包括相关传感器所检测到的数据以及每个数据的坐标信息和时间信息。
所述身体状态评估模块连接有一算法数据库，用于储存各种与体能评估和身体状态评估相关的算法，在进行体能评估和身体状态评估是，使用者可以根据需要通过人机操作模块进行算法的选择。
所述N至少为四个，所述鱼眼镜头拍摄的视频数据的水平角度为360°/N的水平角度，所述鱼眼镜头拍摄的视频数据的垂直角度为360°/N的垂直角度。
其中，所述的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；所述全景视频的拼接包括投影、图形对齐拼接和畸变校正，或者，包括投影和图形对齐拼接，所述投影包括柱面投影和球面投影；所述标准动作姿态数据库、指导意见数据库、素材数据库和算法数据库均连接有一数据更新模块。
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。

Claims (8)

1.一种体育训练监控系统，其特征在于，包括
视频数据采集模块，通过均匀安装在一个球体装置上的N个鱼眼镜头进行360度全景视频数据的采集，并将所采集到的视频数据通过北斗模块发送到数据处理模块和中央处理器；
生命体征采集模块，用于采集人体的运动时的生命体征数据，并通过北斗模块发送到中央处理器，发送到数据库进行存储；
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运动时的运动状态数据，通过北斗模块发送到中央处理器，并发送到数据库进行存储；
人机操作模块，用于输入与所监测体育训练以及运动人员相关的数据，并将这些数据发送到中央处理器；用于输入数据调用命令和相关的控制命令；
数据处理模块，用于通过kinect深度传感器数据进行人体深度信息以及骨骼信息获取，并将获取的数据发送到人脸识别模块；还用于消除所得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并获取所有骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息；
动作标准判定模块，用于将计算所得的骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息与标准动作姿态数据库内录制的标准动作标准姿态信息进行对比，如果差距小于某个门限，则认为是，否则认为不是，并启动指导意见输出模块；
指导意见输出模块，用于根据动作标准判定模块的所得的门限在指导意见数据库中调取相应的指导意见输出至显示屏进行显示；
中央处理器，用于接收视频数据采集模块、生命体征采集模块、运动状态采集模块采集到的数据以及人机操作模块输入的相关数据，将这些数据发送到身体状态评估模块和数据库，并将这些数据转换成三维效果生成模块所能识别的数据格式发送到三维效果生成模块；用于根据人机操作模块输入的信息调用命令，从数据库中调用相应的数据，并将调用的数据发送到显示屏予以显示；用于添加用户、删除用户、密码修改和权限管理；用于根据人机操作模块输入的控制命令，发送到对应的模块；
三维模型生成模块，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器、六组3D投影仪和素材数据库，面向六通道同步并行图像运算，用于根据中央处理器所发送的数据以及控制命令生成各种三维模型，还用于根据中央处理器发送的控制命令在素材数据库内调用相应的数据生成各种三维模型；
身体状态评估模块，用于接收中央处理器发送的数据，并按照预设的算法进行身体状态的评估，并将评估结果发送数据库进行储存，发送到显示屏进行显示，发送到报警模块，一旦超过设定的数值，报警模块发出声光报警。
2.根据权利要求1所述的一种体育训练监控系统，其特征在于，所述生命体征采集模块包括套在大拇指所处位置的指套式光电传感器，佩戴在手腕上的温度传感器和脉搏传感器。
3.根据权利要求1所述的一种体育训练监控系统，其特征在于，还包括一计时模块，用于记录整个运动过程的计时，达到设定值时通过报警模块发出报警声。
4.根据权利要求1所述的一种体育训练监控系统，其特征在于，还包括数据共享模块，用于通过无线的方式实现数据库内的数据共享。
5.根据权利要求1所述的一种体育训练监控系统，其特征在于，还包括若干显示屏，用于显示各种采集到的数据，三维效果生成模块所生成的模型数据以及人机操作模块输入和调用的数据。
6.根据权利要求1所述的一种体育训练监控系统，其特征在于，所述生命体征数据包括相关传感器所检测到的数据以及每个数据的坐标信息和时间信息；运动状态数据包括相关传感器所检测到的数据以及每个数据的坐标信息和时间信息。
7.根据权利要求1所述的一种体育训练监控系统，其特征在于，所述身体状态评估模块连接有一算法数据库，用于储存各种与体能评估和身体状态评估相关的算法，在进行体能评估和身体状态评估是，使用者可以根据需要通过人机操作模块进行算法的选择。
8.根据权利要求1所述的一种体育训练监控系统，其特征在于，所述N至少为四个，所述鱼眼镜头拍摄的视频数据的水平角度为360°/N的水平角度，所述鱼眼镜头拍摄的视频数据的垂直角度为360°/N的垂直角度。
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