CN116156198A - 一种舞蹈教学用视觉测量信号传输装置及系统 - Google Patents

一种舞蹈教学用视觉测量信号传输装置及系统 Download PDF

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CN116156198A CN202310436320.0A CN202310436320A CN116156198A CN 116156198 A CN116156198 A CN 116156198A CN 202310436320 A CN202310436320 A CN 202310436320A CN 116156198 A CN116156198 A CN 116156198A
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Abstract

本发明涉及图像通信技术领域，具体涉及一种舞蹈教学用视觉测量信号传输装置及系统，包括：视频采集模块，获取位置序列；视频数据预处理模块，获取转折点、组数据及压缩线段；视频压缩预处理模块，获取位置序列中每一数据的重要程度，获取每一非转折点变为转折点前后，其所在组数据中每一数据的第一残差与第二残差，结合重要程度获取每一非转折点的损益系数，同理获取每一转折点的损益系数；通过压缩调整模块、视频压缩模块、视频图像通信存储模块、视频解压缩模块、可视化模块对舞蹈教学视频进行压缩存储并进行可视化显示。本发明在保留舞蹈教学视频中重要信息的同时提升压缩效率，降低舞蹈教学视频的储存空间。

Description

一种舞蹈教学用视觉测量信号传输装置及系统
技术领域
本发明涉及图像通信技术领域，具体涉及一种舞蹈教学用视觉测量信号传输装置及系统。
背景技术
线上舞蹈教学指的是舞蹈老师录制舞蹈教学视频，然后通过互联网传输到学员系统，由于舞蹈教学视频数据量庞大，为了便于视频数据的传输，首先需要对视频图像数据进行压缩处理。
由于舞蹈教学视频图像中背景固定，人物单调，现有通常使用有损压缩算法对舞蹈教学视频数据进行压缩处理，减少冗余数据的影响，提升传输效率；对于舞蹈教学视频图像压缩的现有方式根据连续视频帧图像之间像素点的一致性或相似性，结合像素点在视频帧图像中的特征进行有损压缩，例如针对连续帧视频图像中同一位置像素点序列，利用转折点算法进行有损压缩，其中转折点的选择直接影响压缩效果，传统转折点选择仅考虑序列中数值的变化方向，此时转折点无法表征视频图像中的重要信息，进而会导致重要信息的损失，同时序列中存在单个离群值会造成压缩率的降低。
发明内容
本发明提供一种舞蹈教学用视觉测量信号传输装置及系统，以解决现有的问题。
本发明的一种舞蹈教学用视觉测量信号传输装置及系统采用如下技术方案：
第一方面，本发明一个实施例提供了一种舞蹈教学用视觉测量信号传输系统，该系统包括以下模块：
视频采集模块：采集舞蹈教学视频数据，获取若干个视频帧灰度图，利用连续视频帧灰度图中相同位置下的像素点构建若干位置序列；
视频数据预处理模块：利用每一位置序列中相邻数据的差异大小获取每一位置序列中的若干个转折点，根据转折点划分获取若干个组数据，利用每一组数中第一位数据与最后一位数据构成每一组数据的压缩线段；
视频压缩预处理模块：根据每一视频帧灰度图中每个像素点的梯度方向获取每一像素点的方向差异程度，根据每一像素点的梯度值、每一像素点的方向差异程度及每一像素点与邻域像素点的灰度值差异获取每一像素点对应的位置序列中数据的重要程度，记每一非转折点所在组数据中的每一数据为变化数据，获取每一变化数据的第一残差值，将非转折点转换为转折点并获取每一变化数据的第二残差值，根据每一变化数据的重要程度、每一变化数据的第一残差值与第二残差值的差值、每一非转折点的数值获取每一非转折点的损益系数；将每一转折点变为非转折点并作为更新点，记更新点所在组数据中的每一数据为更新数据，获取每一更新数据的第三残差值与第四残差值，根据每一更新数据的重要程度、每一更新数据的第三残差值与第四残差值的差值、每一转折点的数值获取每一转折点的损益系数；
压缩调整模块：根据每一位置序列中每一数据的损益系数获取转折点变化顺序，对转折点进行调整，获取调整转折点；
视频压缩模块：对舞蹈教学视频进行压缩处理，获取压缩后的舞蹈教学视频；
视频图像通信存储模块：对压缩后的舞蹈教学视频进行传输存储；
视频解压缩模块：对压缩后的舞蹈教学视频进行解压缩处理；
可视化模块：利用显示器将解压缩后的舞蹈教学视频进行可视化显示。
优选的，所述根据每一视频帧灰度图中每个像素点的梯度方向获取每一像素点的方向差异程度，包括的具体步骤如下：
