CN110523067A - 一种用于体育训练用定位标志装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于体育训练用定位标志装置及其使用方法，属于体育训练领域，一种用于体育训练用定位标志装置及其使用方法，包括定位标志装置和支撑其运行的各个系统，它们可以将专业运动员的形体动作通过“点定位”的形式进行细化，使训练者能够将复杂的专业运动员的训练动作拆分后进行对应练习，同时形体定位模块能够对训练者形体的模仿动作进行实时监控记录并纠错，另外将专业运动员在实战时乒乓球的打出轨迹与训练者在训练时打出的轨迹进行图像对比分析，并通过图像的形式表现，将训练者对乒乓球的实际训练情况能够更直观的反映出来，便于自身的纠错以及教练员更加有针对性的辅导。

Description

一种用于体育训练用定位标志装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及体育训练领域，更具体地说，涉及一种用于体育训练用定位标志装置及其使用方法。

背景技术

体育运动是在人类发展过程中逐步开展起来的有意识地对自己身体素质的培养的各种活动。采取了各种走、跑、跳、投以及舞蹈等多种形式的身体活动，这些活动就是人们通常称作的身体练习过程。体育运动亦称“竞技体育”，指为了战胜对手，取得优异运动成绩，最大限度地发挥和提高个人、集体在体格、体能、心理及运动能力等方面的潜力所进行的科学的、系统的训练和竞赛。含运动训练和运动竞赛两种形式。特点是：1)充分调动和发挥运动员的体力、智力、心理等方面的潜力；2)激烈的对抗性和竞赛性；3)参加者有充沛的体力和高超的技艺；4)按照统一的规则竞赛，具有国际性，成绩具有公认性；5)娱乐性。当今世界所开展的竞技运动项目是社会历史的产物。

全息投影技术属于3D技术的一种，原指利用干涉原理记录并再现物体真实的三维图像的技术。而后随着科幻电影与商业宣传的引导，全息投影的概念逐渐延伸到舞台表演、展览展示等商用活动中。但我们平时所了解到的全息往往并非严格意义上的全息投影，而是使用珮珀尔幻像、边缘消隐等方法实现3D效果的一种类全息投影技术。

在现有的乒乓球体育训练中，训练者一般通过教练员的手把手教学进行学习并训练，通过教练员的观察对训练动作进行纠错，当越来越多的人参与到乒乓球这项运动中时，教练员数量以及其精力和实战学识均有限，会在源头上阻碍我国乒乓球事业的发展。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于体育训练用定位标志装置及其使用方法，它可以将专业运动员的形体动作通过“点定位”的形式进行细化，使训练者能够将复杂的专业运动员的训练动作拆分后进行对应练习，同时形体定位模块能够对训练者形体的模仿动作进行实时监控记录并纠错，另外将专业运动员在实战时乒乓球的打出轨迹与训练者在训练时打出的轨迹进行图像对比分析，并通过图像的形式表现，将训练者对乒乓球的实际训练情况能够更直观的反映出来，便于自身的纠错以及教练员更加有针对性的辅导。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于体育训练用定位标志装置及其使用方法，包括定位装置本体、乒乓球训练桌、竖直轨迹采集仪和水平轨迹采集仪，所述定位装置本体下端固定连接有踏板，所述定位装置本体外端开凿有滑道，所述滑道内滑动连接有人体扫描仪，所述人体扫描仪固定连接有控制器，所述定位装置本体远离人体扫描仪的一端设有图像显示器，所述图像显示器上固定连接有显示屏幕，所述显示屏幕上下两端均螺纹连接有螺栓，所述定位装置本体远离人体扫描仪的一端开凿有多个螺纹孔，所述螺栓与螺纹孔相互匹配，所述图像显示器下端固定连接有全息投影摄像头，所述定位装置本体靠近乒乓球训练桌的一端固定连接有投影幕布，所述投影幕布与乒乓球训练桌的位置相互对应，所述竖直轨迹采集仪位于乒乓球训练桌的右侧，所述水平轨迹采集仪位于乒乓球训练桌的正上方。

进一步的，所述定位装置本体的高度为2.3-2.5米，所述人体扫描仪宽度为0.8-1米，使该装置能够符合绝大部分的训练者的形体尺寸，便于该装置对训练者的形体扫描并录入。

