CN106799025A - 击球检测方法、装置、设备及智能终端 - Google Patents
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Abstract
本发明的击球检测方法、装置、设备及智能终端，通过采集击球工具在执行击球动作过程中的相关数据，所述相关数据包括时间数据、及关联于所述时间数据的运动数据和声音数据；以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据；结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息；利用声音数据配合运动数据来判断击球发生的位置及时间，虽然使用的传感器成本低，但对于击球点的位置判断亦不会出现错误，精准可靠。
Description
技术领域
本发明涉及智能体育设备技术领域，特别是涉及击球检测方法、装置、设备及智能终端。
背景技术
在体育运动中，击球点是体现训练动作质量的重要指标(例如乒乓球、网球、羽毛球等)。如果可以得到每次的击球点的挥拍速度和相对空间位置，再经过数据分析可以提供非常有意义的建议。
目前应用广泛的获得击球时间点的技术比如高速摄像机，但是这个成本很高，布线和处理复杂，并不能广泛应用于初级专业训练学校或者普通的爱好者，作为科学的提高方法和途径，然，若使用高精度的工业级传感器来进行采集，则可能会由于动作和噪声的不确定性而使得数据失真，因此，如何进行精确以及低成本的体育运动中击球点数据的采集及分析依然是行业的难点。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供击球检测方法、装置、设备及智能终端，用于解决现有技术中对体育运动中击球点数据的采集分析存在设备成本高或数据采集不准确的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种击球检测方法，包括：采集击球工具在执行击球动作过程中的相关数据，所述相关数据包括时间数据、及关联于所述时间数据的运动数据和声音数据；以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据；结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息。
于本发明的一实施例中，所述击球事件发生的时间信息包括：击球事件发生时刻，所述击球事件发生时刻为声音数据中音量值最大且高于所述预设阈值的声音信号所对应的时刻。
于本发明的一实施例中，所述击球事件发生的时间信息包括时间区域；所述时间区域的确定方式包括：选定一包含击球事件发生时刻的时间段；在所述时间段上取多个预定时间长度的子时间段；分别计算所述多个子时间段所关联的声音数据的音量统计值；将最大音量统计值所对应的子时间段作为所述击球事件发生的时间区域。
于本发明的一实施例中，所述运动数据包括：加速度数据。
于本发明的一实施例中，所述运动数据还包括：角速度数据和/或磁场数据。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种击球检测装置，包括：采集模块，用于采集击球工具在执行击球动作过程中的相关数据，所述相关数据包括时间数据、及关联于所述时间数据的运动数据和声音数据；处理模块，用于以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据；以及，结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息。
于本发明的一实施例中，所述击球事件发生的时间信息包括：击球事件发生时刻，所述击球事件发生时刻为声音数据中音量值最大且高于所述预设阈值的声音信号所对应的时刻。
于本发明的一实施例中，所述击球事件发生的时间信息包括时间区域；所述时间区域的确定方式包括：选定一包含击球事件发生时刻的时间段；在所述时间段上取多个预定时间长度的子时间段；分别计算所述多个子时间段所关联的声音数据的音量统计值；将最大音量统计值所对应的子时间段作为所述击球事件发生的时间区域。
于本发明的一实施例中，所述运动数据包括：加速度数据。