获取每一视频帧灰度图中每一像素点邻域内所有像素点的灰度值、梯度方向及窗口内每一梯度方向的个数，记其中最大个数所对应的梯度方向为参考梯度方向，获取每一像素点的梯度方向与参考梯度方向的差值绝对值，记为每一像素点的方向差异程度。
优选的，所述根据每一像素点的梯度值、每一像素点的方向差异程度及每一像素点与邻域像素点的灰度值差异获取每一像素点对应的位置序列中数据的重要程度，包括的具体步骤如下：
Figure SMS_1
其中，
Figure SMS_12
表示第
Figure SMS_4
位置序列中的第
Figure SMS_8
个数据的重要程度，
Figure SMS_14
表示第
Figure SMS_17
位置序列中的 第
Figure SMS_16
个数据所对应的像素点的梯度值，
Figure SMS_18
表示第
Figure SMS_9
位置序列中的第
Figure SMS_13
个数据所对应的像素点 的方向差异程度，
Figure SMS_2
表示第
Figure SMS_6
位置序列中的第
Figure SMS_5
个数据所对应的像素点的灰度值；
Figure SMS_10
表示第
Figure SMS_11
位置序列中的第
Figure SMS_15
个数据所对应的像素点邻域内第
Figure SMS_3
个像素点的灰度值，
Figure SMS_7
表示所述邻域内 像素点的个数。
优选的，所述获取每一变化数据的第一残差值，包括的具体步骤如下：
记任意一位置序列为关注位置序列，记关注位置序列中的任意一非转折点为关注非转折点，记包含关注非转折点的组数据为关注组数据，关注组数据对应的压缩线段为关注压缩线段，记关注组数据中的每一数据为关注非转折点的变化数据，记每一变化数据对应序号值在关注压缩线段上的数值为每一变化数据的参考数据，获取每一变化数据与其对应的参考数据的差值绝对值，记为每一变化数据的第一残差值。
优选的，所述将非转折点转换为转折点并获取每一变化数据的第二残差值，包括的具体步骤如下：
记任意一非转折点为关注非转折点，记变为转折点后的关注非转折点为调整点，将最后一位数据为调整点的组数据记为第一组数据，将第一位数据为调整点的组数据记为第二组数据，记第一组数据对应的线段为第一线段，记第二组数据对应的线段为第二线段；获取第一组数据中每一数据与其所对应的序号值在第一线段上的数值的差值绝对值，记为第一组数据中每一数据的第二残差值，获取第二组数据中每一数据与其所对应的序号值在第二线段上的数值的差值绝对值，记为第二组数据中每一数据的第二残差值；将第一组数据去除最后一位数据，进而与第二组数据按照顺序组合获取得到的第一新组数据与关注组数据相同，即关注组数据中的每一变化数据对应一个第二残差值。
优选的，所述根据每一变化数据的重要程度、每一变化数据的第一残差值与第二残差值的差值、每一非转折点的数值获取每一非转折点的损益系数，包括的具体步骤如下：
Figure SMS_19
其中，
Figure SMS_22
表示第
Figure SMS_26
位置序列中的第
Figure SMS_29
个非转折点的损益系数，
Figure SMS_21
表示第
Figure SMS_28
个变化数 据的重要程度，
Figure SMS_31
表示第
Figure SMS_32
个变化数据的第一残差值，
Figure SMS_20
表示第
Figure SMS_24
个变化数据第二残差 值，
Figure SMS_27
表示变化数据的数据个数，
Figure SMS_30
表示第
Figure SMS_23
位置序列中的第
Figure SMS_25
个非转折点的数据值。
优选的，所述获取每一更新数据的第三残差值与第四残差值，包括的具体步骤如下：
记任意一位置序列为目标位置序列，记目标位置序列中的任意一转折点为目标转折点，记最后一位数据为目标转折点的组数据为第一目标组数据，记第一位数据为目标转折点的组数据为第二目标组数据，记第一目标组数据对应的压缩线段为第一目标线段，记第二目标组数据对应的压缩线段为第二目标线段，记第一目标组数据中的数据为目标转折点的第一对比数据，记每一第一对比数据对应序号值在第一目标线段上的数值为第一对比数据的调整数据，获取每一第一对比数据与其对应的调整数据的差值绝对值，记为每一第一对比数据的第三残差值，记第二目标组数据中的数据为目标转折点的第二对比数据，根据第一对比数据的第三残差值的获取步骤，获取每一第二对比数据的第三残差值；
当目标转折点变为非转折点后，对上述获取得到的组数据及压缩线段进行调整，此时为了方便后续描述，记变为非转折点后的目标转折点为更新点，记调整后包含更新点的组数据为更新组数据，记更新组数据中每一数据为更新数据，记更新组数据对应的压缩线段为更新压缩线段，获取更新组数据中每一数据与其所对应的序号值在更新压缩线段上的数值的差值绝对值，记为更新组数据中每一数据的第四残差值；