进一步的，所述投影幕布为透明玻璃或透明亚克力材质。

进一步的，所述人体扫描仪内包括形体信息录入模块和形体信息识别模块，所述形体信息录入模块与形体信息识别模块电性连接，形体信息录入模块能够将训练者的头、手、脚、膝盖、肘关节、臀部分成六个点定位识别，并将训练者形体的参数进行记录，训练者通过形体信息识别模块对训练者的形体进行识别，便于训练者调出训练记录，及时跟紧训练。

进一步的，所述图像显示器内设有画面显示模块、图像模拟模块，所述画面显示模块与图像模拟模块电性连接。

进一步的，所述全息投影摄像头电性连接有三维模型系统，所述三维模型系统连接有图像处理系统，图像处理系统能够对上传视频中的运动员的形体动作进行定位通过三维模型系统对运动员的形体动作进行建模并上传，全息投影摄像头将建模处理后的形体动作投射到投影幕布上，通过上述装置和系统之间的相互配合，能够将视频中专业运动员的身体运动进行形象定位，使训练者更加直观对训练动作进行学习并纠正。

进一步的，所述竖直轨迹采集仪和水平轨迹采集仪内均设有轨迹识别模块和形体定位模块。

进一步的，所述轨迹识别模块与图像模拟模块相连接，所述形体定位模块与形体信息识别模块相连接，所述形体定位模块与三维模型系统相连接，轨迹识别系统能够将采集到的训练过程中的乒乓球移动轨迹进行测算记录，通过图像模拟模块将乒乓球的移动轨迹在显示屏幕上显示，对训练者训练时的乒乓球运动轨迹进行实时监控并记录，形体信息识别模块能够对运动员训练的动作进行定位并识别，使其与三维模拟系统中的专业运动员的训练动作进行对比，进而对训练者的形体动作进行“点定位”纠错。

一种用于体育训练用定位标志装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、训练者选择专业运动员的乒乓球视频资料，图像处理系统对运动员的身体部位通过点定位，同时三维模型系统对运动员的动作进行建模；

S2、全息投影摄像头将建模后的三维模型投射到投影幕布上，训练者对运动员的动作先进行模仿，竖直轨迹采集仪和水平轨迹采集仪内的形态定位模块对训练者的动作实时记录并纠错；

S3、训练者的动作与三维模型中的动作重合度大于90%后，训练者进行乒乓球实际训练，同时竖直轨迹采集仪和水平轨迹采集仪内的轨迹识别模块对乒乓球实际轨迹进行检测并反映至显示屏幕上；

S4、训练者重复S2和S3，直至形体定位模块与轨迹识别模块分别对训练者的形体动作与打出乒乓球的轨迹匹配程度均在96%以上后，则判定训练者该项训练动作掌握完成。

通过上述步骤，本发明可以将专业运动员的形体动作通过“点定位”的形式进行细化，使训练者能够将复杂的训练动作拆分后进行对应练习，同时形体定位模块能够对训练者形体的模仿动作进行实时监控记录并纠错，另外将专业运动员在实战时乒乓球的打出轨迹与训练者在训练时打出的轨迹进行图像对比分析，对训练者的实际训练情况更加直观的反映，便于自身的纠错以及教练员更加有针对性的辅导。

一种用于体育训练用定位标志装置的使用方法，所述定位装置本体的使用方法为：

步骤一、训练者首先站立至踏板上，人体扫描仪从上至下对训练者的全身识别扫描并对身体部位进行定位；

步骤二、形体信息录入模块对扫描到的训练者的身体部位的位置信息进行记录；

步骤三、训练者重复上述步骤中的运动训练方法；

步骤四、训练者再次进行训练时，直接站立至踏板上，人体扫描仪从上至下对训练者的全身识别扫描，形体信息识别模块对训练者进行识别，调出训练者的运动记录，训练者继续上次的动作训练。

经过上述对定位装置本体的使用，能够对训练者的形体进行“点定位”并记录，形成识别记忆，当多个训练者对一个定位装置本体进行使用时，也能够使定位装置本体正常且稳定的运行。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案可以将专业运动员的形体动作通过“点定位”的形式进行细化，使训练者能够将复杂的专业运动员的训练动作拆分后进行对应练习，同时形体定位模块能够对训练者形体的模仿动作进行实时监控记录并纠错，另外将专业运动员在实战时乒乓球的打出轨迹与训练者在训练时打出的轨迹进行图像对比分析，并通过图像的形式表现，将训练者对乒乓球的实际训练情况能够更直观的反映出来，便于自身的纠错以及教练员更加有针对性的辅导。

