CN109745688A - 应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法、装置及电子设备，属于高尔夫运动学技术领域，包括获取基本参数信息，依据采集的动作视频，来获取高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的基本参数信息和运动信息进行比对；对高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，将获得的目标部位和球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示。本发明达到能够精确地指出高尔夫球学习者错误挥杆动作的关键发生部位，以及所对应的发生时刻和进行可视化展示，实现对高尔夫球手上身的挥杆动作进行精确计算的技术效果。
Description
技术领域
本发明属于高尔夫运动学技术领域，特别涉及一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法、装置及电子设备。
背景技术
高尔夫运动是一种以棒击球入穴的球类运动，高尔夫运动涉及身体多个部位且在一定的角度平面内做有时序的转动，这使得高尔夫运动学习起来相对困难，也增加了教学讲授与演示难度，更难以定量计算上身各身体部位的挥杆运动轨迹。高尔夫的教学需要积极研发高尔夫球手上身挥杆动作定量计算的方法，来实现高尔夫运动的精确演示与高效教学。
对于应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法而言，现有技术中的应用于高尔夫挥杆动作分析的方法主要通过二维视角观测高尔夫球手的挥杆平面，并且在观测视角内给出挥杆平面参考值。但是，高尔夫球手在挥杆过程中涉及上身多个关键身体部位，例如躯干、肩、手臂等都未能给出定量的计算，继而无法精准地指出高尔夫球学习者错误挥杆动作的关键发生部位，以及对应的发生时刻并且进行可视化展示。
综上所述，在现有的应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法的技术中，存在着无法精确地指出高尔夫球学习者错误挥杆动作的关键发生部位，以及所对应的发生时刻和进行可视化展示，难以对高尔夫球手上身的挥杆动作进行精确计算的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在现有的应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法的技术中，存在着无法精确地指出高尔夫球学习者错误挥杆动作的关键发生部位，以及所对应的发生时刻和进行可视化展示，难以对高尔夫球手上身的挥杆动作进行精确计算的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法，所述应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法包括：获取基本参数信息，所述基本参数信息包括：球杆质量信息、球杆长度信息、左手与球杆握柄连接处到球杆质心的距离信息、左手与球杆握柄连接处到手臂质心的距离信息、球杆转动惯量信息、左手臂长度信息、左手臂质量信息、左手臂转动惯量信息、躯干质量信息、躯干长度信息、躯干转动惯量信息、人体肌肉的最大收缩力信息、胡克弹簧刚度信息、粘性阻尼系数信息、人体肌肉的最大收缩力所需的时间信息、零负荷时肌肉的最大收缩速率信息、肌肉当前收缩速率信息、肌肉收缩校正常数信息；依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中；依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合；若是符合，则将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕；将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。
进一步地，所述采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频包括：在笛卡尔坐标系中，将第一高速数码摄像机架设在高尔夫球手击球准备姿势的脊柱延长线方向上，来采集所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频，所述第一高速数码摄像机的帧数率为500帧/秒，所述第一高速数码摄像机的快门速度为1/1500秒；将第二高速数码摄像机架设在沿着高尔夫球手击球目标方向的反向延长线上，来采集所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频，所述第二高速数码摄像机的帧数率为1000帧/秒，所述第二高速数码摄像机的快门速度为1/3000秒，并对所述运动视频的数据进行保存。
进一步地，所述获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息包括：将所述运动视频的数据导入ProAnalyst运动分析软件中；通过所述ProAnalyst运动分析软件中的4阶巴特沃思滤波器减去频率小于5赫兹和频率大于19赫兹的部分后，来读取高尔夫球手的第七节颈椎、骶椎、右肩肩峰的侧面、左肩肩峰的侧面、左手手腕茎突、左手中心、骨盆、膝盖、脚踝、脚跟、脚趾、球杆握柄基部、球杆杆身中心与球杆杆颈处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，手臂与目标线所成的夹角信息、球杆与目标线所成的夹角信息。
进一步地，所述依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合包括：所述预设的格式要求信息包括数据格式信息；将所述导入电子表格中的所述基本参数信息和所述数据格式信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息是否符合；若不符合，则对所述导入电子表格中的所述基本参数信息进行更改，以使得所述基本参数信息和所述数据格式信息相符合。
进一步地，所述依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合包括：所述预设的格式要求信息包括数据完整性信息；将所述导入电子表格中的所述运动信息和所述数据完整性信息进行对比，以判断所述运动信息和所述数据完整性信息是否符合；若不符合，则对所述导入电子表格中的所述运动信息进行更改，以使得所述运动信息和所述数据完整性信息相符合。
进一步地，所述依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果包括：所述笛卡尔坐标系包括第一坐标轴、第二坐标轴、第三坐标轴；所述第一坐标轴是X轴，所述X轴的正方向朝着球杆杆颈水平指向球杆杆头的方向；所述第二坐标轴是Y轴，所述Y轴的正方向朝着球杆杆头背面水平指向球杆杆面的方向；所述第二坐标轴是Z轴，所述Z轴的正方向朝着垂直水平面向上的方向；所述挥杆平面内定义的惯性坐标系是将所述笛卡尔坐标系沿着所述Y轴顺时针的方向旋转40度，直到所述Z轴和高尔夫发球手脊柱所在延长线相平行，来转化为挥杆平面内的所述惯性坐标系的x轴、y轴和z轴。