于本发明的一实施例中，所述运动数据还包括：角速度数据和/或磁场数据。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种击球检测设备，设于击球工具，所述击球检测设备包括：运动传感器，用于采集运动数据；声音传感器，用于采集声音数据；处理单元，连接运动传感器及声音传感器；其中，所述处理单元计时并生成时间数据，并用于将接收的运动数据和声音数据关联分别同所述时间数据关联；还用于以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据，并且，结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种击球检测设备，设于击球工具，所述击球检测设备包括：运动传感器，用于采集运动数据；声音传感器，用于采集声音数据；第一处理单元，连接运动传感器及声音传感器，用于计时并生成时间数据，且将所述时间数据与所接收的运动数据及声音数据处理成一或多个数据包，每个所述数据包包含时间数据、及与其关联的运动数据和声音数据；第一通信单元，连接所述处理单元，用于与外部设备通信以发送所述数据包。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种智能终端，包括：第二通信模块，用于接收数据包，所述数据包包括：时间数据、及与其关联的击球工具的运动数据和声音数据；第二处理单元，用于以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据，并且，结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息。
于本发明的一实施例中，所述运动传感器的类型包括：三轴陀螺仪、三轴加速度传感器、六轴传感器、和/或九轴传感器。
如上所述，本发明的击球检测方法、装置、设备及智能终端，通过采集击球工具在执行击球动作过程中的相关数据，所述相关数据包括时间数据、及关联于所述时间数据的运动数据和声音数据；以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据；结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息；利用声音数据配合运动数据来判断击球发生的位置及时间，虽然使用的传感器成本低，但对于击球点的位置判断亦不会出现错误，精准可靠。
附图说明
图1显示为本发明于一实施例中的击球检测方法的流程示意图。
图2显示为本发明于一实施例中所绘制运动轨迹及对应时间数据标示的图形示意图。
图3显示为本发明于一实施例中的击球事件发生的时间区域确定的流程示意图。
图4显示为对应图3的确定时间区域的运动轨迹图形示意图。
图5显示为本发明于一实施例中的击球检测装置的功能模块示意图。
图6显示为本发明于一实施例中的击球检测设备的电路模块示意图。
图7显示为本发明于又一实施例中的击球检测系统的电路模块示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的技术方案应用于智能体育器材，所述智能体育器材可以是击球工具，例如羽毛球拍、乒乓球拍或网球拍等，通过采集击球工具运动过程中的各个方面的数据，以从中分析出击球事件发生的位置及时间信息。
如图1所示，本发明提供击球检测方法的实施例，所述方法包括：
步骤S101：采集击球工具在执行击球动作过程中的相关数据，所述相关数据包括时间数据、及关联于所述时间数据的运动数据和声音数据。
于本发明的一实施例中，所述时间数据可以是计时所得，可以按时刻来记录，例如0.01秒，0.02秒，0.03秒等；所述运动数据可以是运动方向上的加速度数据，例如空间三轴(X、Y、Z)方向上的加速度数据，优选的，该运动数据还可以包含三轴上的角速度数据、磁场数据等，在具体实现上，可以将三轴加速度传感器设于击球工具上来对应采集其运动过程中的三轴加速度数据，或者将九轴传感器设于击球工具上来对应采集其运动过程中的空间三轴(X、Y、Z)方向上的加速度数据、角速度数据、及磁场数据。
所述声音数据包括击球工具在运动过程中的各个声音信号的音量值(db)，所述声音数据可通过设于击球工具的声音传感器来采集获取。
在进行计时的情况下采集到的运动数据和声音数据，均可与计时得到的时间数据相关联，例如下表所示：
表1-展示运动数据与时间数据的关联关系
表2-展示声音数据和时间数据的关联关系
| 时刻 | 音量值 |
| 时刻1 | Sound-1 |
| 时刻2 | Sound-2 |
| … | … |
| 时刻N | Sound-N |
从中可知，通过时间数据作为索引，即可确定对应的运动数据及声音数据，通过运动数据可以获取击球工具在例如击球动作的执行过程中的各个轨迹点，从而形成运动轨迹；而通过音量值即可确定击球事件的发生，从而得到对应的发生击球事件的位置和时刻，具体可参考后续步骤：