（2）定位装置本体的高度为2.3-2.5米，人体扫描仪宽度为0.8-1米，使该装置能够符合绝大部分的训练者的形体尺寸，便于该装置对训练者的形体扫描并录入。

（3）投影幕布为透明玻璃或透明亚克力材质。

（4）人体扫描仪内包括形体信息录入模块和形体信息识别模块，形体信息录入模块与形体信息识别模块电性连接，形体信息录入模块能够将训练者的头、手、脚、膝盖、肘关节、臀部分成六个点定位识别，并将训练者形体的参数进行记录，训练者通过形体信息识别模块对训练者的形体进行识别，便于训练者调出训练记录，及时跟紧训练。

（5）图像显示器内设有画面显示模块、图像模拟模块，画面显示模块与图像模拟模块电性连接。

（6）全息投影摄像头电性连接有三维模型系统，三维模型系统连接有图像处理系统，图像处理系统能够对上传视频中的运动员的形体动作进行定位通过三维模型系统对运动员的形体动作进行建模并上传，全息投影摄像头将建模处理后的形体动作投射到投影幕布上，通过上述装置和系统之间的相互配合，能够将视频中专业运动员的身体运动进行形象定位，使训练者更加直观对训练动作进行学习并纠正。

（7）竖直轨迹采集仪和水平轨迹采集仪内均设有轨迹识别模块和形体定位模块。

（8）轨迹识别模块与图像模拟模块相连接，形体定位模块与形体信息识别模块相连接，形体定位模块与三维模型系统相连接，轨迹识别系统能够将采集到的训练过程中的乒乓球移动轨迹进行测算记录，通过图像模拟模块将乒乓球的移动轨迹在显示屏幕上显示，对训练者训练时的乒乓球运动轨迹进行实时监控并记录，形体信息识别模块能够对运动员训练的动作进行定位并识别，使其与三维模拟系统中的专业运动员的训练动作进行对比，进而对训练者的形体动作进行“点定位”纠错。

（9）通过对上述装置的使用以及其方法的运用，本发明可以将专业运动员的形体动作通过“点定位”的形式进行细化，使训练者能够将复杂的训练动作拆分后进行对应练习，同时形体定位模块能够对训练者形体的模仿动作进行实时监控记录并纠错，另外将专业运动员在实战时乒乓球的打出轨迹与训练者在训练时打出的轨迹进行图像对比分析，对训练者的实际训练情况更加直观的反映，便于自身的纠错以及教练员更加有针对性的辅导。

（10）经过上述对定位装置本体的使用，定位装置本体能够对训练者的形体进行“点定位”并记录，形成识别记忆，当多个训练者对一个定位装置本体进行使用时，也能够使定位装置本体正常且稳定的运行。

附图说明

图1为本发明人体扫描仪部分的结构示意图；

图2为本发明图像显示器部分的结构示意图；

图3为本发明使用状态下的正视结构示意图；

图4为本发明使用状态下的俯视结构示意图；

图5为本发明乒乓球轨迹训练时显示屏幕的显示结构示意图；

图6为本发明使用定位装置本体的流程图；

图7为本发明整体运行时的流程图。

图中标号说明：

1定位装置本体、101踏板、102滑道、103人体扫描仪、2图像显示器、201显示屏幕、202螺栓、203螺纹孔、204全息投影摄像头、3兵乓球训练桌、4投影幕布、5竖直轨迹采集仪、6水平轨迹采集仪。

具体实施方式

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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

一种用于体育训练用定位标志装置，包括定位装置本体1、乒乓球训练桌3、竖直轨迹采集仪5和水平轨迹采集仪6，请参阅图1，定位装置本体1下端固定连接有踏板101，定位装置本体1外端开凿有滑道102，滑道102内滑动连接有人体扫描仪103，人体扫描仪103固定连接有控制器，能够使控制器带动人体扫描仪103沿滑道102竖直上下滑动，便于对训练者的全身形体的扫描和识别，定位装置本体1远离人体扫描仪103的一端设有图像显示器2，请参阅图2，图像显示器2上固定连接有显示屏幕201，将乒乓球移动轨迹通过图表形式反映在显示屏幕201上，便于训练者和教练员的观察和分析，显示屏幕201上下两端均螺纹连接有螺栓202，定位装置本体1远离人体扫描仪103的一端开凿有多个螺纹孔203，螺栓202与螺纹孔203相互匹配，在螺栓202和螺纹孔203的相互配合作用下，能够对图像显示器2的位置进行调节和控制，图像显示器2下端固定连接有全息投影摄像头204，请参阅图3，定位装置本体1靠近乒乓球训练桌3的一端固定连接有投影幕布4，投影幕布4与乒乓球训练桌3的位置相互对应，在全息投影摄像头204和投影幕布4的相互配合作用下，能够将专业运动员的训练视频进行投放，竖直轨迹采集仪5位于乒乓球训练桌3的右侧，水平轨迹采集仪6位于乒乓球训练桌3的正上方，定位装置本体1的高度为2.5米，人体扫描仪103宽度为1米，使该装置能够符合绝大部分的训练者的形体尺寸，便于该装置对训练者的形体扫描并录入。