进一步地，所述将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框包括：将所述躯干、所述肩、所述手臂和所述手腕以及所述球杆的角位移、所述角速度、所述角加速度和所述转矩运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的运动轨迹参数对话框，以进行可视化展示。
依据本发明的又一个方面，本发明还提供一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的装置，所述装置包括：基本参数信息获取模块，所述基本参数信息获取模块用于获取所述基本参数信息，所述基本参数信息包括：球杆质量信息、球杆长度信息、左手与球杆握柄连接处到球杆质心的距离信息、左手与球杆握柄连接处到手臂质心的距离信息、球杆转动惯量信息、左手臂长度信息、左手臂质量信息、左手臂转动惯量信息、躯干质量信息、躯干长度信息、躯干转动惯量信息、人体肌肉的最大收缩力信息、胡克弹簧刚度信息、粘性阻尼系数信息、人体肌肉的最大收缩力所需的时间信息、零负荷时肌肉的最大收缩速率信息、肌肉当前收缩速率信息、肌肉收缩校正常数信息；运动信息采集模块，所述动作视频采集模块用于依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；信息输入模块，所述信息输入模块用于将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中；信息比对模块，所述信息比对模块用于依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合；信息导入模块，所述信息导入模块用于将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；运动轨迹计算模块，所述运动轨迹计算模块用于依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕；输出显示模块，所述输出显示模块将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。
依据本发明的又一个方面，本发明还提供一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
获取基本参数信息，所述基本参数信息包括：球杆质量信息、球杆长度信息、左手与球杆握柄连接处到球杆质心的距离信息、左手与球杆握柄连接处到手臂质心的距离信息、球杆转动惯量信息、左手臂长度信息、左手臂质量信息、左手臂转动惯量信息、躯干质量信息、躯干长度信息、躯干转动惯量信息、人体肌肉的最大收缩力信息、胡克弹簧刚度信息、粘性阻尼系数信息、人体肌肉的最大收缩力所需的时间信息、零负荷时肌肉的最大收缩速率信息、肌肉当前收缩速率信息、肌肉收缩校正常数信息；依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中；依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合；若是符合，则将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕；将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。
依据本发明的又一个方面，本发明还提供一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现以下步骤：获取基本参数信息，所述基本参数信息包括：球杆质量信息、球杆长度信息、左手与球杆握柄连接处到球杆质心的距离信息、左手与球杆握柄连接处到手臂质心的距离信息、球杆转动惯量信息、左手臂长度信息、左手臂质量信息、左手臂转动惯量信息、躯干质量信息、躯干长度信息、躯干转动惯量信息、人体肌肉的最大收缩力信息、胡克弹簧刚度信息、粘性阻尼系数信息、人体肌肉的最大收缩力所需的时间信息、零负荷时肌肉的最大收缩速率信息、肌肉当前收缩速率信息、肌肉收缩校正常数信息；依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中；依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合；若是符合，则将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕；将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。
有益效果：
本发明提供一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法，通过获取基本参数信息；依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；再将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中。然后依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合。若是符合，则将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕。同时将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并且对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。从而达到能够精确地指出高尔夫球学习者错误挥杆动作的关键发生部位，以及所对应的发生时刻和进行可视化展示，实现对高尔夫球手上身的挥杆动作进行精确计算的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法的流程图示意图；
图2为本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法中笛卡尔坐标系示意图；
图3为本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法中在挥杆平面内的惯性坐标系示意图；
图4为本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法中使用的第一高速数码摄像机和第二高速数码摄像机的架设位置示意图；
图5为本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的装置结构图；
图6为本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的电子设备的结构图；
图7为本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的计算机可读存储介质的结构图。
具体实施方式