步骤S102：以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据。
具体的，在击球事件发生时，由于碰撞产生的声音数据的音量值是大于未击球状态的，因此，通过预先设定合理的阈值，来判断所采集的声音数据的音量值是否大于该阈值，即可判断是否有击球事件的发生；例如，时刻1～时刻5的时间段内，存在音量值大于所述阈值的声音信号，则可判断时刻1～时刻5的时间段内有击球事件发生；或者，若时刻3～时刻6的时间段内，不存在音量值大于所述阈值的声音信号，则可判断时刻3～时刻6的时间段内无击球事件发生。
步骤S103：结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息。
具体的，根据所述运动数据即可获得击球工具在运动过程中经过的各个位置的位置信息，进而可绘制击球工具的运动轨迹。
常见的一种画轨迹的方式就是通过转换好坐标系和去除噪声的三轴加速度来画出空间轨迹，加速度的一次积分是速度，二次积分是位移，当然，本领域技术人员可根据上述教示结合现有技术来采用其它的手段加以实现，并非以此为限。
举一实例加以说明，如图2显示，描绘一实施例中击球工具执行击球动作的运动过程的空间轨迹，例如图示的S型曲线；并且，每个轨迹点均有对应的时刻，故为观察便利，在图中每个轨迹点所对应的时刻标注，即图示的时刻1～时刻N。
并且，根据声音数据中音量值大于所述阈值的声音信号可以确定击球事件的发生，由于声音数据是和时间数据关联，从而可确定击球事件的发生时间信息。
所述击球事件的发生时间信息可包括：击球事件发生时刻和/或击球时间发生的时间区域。
举例来说，所述击球事件发生的时刻为声音数据中音量值最大且高于所述预设阈值的声音信号所对应的时刻；举例来说，将时刻1～时刻N对应的声音信号的音量值Sound-1～Sound-8作为一组，其中，Sound-3～Sound-7均大于预设阈值A，则确定对应有击球事件发生，且其中Sound-M的值最大，则Sound-M应发生在击球时刻，即其对应的时刻M为击球事件发生时刻，其亦可展示于例如图2的轨迹图上。
再举例来说，所述击球事件发生的时间信息包括时间区域；所述时间区域的确定方式例如图3所示，其流程包括：
步骤S301：选定一包含击球事件发生时刻的时间段；
步骤S302：在所述时间段上取多个预定时间长度的子时间段；优选的，各个子时间段叠加后能覆盖整个所述时间段；各个子时间段间可以有重叠，也可以不重叠；
步骤S303：分别计算所述多个子时间段所关联的声音数据的音量统计值；
步骤S304：将最大音量统计值所对应的子时间段作为所述击球事件发生的时间区域。
具体说明上述原理：
1)根据应用需要选择一个合理的时间窗口大小Δt，并且步长为B(即统计宽度，B＝0～m)；
2)计算时刻1到时刻1+Δt内声音数据的音量统计值，所述音量统计值可以是和值或平均值等；
3)计算时刻1+B到时刻1+B+Δt内声音数据的音量统计值；
4)计算时刻1+2B到时刻1+2B+Δt内声音数据的音量统计值；
5)以此类推，即计算时刻1+nB到时刻1+nB+Δt内声音数据的音量统计值，直到最后一个时刻N对应的声音数据被包含在内。
选择上述步骤1)到5)内音量统计值最大的时间区域，如图4所示，在所有的窗口的音量统计值中时刻R到R+Δt的音量统计值最大，则认为时间区域R到R+Δt为击球事件发生的时间区域。
优选的，上述过程可以通过图形方式展示，例如，以时间数据和音量数据为两个坐标轴而建立平面直角坐标系，则时间数据和音量数据的关联关系可表现为该平面直角坐标系中的曲线，而所述窗口则可显示为位于所述坐标系中具有预设时间长度且可拖移的窗口件，其移动至坐标系内的某一位置，则将该位置所的对应时间长度的音量数据取出来计算音量统计值。
如图5所示，本发明提供一实施例，展示对应所述击球检测方法的击球检测装置500的功能实现，其原理与上述方法大致相同，因此相同的技术细节不作重复赘述；所述击球检测装置500包括：采集模块501，用于采集击球工具在执行击球动作过程中的相关数据，所述相关数据包括时间数据、及关联于所述时间数据的运动数据和声音数据；处理模块502，用于以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据；以及，结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息。
于本发明的一实施例中，所述击球事件发生的时间信息包括：击球事件发生时刻，所述击球事件发生时刻为声音数据中音量值最大且高于所述预设阈值的声音信号所对应的时刻。
