CN110180151A - 一种游泳训练辅助系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种游泳训练辅助系统，包括主机、显示屏、俯视摄像机、侧视水面摄像机、侧视水下摄像机，所述俯视摄像机、侧视水面摄像机、侧视水下摄像机通过有线或者无线的方式与主机输入端电性连接，所述主机输出端与显示屏电性连接。本发明可以对游泳运动员的动作过程进行多角度跟踪拍摄，所拍摄画面在进行合成处理后向运动员自己播放，并实时测量游速。全过程全部自动完成，无需人工操作。使用本系统可以帮助游泳运动员直观的认知自己动作中的细节错误，便于运动员和教练员的沟通交流，加速动作学习周期，提升训练效率。

Description

一种游泳训练辅助系统
技术领域
本发明涉及体育设施技术领域，具体涉及一种游泳训练辅助系统。
背景技术
在游泳运动中，运动动作技巧的学习中利用视频回放来辅助训练具有很好的效果。目前针对运动训练的通用型视频反馈系统已经有销售，但当前产品并不适合在游泳训练场馆中使用。现有产品使用一枚固定安装摄像机，拍摄视野需覆盖整个运动范围。在游泳运动中如采用这一拍摄方案，画面中的人体将只占画幅的很小比例，无法展现动作细节。此外，在游泳运动中，运动员的动作需要从不同的角度进行观察，这些功能现有产品都尚未实现。因此，有必要发明一款能适应游泳项目特点的视频反馈系统。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种游泳训练辅助系统，以解决现有技术的不足。
为了解决上述问题，本发明提供一种游泳训练辅助系统，包括主机、显示屏、俯视摄像机、侧视水面摄像机及侧视水下摄像机，所述俯视摄像机、侧视水面摄像机及侧视水下摄像机通过有线或者无线的方式与主机输入端电性连接，所述主机输出端与显示屏电性连接；所述俯视摄像机、侧视水面摄像机及侧视水下摄像机用于获取训练者游泳时的实时视频流，所述主机用于对所述实时视频流进行合成处理以得到播放画面，所述显示屏用于播放所述播放画面。
优选地，所述俯视摄像机安放于泳道正上方，侧视水面摄像机安放于泳池侧边水面上方，侧视水下摄像机安放于侧视水面摄像机正下方，显示屏安放于泳道端面旁或泳池边。
优选地，所述侧视水面摄像机距泳池端面3至10米，安装点高于水面0.1至1.2米，用于从侧面连续不间断拍摄游泳者露出水面的肢体部分。
优选地，所述侧视水下摄像机安装点低于水面0.1至1.2米，用于从侧面连续不间断拍摄游泳者没于水中的肢体部分。
优选地，所述俯视摄像机、侧视水面摄像机、侧视水下摄像机为网络摄像机。
优选地，所述播放画面与所述实时视频流被摄入摄像机的时间存在时间延迟；所述主机或显示屏上具有实体操控结构或软件按键，对各摄像头画面的延时时长可进行粗设和精设两种设定，粗设将延时时间在0至60分钟任意设定，设置精度1秒，精设在粗设的基础上对延时时间在±0.5秒范围内进行进一步精确控制，设置精度达到1帧图像的显示时间。
优选地，所述显示屏中播放的播放画面包括游泳者的俯视画面和侧视画面，俯视画面由俯视摄像机所拍摄，侧视画面由侧视水面摄像机、侧视水下摄像机的画面经裁剪拼接而成，侧视画面的水上肢体部分取自侧视水面摄像机，侧视画面的水下肢体部分取自侧视水下摄像机。
优选地，所述实时视频流的延时播放采用三级缓存设计，将实时流媒体的拉流、解码和显示分别独立在不同的工作线程上，并结合原始帧时间戳的使用实现实时流媒体的播放控制，对实时流媒体实现进度设置、进度跳转、改变播放速度。
优选地，所述显示屏为液晶显示屏或投影荧幕。
优选地，所述主机为视频录像机或者电脑。
本发明的有益效果体现在：
本发明可以对游泳运动员的动作过程进行多角度跟踪拍摄，所拍摄画面在进行合成处理后向运动员自己播放，并实时测量游速。全过程全部自动完成，无需人工操作。使用本系统可以帮助游泳运动员直观的认知自己动作中的细节错误，便于运动员和教练员的沟通交流，加速动作学习周期，提升训练效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为系统结构示意图；
图2为系统原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1、2所示，本发明的一种游泳训练辅助系统，包括：主机、显示屏、俯视摄像机、侧视水面摄像机、侧视水下摄像机；俯视摄像机、侧视水面摄像机、侧视水下摄像机通过有线或者无线的方式与主机输入端电性连接，主机输出端与显示屏电性连接；俯视摄像机安放于泳道正上方，侧视水面摄像机安放于泳池侧边水面上方，侧视水下摄像机安放于侧视水面摄像机正下方，显示屏安放于泳道端面旁或泳池边。
其中，俯视摄像机为网络摄像机，安放于泳道正上方，从上向下对游泳者进行连续不间断拍摄；侧视水面摄像机为网络摄像机，安放于泳池侧边水面上方，距泳池端面3至10米，安装点高于水面0.1至1.2米，用于从侧面连续不间断拍摄游泳者露出水面的肢体部分；侧视水下摄像机为网络摄像机，安放于侧视水面摄像机正下方，安装点低于水面0.1至1.2米，用于从侧面连续不间断拍摄游泳者没于水中的肢体部分；显示屏为液晶显示屏或投影荧幕，安放于泳道端面旁或泳池边，便于游泳者在泳道端点处直接观看。