本发明公开了一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法，通过获取基本参数信息；依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；再将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中。然后依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合。若是符合，则将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕。同时将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并且对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。从而达到能够精确地指出高尔夫球学习者错误挥杆动作的关键发生部位，以及所对应的发生时刻和进行可视化展示，实现对高尔夫球手上身的挥杆动作进行精确计算的技术效果。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；其中本实施中所涉及的“和/或”关键词，表示和、或两种情况，换句话说，本发明实施例所提及的A和/或B，表示了A和B、A或B两种情况，描述了A与B所存在的三种状态，如A和/或B，表示：只包括A不包括B；只包括B不包括A；包括A与B。
同时，本发明实施例中，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本发明实施例中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明目的，并不是旨在限制本发明。
实施例一
请参见图1、图2、图3和图4，图1是本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法的流程图示意图；图2是本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法中笛卡尔坐标系示意图；图3是本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法中在挥杆平面内的惯性坐标系示意图；图4是本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法中使用的第一高速数码摄像机1000和第二高速数码摄像机1100的架设位置示意图。本发明实施例一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法，所述应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法包括：
步骤S100，获取基本参数信息，所述基本参数信息包括：球杆质量信息、球杆长度信息、左手与球杆握柄连接处到球杆质心的距离信息、左手与球杆握柄连接处到手臂质心的距离信息、球杆转动惯量信息、左手臂长度信息、左手臂质量信息、左手臂转动惯量信息、躯干质量信息、躯干长度信息、躯干转动惯量信息、人体肌肉的最大收缩力信息、胡克弹簧刚度信息、粘性阻尼系数信息、人体肌肉的最大收缩力所需的时间信息、零负荷时肌肉的最大收缩速率信息、肌肉当前收缩速率信息、肌肉收缩校正常数信息。
请继续参见图1，球杆质量信息可以是指高尔夫球杆的质量。球杆长度信息可以是指高尔夫球杆握柄末端到杆头的长度。左手与球杆握柄连接处到球杆质心的距离信息可以是指左手与高尔夫球杆握柄连接处质心到高尔夫球杆质心的距离。左手与球杆握柄连接处到手臂质心的距离信息可以是指左手与高尔夫球杆握柄连接处质心到左左手臂(除手)质心的距离。球杆转动惯量信息可以是指在如图3中所示的挥杆平面内定义的惯性坐标系中，高尔夫球杆分别在x轴、y轴和z轴上的转动惯量。左手臂(除手)长度信息可以是指左手桡骨到肱骨的长度。左手臂(除手)质量信息可以是指左手桡骨到肱骨所截的肢体质量。左手臂转动惯量信息可以是指在如图3中所示的挥杆平面内定义的惯性坐标系中，左手臂分别在x轴、y轴和z轴上的转动惯量。躯干质量信息可以是指人体第7节颈椎到肚脐正对着的第三和第四腰椎之间的椎间盘所截的躯干质量。躯干长度信息可以是指人体第7节颈椎到肚脐正对着的第三和第四腰椎之间的椎间盘的长度。
另外，躯干转动惯量信息可以是指在如图3中所示的挥杆平面内定义的惯性坐标系中，躯干分别在x轴、y轴和z轴上的转动惯量。人体肌肉的最大收缩力信息可以是指完成高尔夫挥杆动作时高尔夫球手上身肌肉产生的最大收缩力。胡克弹簧刚度信息可以是指完成高尔夫挥杆动作时高尔夫球手上身肌肉产生单位变形所需的载荷。粘性阻尼系数信息可以是指阻碍高尔夫挥杆动作完成的粘性阻尼系数。人体肌肉的最大收缩力所需的时间信息可以是指活化的横桥数目最多时所需的时间。零负荷时肌肉的最大收缩速率信息可以是指零负荷时，横桥上能量释放的最大速率。肌肉当前收缩速率信息可以是指在当前负荷状况下，横桥上能量释的速率。肌肉收缩校正常数信息是指校正肌肉收缩的常数。可以将高尔夫球手上身挥杆动作定量计算中所涉及的基本参数信息编辑入下述步骤S120中的Excel表格中。
步骤S110，依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息。在笛卡尔坐标系中，将第一高速数码摄像机1000架设在高尔夫球手击球准备姿势的脊柱延长线方向上，来采集所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频，所述第一高速数码摄像机1000的帧数率为500帧/秒，所述第一高速数码摄像机1000的快门速度为1/1500秒。
可以将第二高速数码摄像机1100架设在沿着高尔夫球手击球目标方向的反向延长线上，来采集所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频，所述第二高速数码摄像机1100的帧数率为1000帧/秒，所述第二高速数码摄像机1100的快门速度为1/3000秒，并且对所述运动视频的数据进行保存。将所述运动视频的数据导入ProAnalyst运动分析软件中。通过所述ProAnalyst运动分析软件中的4阶巴特沃思滤波器减去频率小于5赫兹和频率大于19赫兹的部分后，来读取高尔夫球手的第七节颈椎、骶椎、右肩肩峰的侧面、左肩肩峰的侧面、左手手腕茎突、左手中心、骨盆、膝盖、脚踝、脚跟、脚趾、球杆握柄基部、球杆杆身中心与球杆杆颈处的翻滚角信息、俯仰角信息、偏航角信息、手臂与目标线所成的夹角信息、球杆与目标线所成的夹角信息。
请继续参见图1和图2，可以对高尔夫球手上身挥杆的动作视频进行采集，在所建立的笛卡尔坐标系中，可以将X轴的正方向定义为球杆杆颈水平指向球杆杆头的方向，即高尔夫球手击球准备姿势面向的方向；将Y轴的正方向定义为球杆杆头背面水平指向球杆杆面的方向，即高尔夫球手击球目标方向；将Z轴的正方向定义为垂直水平面向上的方向。可以在高尔夫球手击球准备姿势的脊柱延长线方向上架设一部高速数码摄像机(即第一高速数码摄像机1000)，所述高速数码摄像机沿X轴的正方向上距离高尔夫球手水平距离为5.1米，沿Z轴的正方向上距离地面垂直高度为5.5米，并且将高速数码摄像机的帧数率和快门速度分别设置为500帧/秒和1/1500秒。再沿着高尔夫球手击球目标方向的反向延长线上架设一部高速数码摄像机(即第二高速数码摄像机1100)，所述高速数码摄像机沿Y轴的负方向上距离高尔夫球手水平距离为4.0米，沿Z轴的正方向上距离地面垂直高度为0.5米，并且将高速数码摄像机的帧数率和快门速度分别设置为1000帧/秒和1/3000秒，同时对第一高速数码摄像机1000和第二高速数码摄像机1100所采集的动作视频信息数据进行保存。然后将运动视频信息数据导入至下述步骤S120中，来获取高尔夫球手上身挥杆动作视频中的运动信息。