于本发明的一实施例中，所述击球事件发生的时间信息包括时间区域；所述时间区域的确定方式包括：选定一包含击球事件发生时刻的时间段；在所述时间段上取多个预定时间长度的子时间段；分别计算所述多个子时间段所关联的声音数据的音量统计值；将最大音量统计值所对应的子时间段作为所述击球事件发生的时间区域。
于本发明的一实施例中，所述运动数据包括：加速度数据。
于本发明的一实施例中，所述运动数据还包括：角速度数据和/或磁场数据。
如图6所示，本发明提供一种实施例中的击球检测设备600，设于击球工具；具体的，所述击球检测设备600可具有一壳体，可通过螺锁、粘接、焊接、卡合等方式固定在击球工具，也可以通过绳牵等方式活动设置在击球工具。
所述击球检测设备600具有功能电路，其包括：运动传感器601、声音传感器602、及处理单元603。
所述运动传感器601，用于采集运动数据；其例如为三轴加速度传感器、六轴传感器或九轴传感器等。
所述声音传感器602，用于采集声音数据。
所述处理单元603，连接运动传感器及声音传感器，所述处理单元可通过处理器电路(MCU、SoC、CPLD或CPU等)搭配存储器(ROM、RAM及外部存储(如SSD等))来实现，所述存储器中可载有程序各种程序，所述处理单元可运行该些程序来实现功能，如：计时并生成时间数据，并用于将接收的运动数据和声音数据关联分别同所述时间数据关联；还用于以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据，并且，结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息。
优选的，所述击球检测设备600还可包括显示单元，连接所述处理单元，用于进行例如图2和/或图4的图形的显示以供参考；所述显示单元可包括LED、LCD显示屏等。
于一实施例中，所述处理单元603可以配合所述运动传感器601及声音传感器602来实现所述采集模块501的功能，所述处理单元603可以实现所述处理模块502的功能。
如图7所示，展示一击球检测系统的实施例，其包括：击球检测设备700和智能终端800。
所述击球检测设备700，设于击球工具，其包括：运动传感器701，用于采集运动数据；声音传感器702，用于采集声音数据；第一处理单元703，连接运动传感器701及声音传感器702，用于计时并生成时间数据，且将所述时间数据与所接收的运动数据及声音数据处理成一或多个数据包，每个所述数据包包含时间数据、及与其关联的运动数据和声音数据；第一通信单元704，连接所述处理单元，用于与外部设备通信以发送所述数据包。
于一实施例中，所述第一通信单元704可以是有线或无线通信方式，优选为无线通信方式，例如红外、蓝牙、WiFi、Zigbee、Lora等，所述数据包为符合其通信协议的数据封包，举例来说，一个数据包中可以包含一个时刻值、于该时刻所采集的运动信号(例如三轴加速度值等)、以及于该时刻所采集的声音信号。
所述智能终端800，其可例如为智能手机、平板电脑等，其包括：第二通信模块801，与所述击球检测设备的第一通信单元704建立通信，用于接收所述数据包；第二处理单元802，用于以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据，并且，结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息。
图7与图6所展示的实施例的差别主要在于，将对所采集数据的处理部分放在智能终端800，对击球检测设备700的处理能力要求降低而能降低其成本。
其中，所述第一处理单元700和第二处理单元800均可通过处理器电路(MCU、SoC、CPLD或CPU等)搭配存储器(ROM、RAM及外部存储(如SSD等))来实现。
综上所述，本发明的击球检测方法、装置、设备及智能终端，通过采集击球工具在执行击球动作过程中的相关数据，所述相关数据包括时间数据、及关联于所述时间数据的运动数据和声音数据；以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据；结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息；利用声音数据配合运动数据来判断击球发生的位置及时间。
优选可采用声音传感器结合九轴传感器相对于高速摄像机来判断击球点和轨迹中所处的位置，成本低廉。
并且，从上述内容可知，本发明的判断过程非常简单且准确；同时，虽然使用的传感器成本低，但对于击球点的位置判断亦不会出现错误，精准可靠。