主机工作时从各摄像头获取实时视频流，经过合成处理后输出至显示屏进行播放，视频流的读取和播放皆实时不间断，但二者间存在时间差，显示屏上播放的画面与视频流被摄入摄像机的时间存在一定时间延迟，延时时长可设定，并保持稳定不变，这种播放方式称为延时回放。
主机或显示屏上具有实体操控结构或软件虚拟按键，可对各摄像头画面的延时时长可进行粗设和精设两种设定，粗设可将延时时间在0至60分钟任意设定，设置精度1秒，精设在粗设的基础上可对延时时间在±0.5秒范围内进行进一步精确控制，设置精度可达到1帧图像的显示时间，精设的作用是抵消不同画面图像处理时间的差异，以使各画面绝对同步。
显示屏中播放的画面包括游泳者的俯视画面和侧视画面，俯视画面由俯视摄像机所拍摄，侧视画面由两个侧视摄像机的画面经裁剪拼接而成，侧视画面的水上肢体部分取自侧视水面摄像机，侧视画面的水下肢体部分取自侧视水下摄像机。
另外，本发明的延时回放功能其实现方法如下：采用三级缓存设计，将实时流媒体的拉流、解码、和显示分别独立在不同的工作线程上，并结合原始帧时间戳的使用实现了实时流媒体的播放控制，可以对实时流媒体实现进度设置、进度跳转、改变播放速度等操控。利用该技术，本设备可以实现延时回放功能。
所提及的画面同步功能，其实现方法如下：实时流媒体播放器可以稳定控制图像的延迟时间，不同视频通道的同步功能是通过各通道延时的一致性加以实现。但不同摄像机内置的图像处理时间会略有差异。从光线进入摄像机镜头到摄像机网线上输出相应帧图像，中间的处理时间可能会因摄像机的厂商、配件、型号、生产批次等而异，仅将各通道图像设置为同一延迟时间仍不能保证图像完全一致。因而游泳视频反馈产品的操作界面上还需设置有相应的操作方式，允许用户对各通道图像的延迟时间进行微调。每一次微调的调节范围可设置为一帧图像的显示时间。如对于每秒25帧的标准图像，每次微调可设置为增加或减少延迟时间40毫秒。如此各通道同步误差的名义值可降至采样周期的一半，也即20毫秒。
画面拼接功能，其实现方法为常用图像显示库OpenGL提供的glm::translate()，glm::scale()等相关函数对图像进行拉伸、变形等数字变换。
综上，可见本发明可以对游泳运动员的动作过程进行多角度跟踪拍摄，所拍摄画面在进行合成处理后向运动员自己播放，并实时测量游速。全过程全部自动完成，无需人工操作。使用本系统可以帮助游泳运动员直观的认知自己动作中的细节错误，便于运动员和教练员的沟通交流，加速动作学习周期，提升训练效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种游泳训练辅助系统，其特征在于：包括主机、显示屏、俯视摄像机、侧视水面摄像机及侧视水下摄像机，所述俯视摄像机、侧视水面摄像机及侧视水下摄像机通过有线或者无线的方式与主机输入端电性连接，所述主机输出端与显示屏电性连接；所述俯视摄像机、侧视水面摄像机及侧视水下摄像机用于获取训练者游泳时的实时视频流，所述主机用于对所述实时视频流进行合成处理以得到播放画面，所述显示屏用于播放所述播放画面。
2.根据权利要求1所述的游泳训练辅助系统，其特征在于，所述俯视摄像机安放于泳道正上方，侧视水面摄像机安放于泳池侧边水面上方，侧视水下摄像机安放于侧视水面摄像机正下方，显示屏安放于泳道端面旁或泳池边。
3.根据权利要求2所述的一种游泳训练辅助系统，其特征在于：所述侧视水面摄像机距泳池端面3至10米，安装点高于水面0.1至1.2米，用于从侧面连续不间断拍摄游泳者露出水面的肢体部分。
4.根据权利要求2所述的一种游泳训练辅助系统，其特征在于：所述侧视水下摄像机安装点低于水面0.1至1.2米，用于从侧面连续不间断拍摄游泳者没于水中的肢体部分。
5.根据权利要求2所述的一种游泳训练辅助系统，其特征在于：所述俯视摄像机、侧视水面摄像机、侧视水下摄像机为网络摄像机。
6.根据权利要求1所述的一种游泳训练辅助系统，其特征在于，所述播放画面与所述实时视频流被摄入摄像机的时间存在时间延迟；所述主机或显示屏上具有实体操控结构或软件按键，对各摄像头画面的延时时长可进行粗设和精设两种设定，粗设将延时时间在0至60分钟任意设定，设置精度1秒，精设在粗设的基础上对延时时间在±0.5秒范围内进行进一步精确控制，设置精度达到1帧图像的显示时间。
7.根据权利要求6所述的一种游泳训练辅助系统，其特征在于：所述显示屏中播放的播放画面包括游泳者的俯视画面和侧视画面，俯视画面由俯视摄像机所拍摄，侧视画面由侧视水面摄像机、侧视水下摄像机的画面经裁剪拼接而成，侧视画面的水上肢体部分取自侧视水面摄像机，侧视画面的水下肢体部分取自侧视水下摄像机。
8.根据权利要求1所述的一种游泳训练辅助系统，其特征在于：所述实时视频流的延时播放采用三级缓存设计，将实时流媒体的拉流、解码和显示分别独立在不同的工作线程上，并结合原始帧时间戳的使用实现实时流媒体的播放控制，对实时流媒体实现进度设置、进度跳转、改变播放速度。
9.根据权利要求1所述的一种游泳训练辅助系统，其特征在于：所述显示屏为液晶显示屏或投影荧幕。
10.根据权利要求1所述的一种游泳训练辅助系统，其特征在于：所述主机为视频录像机或者电脑。
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