获取高尔夫球手上身挥杆动作视频中的运动信息可以包括将高速数码相机采集的原始视频导入ProAnalyst运动分析软件中，利用软件中的4阶巴特沃思滤波器减去频率小于5赫兹与频率大于19赫兹的部分，读取位于高尔夫球手第七节颈椎处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，骶椎处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，右肩肩峰的侧面处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，左肩肩峰的侧面处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，左手手腕茎突处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，左手中心处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，骨盆处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，膝盖处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，脚踝处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，脚跟处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，脚趾处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，球杆握柄基部处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，球杆杆身中心与球杆杆颈处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，以及手臂与目标线所成的夹角信息、球杆与目标线所成的夹角信息。在如图3所示的挥杆平面内定义的惯性坐标系中，高尔夫球手的第七节颈椎、骶椎、右肩肩峰的侧面、左肩肩峰的侧面、左手手腕茎突、左手中心、骨盆、膝盖、脚踝、脚跟、脚趾、球杆握柄基部、球杆杆身中心与球杆杆颈处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息可以是分别关于x轴、y轴和z轴旋转的角度。手臂与目标线所成的夹角信息可以是指在挥杆平面内定义的惯性坐标系中，左手臂与y轴所成的夹角。球杆与目标线所成的夹角信息可以是指在挥杆平面内定义的惯性坐标系中，高尔夫球杆与y轴所成的夹角。可以将上述高尔夫球手上身挥杆动作定量计算中涉及的运动信息编辑入下述步骤S120中的Excel表格中。
步骤S120，将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中。
请继续参见图1，电子表格可以是指可以输入输出、显示数据，也利用公式计算一些简单的加减法；并且可以帮助用户制作各种复杂的表格文档，进行繁琐的数据计算，能对输入的数据进行各种复杂统计运算后显示为可视性极佳的表格。可以将上述步骤S100中的基本参数信息和上述步骤S110中的运动信息及高尔夫球手上身挥杆动作定量计算中涉及的相关参量预先编辑入Excel表格中，继而为下述步骤S130提供对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对所需的信息。
步骤S130，依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合。
预设的格式要求信息包括数据格式信息。将所述导入电子表格中的所述基本参数信息和所述数据格式信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息是否符合。若不符合，则对所述导入电子表格中的所述基本参数信息进行更改，以使得所述基本参数信息和所述数据格式信息相符合。所述预设的格式要求信息包括数据完整性信息。将所述导入电子表格中的所述运动信息和所述数据完整性信息进行对比，以判断所述运动信息和所述数据完整性信息是否符合。若不符合，则对所述导入电子表格中的所述运动信息进行更改，以使得所述运动信息和所述数据完整性信息相符合。
请继续参见图1，数据格式信息可以是指Excel表格中的内容所要符合的格式要求。数据完整性信息可以是指Excel表格中的内容要符合数据的完整性。可以根据预设格式要求，通过利用MATLAB/GUI模块开发的数据读取模块来对所述Excel表格的格式和数据完整性进行比对。比对合格后，通过数据读取模块调用MATLAB(软件)内置的Excel读取函数，可以将读取的上述步骤S120中Excel表格的内容，再导入到MATLAB的工作空间中，并且将所读取的Excel表格内容转换成计算模块(计算模块可以是指利用MATLAB/GUI模块开发的计算模块)所能识别的语言格式。MATLAB(软件)可以是指美国MathWorks公司出品的商业数学软件，MATLAB(软件)用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。若运动信息和数据格式信息相互符合时，在将所述基本参数信息和所述数据格式信息进行比对后，比对结果是所述基本参数信息和所述格式要求信息不符合，则可以通过对所述基本参数信息进行更改，来使得所述基本参数信息和所述数据格式信息相符合；或者可以首先对基本参数信息和数据格式信息进行比对，若所述基本参数信息和所述格式要求信息不符合，则可以通过对所述基本参数信息进行更改，来使得所述基本参数信息和所述数据格式信息相符合。若基本参数信息和数据完整性信息相互符合时，将所述运动信息和所述数据完整性信息进行对比后，比对结果是所述运动信息和所述数据完整性信息不符合，则可以通过对所述导入电子表格中的所述运动信息进行更改，来使得所述运动信息和所述数据完整性信息相符合；或者可以首先对运动信息和数据完整性信息进行比对时，若运动信息和数据完整性信息不符合时，可以通过对所述导入电子表格中的所述运动信息进行更改，来使得所述运动信息和所述数据完整性信息相互符合。