由于第一目标组数据最后一位数据为目标转折点，第二目标组数据中的第一位数据也为目标转折点，将第一目标组数据去除最后一位数据，进而与第二目标组数据按照顺序组合获取得到的第二新组数据与更新组数据相同，即更新组数据中的每一更新数据对应一个第三残差值。
优选的，所述根据每一更新数据的重要程度、每一更新数据的第三残差值与第四残差值的差值、每一转折点的数值获取每一转折点的损益系数，包括的具体步骤如下：
Figure SMS_33
其中，
Figure SMS_36
表示第
Figure SMS_38
位置序列中的第
Figure SMS_42
个转折点的损益系数，
Figure SMS_35
表示第
Figure SMS_41
个更新数据 的重要程度，
Figure SMS_44
表示第
Figure SMS_46
个更新数据的第三残差值，
Figure SMS_34
表示第
Figure SMS_39
个更新数据的第四残差 值，
Figure SMS_43
表示更新组数据中的数据个数，
Figure SMS_45
表示第
Figure SMS_37
位置序列中的第
Figure SMS_40
个转折点的数据值。
第二方面，本发明另一个实施例提供了一种舞蹈教学用视觉测量信号传输装置，所述装置包含视频采集模块、视频数据预处理模块、视频压缩预处理模块、压缩调整模块、视频压缩模块、视频图像通信存储模块、视频解压缩模块和可视化模块；所述视频采集模块包括电子相机，视频压缩预处理模块、压缩调整模块、视频压缩模块及视频解压缩模块包括处理器，视频图像通信存储模块包括存储器，可视化模块包括显示器；视频采集模块中的电子相机，视频压缩预处理模块、压缩调整模块及视频压缩模块中的处理器，视频图像通信存储模块的存储器，视频解压缩模块的处理器，可视化模块的显示器是依次信号连接。
本发明的技术方案的有益效果是：传统使用转折点压缩算法对视频图像进行压缩时，转折点的选择未考虑图像中像素点对应的图像特征，容易造成重要信息的损失，同时并且当像素点序列中存在单个离群值会造成压缩率的降低。本发明首先结合舞蹈教学视频中背景固定、仅人物形态变化的特征获取舞蹈教学视频中每一数据的重要程度，进而根据数据间的数据差异获取转折点，根据数据进行转折点变化时，即将非转折点变为转折点、将转折点变为非转折点，压缩率的变化及有效信息损失的变化及每一数据的数据值获取每一数据的损益系数，保证对数据进行转折点变化过程可以有效提升压缩质量；同时获取每一数据的损益系数时考虑每一数据的数据值，避免序列中局部离群点对压缩率的影响，同时保证损失的信息可控性，即实现减少视频有效信息的损失的同时保证较高的压缩率；对数据进行多轮转折点变化，避免每一次转折点变化后进行损益系数的更新，从而有效减少当前过程的计算量，使得视频图像数据快速压缩。
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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明一个实施例所提供的一种舞蹈教学用视觉测量信号传输系统的结构框图；
图2为一非转折点变为转折点前后压缩线段的变化；
图3为一转折点变为非转折点前后压缩线段的变化。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种舞蹈教学用视觉测量信号传输装置及系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种舞蹈教学用视觉测量信号传输装置及系统的具体方案。
请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种舞蹈教学用视觉测量信号传输系统的结构框图，该系统包括以下模块：
视频采集模块S101：获取舞蹈教学视频数据，根据舞蹈教学视频数据获取若干位置序列。
需要说明的是，对于舞蹈教学视频而言，由于视频中背景固定且人物单调，相邻视频帧图像中存在大量未变化的区域，即相邻视频帧图像中存在较多相同位置下，像素值相同的像素点，进而可以利用相邻视频帧图像像素点间的一致性及相似关系对舞蹈教学视频数据进行压缩，降低舞蹈教学视频的储存空间，进而对压缩后的舞蹈教学视频进行传输存储，因此首先需要获取连续视频帧图像中相同位置下的像素点序列。
在本发明的实施例中，在舞蹈教学教室中的固定位置放置相机，采集舞蹈教学视频，舞蹈教学视频包含若干个视频帧图像；其中，固定位置由实施者进行设定。