人体扫描仪103内包括形体信息录入模块和形体信息识别模块，形体信息录入模块与形体信息识别模块电性连接，形体信息录入模块能够将训练者的头、手、脚、膝盖、肘关节、臀部分成六个点定位识别，并将训练者形体的参数进行记录，训练者通过形体信息识别模块对训练者的形体进行识别，便于训练者调出训练记录，及时跟紧训练，图像显示器2内设有画面显示模块、图像模拟模块，画面显示模块与图像模拟模块电性连接，全息投影摄像头204电性连接有三维模型系统，三维模型系统连接有图像处理系统，图像处理系统能够对上传视频中的运动员的形体动作进行定位，通过三维模型系统对运动员的形体动作进行建模并上传，全息投影摄像头204将建模处理后的形体动作投射到投影幕布4上，通过上述装置和系统之间的相互配合，能够将视频中专业运动员的身体运动进行形象定位，使训练者更加直观对训练动作进行学习并纠正。

竖直轨迹采集仪5和水平轨迹采集仪6内均设有轨迹识别模块和形体定位模块，轨迹识别模块与图像模拟模块相连接，形体定位模块与形体信息识别模块相连接，形体定位模块与三维模型系统相连接，轨迹识别系统能够将采集到的训练过程中的乒乓球移动轨迹进行测算记录，通过图像模拟模块将乒乓球的移动轨迹在显示屏幕201上显示，对训练者训练时的乒乓球运动轨迹进行实时监控并记录，形体信息识别模块能够对运动员训练的动作进行定位并识别，使其与三维模拟系统中的专业运动员的训练动作进行对比，进而对训练者的形体动作进行“点定位”纠错。

一种用于体育训练用定位标志装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、训练者选择专业运动员的乒乓球视频资料，图像处理系统对运动员的身体部位通过点定位，同时三维模型系统对运动员的动作进行建模；

S2、全息投影摄像头将建模后的三维模型投射到投影幕布上，训练者对运动员的动作先进行模仿，竖直轨迹采集仪和水平轨迹采集仪内的形态定位模块对训练者的动作实时记录并纠错；

S3、训练者的动作与三维模型中的动作重合度大于90%后，训练者进行乒乓球实际训练，同时竖直轨迹采集仪和水平轨迹采集仪内的轨迹识别模块对乒乓球实际轨迹进行检测并反映至显示屏幕上；

S4、训练者重复S2和S3，直至形体定位模块与轨迹识别模块分别对训练者的形体动作与打出乒乓球的轨迹匹配程度均在96%以上后，则判定训练者该项训练动作掌握完成。

通过上述步骤，本发明可以将专业运动员的形体动作通过“点定位”的形式进行细化，使训练者能够将复杂的训练动作拆分后进行对应练习，同时形体定位模块能够对训练者形体的模仿动作进行实时监控记录并纠错，另外将专业运动员在实战时乒乓球的打出轨迹与训练者在训练时打出的轨迹进行图像对比分析，对训练者的实际训练情况更加直观的反映，便于自身的纠错以及教练员更加有针对性的辅导。

一种用于体育训练用定位标志装置的使用方法，所述定位装置本体的使用方法为：

步骤一、训练者首先站立至踏板上，人体扫描仪从上至下对训练者的全身识别扫描并对身体部位进行定位；

步骤二、形体信息录入模块对扫描到的训练者的身体部位的位置信息进行记录；

步骤三、训练者重复上述步骤中的运动训练方法；

步骤四、训练者再次进行训练时，直接站立至踏板上，人体扫描仪从上至下对训练者的全身识别扫描，形体信息识别模块对训练者进行识别，调出训练者的运动记录，训练者继续上次的动作训练。

经过上述对定位装置本体的使用，能够对训练者的形体进行“点定位”并记录，形成识别记忆，当多个训练者对一个定位装置本体进行使用时，也能够使定位装置本体正常且稳定的运行。