同时，可视化界面模块可以是指利用MATLAB/GUI模块开发的可视化界面模块。可以在可视化界面模块中预先编辑空白的高尔夫球手上身挥杆动作定量计算基本参数对话框与运动信息对话框。数据读取模块可以读取预先编辑好的高尔夫球手上身挥杆动作定量计算基本参数和运动信息的Excel表格，并且对所读取的Excel表格进行审查，若所读取的Excel表格内容不符合预设格式要求或数据不完整，则重新修改Excel表格内容。若审查合格，即在步骤S120中所述输入电子表格中的基本参数信息和运动信息需都与所述数据格式信息相符合，并且所述输入电子表格中的基本参数信息和运动信息需都与所述完整性信息相符合时，便判断为审查合格，此时数据读取模块调用MATLAB内置的Excel读取函数，将读取的Excel表格内容导入到MATLAB的工作空间中。同时数据读取模块将所读取的Excel表格内容按数据排列与可视化界面模块中相应对话框的数据排列一一对应的方式，来赋值给空白的高尔夫球手上身挥杆动作定量计算基本参数对话框与运动信息对话框，并且将所读取的Excel表格内容转换成计算模块所能识别的文本格式。
步骤S140，若是符合，则将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中。
请继续参见图1，若通过上述步骤S130中判断所述输入电子表格中的基本参数信息和运动信息需都与所述数据格式信息相符合，并且所述输入电子表格中的基本参数信息和运动信息需都与所述完整性信息相符合时，则可以将读取的上述步骤S120中Excel表格的内容导入到MATLAB的工作空间中；同时将所读取的Excel表格的内容转换成下述步骤S150中的计算模块所能识别的语言格式。继而通过步骤S140来为下述步骤S150提供对高尔夫球手上身挥杆动作进行定量计算过程中所需的信息数据。
步骤S150，依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕。
笛卡尔坐标包括第一坐标轴、第二坐标轴、第三坐标轴。所述第一坐标轴是X轴，所述X轴的正方向朝着球杆杆颈水平指向球杆杆头的方向。所述第二坐标轴是Y轴，所述Y轴的正方向朝着球杆杆头背面水平指向球杆杆面的方向。所述第二坐标轴是Z轴，所述Z轴的正方向朝着垂直水平面向上的方向。所述挥杆平面内定义的惯性坐标系是将所述笛卡尔坐标系沿着所述Y轴顺时针的方向旋转40度，直到所述Z轴和高尔夫发球手脊柱所在延长线相平行，来转化为挥杆平面内的所述惯性坐标系的x轴、所述y轴和所述z轴。
请继续参见图1，笛卡尔坐标系中的第一坐标轴可以是指X轴，第二坐标轴可以是指Y轴，第三坐标轴可以是指Z轴。挥杆平面内定义的惯性坐标系中第一坐标轴可以是指x轴，第二坐标轴可以是指y轴，第三坐标轴可以是指z轴。将X轴的正方向可以定义为球杆杆颈水平指向球杆杆头的方向(即高尔夫球手击球准备姿势面向的方向)，Y轴的正方向定义为球杆杆头背面水平指向球杆杆面的方向(即高尔夫球手击球目标方向)，Z轴的正方向定义为垂直水平面向上的方向。挥杆平面内定义的惯性坐标系是指将笛卡尔坐标系如图2所示的沿着Y轴顺时针方向旋转40度，直到Z轴与高尔夫发球手脊柱所在延长线平行，转化为挥杆平面内的惯性坐标系x轴、y轴和z轴如图3所示。
同时，约束条件可以包括零负荷时肌肉最大的收缩速率、左手臂与目标线所成夹角以及球杆与目标线所成夹角；目标函数可以包括上身四个关键部位以及球杆在挥杆平面内定义的惯性坐标系中的角加速度、角速度、角位移和转矩的运动轨迹。可以根据Hill等提出的人体肌肉模型来求解人体肌肉模型转矩的表达式，利用人体肌肉最大收缩力、胡克弹簧刚度、粘性阻尼系数以及获得人体肌肉最大收缩力所需的时间来校正人体肌肉模型的转矩；然后根据零负荷时肌肉最大的收缩速率与肌肉当前收缩速率的差和零负荷时肌肉最大的收缩速率与肌肉当前收缩速率和肌肉收缩校正常数积的和的比值来优化得到新的人体肌肉收缩力关于时间的表达式；再根据牛顿运动方程分别计算躯干、肩、手臂、手腕以及球杆的运动轨迹。
对于躯干可以利用牛顿运动方程来计算躯干在挥杆平面内定义的惯性坐标系x轴、y轴和z轴上的角加速度关于时间的表达式与转矩关于时间的表达式，继而根据欧拉方法，求解出躯干的角速度关于时间的表达式、角位移关于时间的表达式。对于肩(躯干和手臂连接部)可以利用牛顿运动方程计算左肩肩峰在挥杆平面内定义的惯性坐标系x轴、y轴和z轴上的角加速度关于时间的表达式与转矩关于时间的表达式，求解出左肩肩峰的角速度关于时间的表达式、角位移关于时间的表达式。对于手腕(手臂和手连接部)可以利用牛顿运动方程计算左手手腕在挥杆平面内定义的惯性坐标系x轴、y轴和z轴上的角加速度关于时间的表达式与转矩关于时间的表达式，求解出左手手腕的角速度关于时间的表达式、角位移关于时间的表达式。
对于手臂与球杆可以根据双摆运动模型，在挥杆平面内定义的惯性坐标系中，分别计算出在x轴、y轴和z轴上左肩肩峰到左手手臂质心、左肩肩峰到球杆质心的向量表达式。然后根据所获的向量表达式的二阶倒数，求解出左手臂和球杆在挥杆平面内定义的惯性坐标系x轴、y轴和z轴上的加速度表达式、角速度表达式以及角加速度表达式。根据所获的左手臂和球杆在挥杆平面内定义的惯性坐标系x轴、y轴和z轴上的加速度表达式、角速度表达式以及角加速度表达式，利用对应的牛顿运动方程求解左手臂和球杆在挥杆运动中在x轴、y轴和z轴上受到的各转矩的代数合表达式。根据欧拉方法，求解左手臂和球杆的角速度关于时间的表达式、角位移关于时间的表达式。再根据前向动力学模型与改进的库塔梅尔辛算法，在整个计算过程中使用可变的时间间隔，即优化的人体肌肉转矩活化的时间间隔与静息时间间隔。最终以高尔夫球手躯干、肩、手臂和手腕以及球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩的运动轨迹为目标函数，以零负荷时肌肉最大的收缩速率、左手臂与目标线所成夹角以及球杆与目标线所成夹角为约束条件，并且调用MATLAB内置计算函数。根据可变的时间间隔，来增加对高尔夫球手上身挥杆运动轨迹的定量计算精度。
需要注意的是，由于需要预先将所需的基本参数与运动信息整合到指定的Excel表格文件中，并且通过调用MATLAB内置的函数实现输入参数在程序的后台运行。可以通过下述步骤S160中的可视化界面模块的对话框来展示给用户，不仅使得计算输出结果简洁明了，还解决了无法精确地指出高尔夫球学习者错误挥杆动作的关键发生部位以及对应的发生时刻，难以对高尔夫球手上身挥杆动作进行精确计算的技术问题。从而达到能够精确地指出高尔夫球学习者错误挥杆动作的关键发生部位，以及所对应的发生时刻和进行可视化展示，实现对高尔夫球手上身的挥杆动作进行精确计算的技术效果。
步骤S160，将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。将所述躯干、所述肩、所述手臂和所述手腕以及所述球杆的角位移、所述角速度、所述角加速度和所述转矩运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的运动轨迹参数对话框，以进行可视化展示。
请继续参见图1，数据保存模块是指利用MATLAB/GUI模块开发的数据保存模块。可以通过数据保存模块来将上述步骤S150的计算结果进行保存和导出，继而用于指导制定合适的训练计划及评价高尔夫挥杆练习结果的好坏。同时可以通过数据保存模块来将计算结果按数据排列与可视化界面模块中相应对话框的数据排列一一对应的方式，来赋值给可视化界面模块中空白的计算结果参数对话框。在对运动轨迹的计算结果的数据保存完毕后，可以通过退出模块(退出模块可以是指利用MATLAB/GUI模块开发的退出模块)来结束本次轨迹的计算过程，并且在结束、关闭之前，退出模块能够弹出计算结果数据保存警示对话框，再次提示用户保存匹配结果数据，以防止因用户的错误操作而导致数据丢失。