本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (14)
1.一种击球检测方法，其特征在于，包括：
采集击球工具在执行击球动作过程中的相关数据，所述相关数据包括时间数据、及关联于所述时间数据的运动数据和声音数据；
以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据；
结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息。
2.根据权利要求1所述的击球侦测方法，其特征在于，所述击球事件发生的时间信息包括：击球事件发生时刻，所述击球事件发生时刻为声音数据中音量值最大且高于所述预设阈值的声音信号所对应的时刻。
3.根据权利要求1所述的击球侦测方法，其特征在于，所述击球事件发生的时间信息包括时间区域；所述时间区域的确定方式包括：
选定一包含击球事件发生时刻的时间段；
在所述时间段上取多个预定时间长度的子时间段；
分别计算所述多个子时间段所关联的声音数据的音量统计值；
将最大音量统计值所对应的子时间段作为所述击球事件发生的时间区域。
4.根据权利要求1所述的击球检测方法，其特征在于，所述运动数据包括：加速度数据。
5.根据权利要求4所述的击球检测方法，其特征在于，所述运动数据还包括：角速度数据和/或磁场数据。
6.一种击球检测装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集击球工具在执行击球动作过程中的相关数据，所述相关数据包括时间数据、及关联于所述时间数据的运动数据和声音数据；
处理模块，用于以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据；以及，结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息。
7.根据权利要求6所述的击球侦测装置，其特征在于，所述击球事件发生的时间信息包括：击球事件发生时刻，所述击球事件发生时刻为声音数据中音量值最大且高于所述预设阈值的声音信号所对应的时刻。
8.根据权利要求6所述的击球侦测装置，其特征在于，所述击球事件发生的时间信息包括时间区域；所述时间区域的确定方式包括：
选定一包含击球事件发生时刻的时间段；
在所述时间段上取多个预定时间长度的子时间段；
分别计算所述多个子时间段所关联的声音数据的音量统计值；
将最大音量统计值所对应的子时间段作为所述击球事件发生的时间区域。
9.根据权利要求6所述的击球检测装置，其特征在于，所述运动数据包括：加速度数据。
10.根据权利要求9所述的击球检测装置，其特征在于，所述运动数据还包括：角速度数据和/或磁场数据。
11.一种击球检测设备，其特征在于，设于击球工具，所述击球检测设备包括：
运动传感器，用于采集运动数据；
声音传感器，用于采集声音数据；
处理单元，连接运动传感器及声音传感器；
其中，所述处理单元计时并生成时间数据，并用于将接收的运动数据和声音数据关联分别同所述时间数据关联；还用于以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据，并且，结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息。
12.一种击球检测设备，其特征在于，设于击球工具，所述击球检测设备包括：
运动传感器，用于采集运动数据；
声音传感器，用于采集声音数据；
第一处理单元，连接运动传感器及声音传感器，用于计时并生成时间数据，且将所述时间数据与所接收的运动数据及声音数据处理成一或多个数据包，每个所述数据包包含时间数据、及与其关联的运动数据和声音数据；
第一通信单元，连接所述处理单元，用于与外部设备通信以发送所述数据包。
13.根据权利要求11或12所述的击球检测设备，其特征在于，所述运动传感器的类型包括：三轴陀螺仪、三轴加速度传感器、六轴传感器、和/或九轴传感器。
14.一种智能终端，其特征在于，包括：
第二通信模块，用于接收数据包，所述数据包包括：时间数据、及与其关联的击球工具的运动数据和声音数据；
第二处理单元，用于以包含音量值大于预设阈值的声音信号为存在击球事件发生的条件，来选取符合所述条件的声音数据，并且，结合所选取的声音数据、及与之关联的时间数据及运动数据来确定与所述击球事件发生相关的时间信息以及击球工具的位置信息。
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