本发明的技术方案可以从乒乓球以此类推扩展至羽毛球、网球、排球等类似的球类运动训练中，均可以对训练者的形体进行定位，对训练者进行专业运动员的模仿训练。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于体育训练用定位标志装置，包括定位装置本体（1）、乒乓球训练桌（3）、竖直轨迹采集仪（5）和水平轨迹采集仪（6），其特征在于：所述定位装置本体（1）下端固定连接有踏板（101），所述定位装置本体（1）外端开凿有滑道（102），所述滑道（102）内滑动连接有人体扫描仪（103），所述人体扫描仪（103）固定连接有控制器，所述定位装置本体（1）远离人体扫描仪（103）的一端设有图像显示器（2），所述图像显示器（2）上固定连接有显示屏幕（201），所述显示屏幕（201）上下两端均螺纹连接有螺栓（202），所述定位装置本体（1）远离人体扫描仪（103）的一端开凿有多个螺纹孔（203），所述螺栓（202）与螺纹孔（203）相互匹配，所述图像显示器（2）下端固定连接有全息投影摄像头（204），所述定位装置本体（1）靠近乒乓球训练桌（3）的一端固定连接有投影幕布（4），所述投影幕布（4）与乒乓球训练桌（3）的位置相互对应，所述竖直轨迹采集仪（5）位于乒乓球训练桌（3）的右侧，所述水平轨迹采集仪（6）位于乒乓球训练桌（3）的正上方。

2.根据权利要求1所述的一种用于体育训练用定位标志装置，其特征在于：所述定位装置本体（1）的高度为2.3-2.5米，所述人体扫描仪（103）宽度为0.8-1米。

3.根据权利要求1所述的一种用于体育训练用定位标志装置，其特征在于：所述投影幕布（4）为透明玻璃或透明亚克力材质。

4.根据权利要求1所述的一种用于体育训练用定位标志装置，其特征在于：所述人体扫描仪（103）内包括形体信息录入模块和形体信息识别模块，所述形体信息录入模块与形体信息识别模块电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于体育训练用定位标志装置，其特征在于：所述图像显示器（2）内设有画面显示模块、图像模拟模块，所述画面显示模块与图像模拟模块电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于体育训练用定位标志装置，其特征在于：所述全息投影摄像头（204）电性连接有三维模型系统，所述三维模型系统连接有图像处理系统。

7.根据权利要求1所述的一种用于体育训练用定位标志装置，其特征在于：所述竖直轨迹采集仪（5）和水平轨迹采集仪（6）内均设有轨迹识别模块和形体定位模块。

8.根据权利要求7所述的一种用于体育训练用定位标志装置，其特征在于：所述轨迹识别模块与图像模拟模块相连接，所述形体定位模块与形体信息识别模块相连接，所述形体定位模块与三维模型系统相连接。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种用于体育训练用定位标志装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、训练者选择专业运动员的乒乓球视频资料，图像处理系统对运动员的身体部位通过点定位，同时三维模型系统对运动员的动作进行建模；

S2、全息投影摄像头（204）将建模后的三维模型投射到投影幕布（4）上，训练者对运动员的动作先进行模仿，竖直轨迹采集仪（5）和水平轨迹采集仪（6）内的形态定位模块对训练者的动作实时记录并纠错；

S3、训练者的动作与三维模型中的动作重合度大于90%后，训练者进行乒乓球实际训练，同时竖直轨迹采集仪（5）和水平轨迹采集仪（6）内的轨迹识别模块对乒乓球实际轨迹进行检测并反映至显示屏幕（201）上；

S4、训练者重复S2和S3，直至形体定位模块与轨迹识别模块分别对训练者的形体动作与打出乒乓球的轨迹匹配程度均在96%以上后，则判定训练者该项训练动作掌握完成。

10.根据权利要求1所述的一种用于体育训练用定位标志装置，其特征在于：所述定位装置本体（1）的使用方法为：

步骤一、训练者首先站立至踏板（101）上，人体扫描仪（103）从上至下对训练者的全身识别扫描并对身体部位进行定位；

步骤二、形体信息录入模块对扫描到的训练者的身体部位的位置信息进行记录；

步骤三、训练者重复上述步骤中的运动训练方法；

步骤四、训练者再次进行训练时，直接站立至踏板（101）上，人体扫描仪（103）从上至下对训练者的全身识别扫描，形体信息识别模块对训练者进行识别，调出训练者的运动记录，训练者继续上次的动作训练。