本发明提供一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法，通过获取基本参数信息；依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；再将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中。然后依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合。若是符合，则将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕。同时将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并且对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。从而达到能够精确地指出高尔夫球学习者错误挥杆动作的关键发生部位，以及所对应的发生时刻和进行可视化展示，实现对高尔夫球手上身的挥杆动作进行精确计算的技术效果。
基于同一发明构思，本申请提供了与实施例一所对应的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的装置，详见实施例二。
实施例二
如图5所示，图5为本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的装置结构图。本发明实施例二提供了一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的装置，所述装置包括：
基本参数信息获取模块，所述基本参数信息获取模块用于获取所述基本参数信息，所述基本参数信息包括：球杆质量信息、球杆长度信息、左手与球杆握柄连接处到球杆质心的距离信息、左手与球杆握柄连接处到手臂质心的距离信息、球杆转动惯量信息、左手臂长度信息、左手臂质量信息、左手臂转动惯量信息、躯干质量信息、躯干长度信息、躯干转动惯量信息、人体肌肉的最大收缩力信息、胡克弹簧刚度信息、粘性阻尼系数信息、人体肌肉的最大收缩力所需的时间信息、零负荷时肌肉的最大收缩速率信息、肌肉当前收缩速率信息、肌肉收缩校正常数信息；
运动信息采集模块，所述动作视频采集模块用于依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；
信息输入模块，所述信息输入模块用于将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中；
信息比对模块，所述信息比对模块用于依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合；
信息导入模块，所述信息导入模块用于将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；
运动轨迹计算模块，所述运动轨迹计算模块用于依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕；
输出显示模块，所述输出显示模块将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。
本发明提供一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的装置，通过基本参数信息获取模块来获取所述基本参数信息；动作视频采集模块依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；信息输入模块来将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中；信息比对模块依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合；信息导入模块用于将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；运动轨迹计算模块依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕；输出显示模块来将运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。从而达到能够精确地指出高尔夫球学习者错误挥杆动作的关键发生部位，以及所对应的发生时刻和进行可视化展示，实现对高尔夫球手上身的挥杆动作进行精确计算的技术效果。
基于同一发明构思，本申请提供了与实施例一所对应一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的电子设备，详见实施例三。
实施例三
如图6所示，图6为本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的电子设备的结构图。本发明实施例三提供了一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的电子设备，包括存储器310、处理器320及存储在存储器310上并可在处理器320上运行的计算机程序311，所述处理器320执行所述程序时实现以下步骤：
获取基本参数信息，所述基本参数信息包括：球杆质量信息、球杆长度信息、左手与球杆握柄连接处到球杆质心的距离信息、左手与球杆握柄连接处到手臂质心的距离信息、球杆转动惯量信息、左手臂长度信息、左手臂质量信息、左手臂转动惯量信息、躯干质量信息、躯干长度信息、躯干转动惯量信息、人体肌肉的最大收缩力信息、胡克弹簧刚度信息、粘性阻尼系数信息、人体肌肉的最大收缩力所需的时间信息、零负荷时肌肉的最大收缩速率信息、肌肉当前收缩速率信息、肌肉收缩校正常数信息；
依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；
将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中；
依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合；
若是符合，则将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；
依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕；
将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。
本发明提供一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的电子设备，通过通过获取基本参数信息；依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；再将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中。然后依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合。若是符合，则将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕。同时将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并且对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。从而达到能够精确地指出高尔夫球学习者错误挥杆动作的关键发生部位，以及所对应的发生时刻和进行可视化展示，实现对高尔夫球手上身的挥杆动作进行精确计算的技术效果。
基于同一发明构思，本申请提供了与实施例一所对应的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的计算机可读存储介质400，详见实施例四。
实施例四
如图7所示，图7为本发明实施例提供的一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的计算机可读存储介质400的结构图。本发明实施例四提供了一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的计算机可读存储介质400，其上存储有计算机程序411，该程序被处理器320执行时实现以下步骤：
获取基本参数信息，所述基本参数信息包括：球杆质量信息、球杆长度信息、左手与球杆握柄连接处到球杆质心的距离信息、左手与球杆握柄连接处到手臂质心的距离信息、球杆转动惯量信息、左手臂长度信息、左手臂质量信息、左手臂转动惯量信息、躯干质量信息、躯干长度信息、躯干转动惯量信息、人体肌肉的最大收缩力信息、胡克弹簧刚度信息、粘性阻尼系数信息、人体肌肉的最大收缩力所需的时间信息、零负荷时肌肉的最大收缩速率信息、肌肉当前收缩速率信息、肌肉收缩校正常数信息；
依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；
将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中；
依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合；
若是符合，则将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；
依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕；
将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。
本发明提供一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的计算机可读存储介质，通过获取基本参数信息；依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；再将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中。然后依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合。若是符合，则将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕。同时将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并且对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。从而达到能够精确地指出高尔夫球学习者错误挥杆动作的关键发生部位，以及所对应的发生时刻和进行可视化展示，实现对高尔夫球手上身的挥杆动作进行精确计算的技术效果。最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法，其特征在于，所述应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法包括：
获取基本参数信息，所述基本参数信息包括：球杆质量信息、球杆长度信息、左手与球杆握柄连接处到球杆质心的距离信息、左手与球杆握柄连接处到手臂质心的距离信息、球杆转动惯量信息、左手臂长度信息、左手臂质量信息、左手臂转动惯量信息、躯干质量信息、躯干长度信息、躯干转动惯量信息、人体肌肉的最大收缩力信息、胡克弹簧刚度信息、粘性阻尼系数信息、人体肌肉的最大收缩力所需的时间信息、零负荷时肌肉的最大收缩速率信息、肌肉当前收缩速率信息、肌肉收缩校正常数信息；
依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；
将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中；
依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合；
若是符合，则将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；
依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕；
将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。
2.如权利要求1所述的应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法，其特征在于，所述采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频包括：
在笛卡尔坐标系中，将第一高速数码摄像机架设在高尔夫球手击球准备姿势的脊柱延长线方向上，来采集所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频，所述第一高速数码摄像机的帧数率为500帧/秒，所述第一高速数码摄像机的快门速度为1/1500秒；
将第二高速数码摄像机架设在沿着高尔夫球手击球目标方向的反向延长线上，来采集所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频，所述第二高速数码摄像机的帧数率为1000帧/秒，所述第二高速数码摄像机的快门速度为1/3000秒，并对所述运动视频的数据进行保存。
3.如权利要求2所述的应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法，其特征在于，所述获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息包括：
将所述运动视频的数据导入ProAnalyst运动分析软件中；
通过所述ProAnalyst运动分析软件中的4阶巴特沃思滤波器减去频率小于5赫兹和频率大于19赫兹的部分后，来读取高尔夫球手的第七节颈椎、骶椎、右肩肩峰的侧面、左肩肩峰的侧面、左手手腕茎突、左手中心、骨盆、膝盖、脚踝、脚跟、脚趾、球杆握柄基部、球杆杆身中心与球杆杆颈处的翻滚角信息、俯仰角信息和偏航角信息，手臂与目标线所成的夹角信息、球杆与目标线所成的夹角信息。
4.如权利要求3所述的应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法，其特征在于，所述依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合包括：
所述预设的格式要求信息包括数据格式信息；
将所述导入电子表格中的所述基本参数信息和所述数据格式信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息是否符合；
若不符合，则对所述导入电子表格中的所述基本参数信息进行更改，以使得所述基本参数信息和所述数据格式信息相符合。
5.如权利要求4所述的应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法，其特征在于，所述依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合包括：
所述预设的格式要求信息包括数据完整性信息；
将所述导入电子表格中的所述运动信息和所述数据完整性信息进行对比，以判断所述运动信息和所述数据完整性信息是否符合；
若不符合，则对所述导入电子表格中的所述运动信息进行更改，以使得所述运动信息和所述数据完整性信息相符合。
6.如权利要求5所述的应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法，其特征在于，所述依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果包括：
所述笛卡尔坐标系包括第一坐标轴、第二坐标轴、第三坐标轴；
所述第一坐标轴是X轴，所述X轴的正方向朝着球杆杆颈水平指向球杆杆头的方向；
所述第二坐标轴是Y轴，所述Y轴的正方向朝着球杆杆头背面水平指向球杆杆面的方向；
所述第二坐标轴是Z轴，所述Z轴的正方向朝着垂直水平面向上的方向；
所述挥杆平面内定义的惯性坐标系是将所述笛卡尔坐标系沿着所述Y轴顺时针的方向旋转40度，直到所述Z轴和高尔夫发球手脊柱所在延长线相平行，来转化为挥杆平面内的所述惯性坐标系的x轴、y轴和z轴。
7.如权利要求6所述的应用于高尔夫挥杆动作定量计算的方法，其特征在于，所述将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框包括：
将所述躯干、所述肩、所述手臂和所述手腕以及所述球杆的角位移、所述角速度、所述角加速度和所述转矩运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的运动轨迹参数对话框，以进行可视化展示。
8.一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的装置，其特征在于，所述装置包括：
基本参数信息获取模块，所述基本参数信息获取模块用于获取所述基本参数信息，所述基本参数信息包括：球杆质量信息、球杆长度信息、左手与球杆握柄连接处到球杆质心的距离信息、左手与球杆握柄连接处到手臂质心的距离信息、球杆转动惯量信息、左手臂长度信息、左手臂质量信息、左手臂转动惯量信息、躯干质量信息、躯干长度信息、躯干转动惯量信息、人体肌肉的最大收缩力信息、胡克弹簧刚度信息、粘性阻尼系数信息、人体肌肉的最大收缩力所需的时间信息、零负荷时肌肉的最大收缩速率信息、肌肉当前收缩速率信息、肌肉收缩校正常数信息；
运动信息采集模块，所述动作视频采集模块用于依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；
信息输入模块，所述信息输入模块用于将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中；
信息比对模块，所述信息比对模块用于依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合；
信息导入模块，所述信息导入模块用于将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；
运动轨迹计算模块，所述运动轨迹计算模块用于依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕；
输出显示模块，所述输出显示模块将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。
9.一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
获取基本参数信息，所述基本参数信息包括：球杆质量信息、球杆长度信息、左手与球杆握柄连接处到球杆质心的距离信息、左手与球杆握柄连接处到手臂质心的距离信息、球杆转动惯量信息、左手臂长度信息、左手臂质量信息、左手臂转动惯量信息、躯干质量信息、躯干长度信息、躯干转动惯量信息、人体肌肉的最大收缩力信息、胡克弹簧刚度信息、粘性阻尼系数信息、人体肌肉的最大收缩力所需的时间信息、零负荷时肌肉的最大收缩速率信息、肌肉当前收缩速率信息、肌肉收缩校正常数信息；
依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；
将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中；
依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合；
若是符合，则将所述基本参数信息和所述运动信息导入到MATLAB工作空间中；
依据预设的人体动力学模型在挥杆平面内定义的惯性坐标系，以及导入到MATLAB工作空间中的所述基本参数信息和所述运动信息，来对所述高尔夫球手上身的目标部位和球杆的运动轨迹进行计算，以获得所述目标部位和所述球杆的角位移、角速度、角加速度和转矩运动轨迹的计算结果，所述目标部位包括躯干、肩、手臂和手腕；
将所述运动轨迹的计算结果赋值给可视化界面的轨迹参数对话框，以进行可视化展示，并对所述计算结果进行保存，以在所述可视化界面中显示警示对话框。
10.一种应用于高尔夫挥杆动作定量计算的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取基本参数信息，所述基本参数信息包括：球杆质量信息、球杆长度信息、左手与球杆握柄连接处到球杆质心的距离信息、左手与球杆握柄连接处到手臂质心的距离信息、球杆转动惯量信息、左手臂长度信息、左手臂质量信息、左手臂转动惯量信息、躯干质量信息、躯干长度信息、躯干转动惯量信息、人体肌肉的最大收缩力信息、胡克弹簧刚度信息、粘性阻尼系数信息、人体肌肉的最大收缩力所需的时间信息、零负荷时肌肉的最大收缩速率信息、肌肉当前收缩速率信息、肌肉收缩校正常数信息；
依据采集的高尔夫球手上身挥杆的动作视频，来获取所述高尔夫球手上身挥杆的动作视频中的运动信息；
将获取的所述基本参数信息和所述运动信息导入电子表格中；
依据预设的格式要求信息，来对导入电子表格中的所述基本参数信息和所述运动信息进行比对，以判断所述基本参数信息和所述格式要求信息，以及所述运动信息和所述格式要求信息是否符合；
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