进一步的，对每一视频帧图像分别进行灰度化处理，获取每一视频帧图像的灰度图，记为视频帧灰度图；自每一视频帧灰度图中左上角第一位像素点起始，由左到右，由上到下，依次获取每一像素点的灰度值，构成每一视频帧灰度图的灰度值序列，此时，灰度值序列中每一灰度值的序号值可表示该灰度值对应像素点的位置信息，记为每一像素点的位置；以任意一位置为例，按照帧数顺序，依次获取每一视频帧灰度图中该位置像素点的灰度值，得到该位置的位置序列；依次获取每一位置的位置序列，需要说明的是，位置序列中的序号值表示视频帧数。
至此，获取得到位置序列，位置序列表征视频帧图像中相同位置下的像素点的灰度值。
视频数据预处理模块S102：获取每一位置序列中的若干个转折点，根据转折点获取若干个组数据及压缩线段。
需要说明的是，由于舞蹈教学视频背景固定，人物单调，对于位置序列中的数据而言，其具有连续一致性或相似性，进而可使用转折点压缩算法，对每一位置序列进行压缩处理，进而获取得到压缩后的舞蹈教学视频，因此首先需要获取每一位置序列中的转折点；由于常规的转折点压缩算法主要针对序列中数据变化方向的一致性进行转折点选取，变化方向即每一数据与上一数据、下一数据相比由增加变为减少，或由减少变为增加，但对于舞蹈教学场景，序列中数据的变化方向不能直接体现序列中数据的差异，即不能体现人体特征的变化，序列中数据的差异性直接取决于数据之间的差异大小，进而根据位置序列中相邻灰度值的差异获取转折点。
具体的，记任意一位置序列为目标位置序列，从目标位置序列中的第一位数据起 始，保留第一位数据，进而计算第二位数据与第三位数据的差值绝对值，设定阈值为
Figure SMS_47
，当 第二位数据与第三位数据的差值绝对值大于阈值时，判定第二位数据为转折点，当第三位 数据与第四位数据的差值绝对值大于阈值时，判定第三位数据为转折点，以此类推，获取目 标位置序列中的所有转折点；需要说明的是，对于每一序列中的第一位数据与最后一位数 据不与后一位数据计算差值绝对值，直接记为转折点；本实施例中采用
Figure SMS_48
进行计算，具 体实施过程实施者可根据实际情况设定阈值。
进一步需要说明的是，利用转折点将位置序列截断为若干个线段，可以直接利用线段表示原始序列实现有损压缩，也可以利用线段以及位置序列上每一数据的残差表示原始序列实现无损压缩；对于舞蹈教学视频而言，对应信息主要表现为动作轮廓，即可以直接利用线段表示原始序列进行有损压缩。
进一步的，利用每一位置序列的转折点将每一位置序列划分为若干个组数据，其中每一组数据中第一位数据与最后一位数据均为转折点；以序号值为横坐标，以位置序列上每一序号值所对应的数据为纵坐标建立直角坐标系，获取位置序列散点图，将每一组数据中第一位数据与最后一位数据进行连线，记获取得到的线段为每一组数据的压缩线段，其中，压缩线段左端点为组数据的第一位数据，右端点为组数据的最后一位数据，每一压缩线段的端点均为转折点；例如，一位置序列为{Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6}，其中该位置序列中的转折点为Q1，Q2，Q4，Q6，进而获取得到的组数据为Q1Q2，Q2Q3Q4，Q4Q5Q6，进而每一组数据对应的压缩线段为Q1Q2，Q2Q4，Q4Q6。
至此，获取得到每一位置序列的若干个转折点，根据转折点获取每一位置序列的若干个组数据及压缩线段。
视频压缩预处理模块S103、获取每一视频帧灰度图中每个像素点的梯度值及梯度方向，进而获取每一像素点对应的位置序列中数据的重要程度，获取每一非转折点变为转折点前后，非转折点所在组数据中每一数据的第一残差与第二残差，结合每一数据的重要程度、每一非转折点的数值获取每一非转折点的损益系数，获取每一转折点变为非转折点前后，所在组数据中每一数据的第三残差与第四残差，结合每一数据的重要程度、每一转折点的数值获取每一转折点的损益系数。
需要说明的是，由于使用转折点压缩算法进行有损压缩时，所损失的信息不可控，对于舞蹈教学视频数据而言，可能导致动作轮廓信息被损失掉，从而无法保证舞蹈视频的有效教学；因此本实施例根据位置序列中每一数据在对应的视频帧灰度图中表征的特征进行转折点的二次选取，对转折点进行调整，保留体现动作轮廓信息的重要数据；同时考虑转折点的变化会同时影响压缩过程视频信息的损失以及压缩率，增加转折点会降低压缩效率，结合位置序列中每一数据进行转折点变化时视频信息的损益，对转折点进行调整，进而提升对于舞蹈教学视频数据的压缩质量。
具体的，使用Sobel算子获取每一视频帧灰度图中每一像素点的梯度值及梯度方 向，以每一视频帧灰度图中每一像素点为中心，建立
Figure SMS_49
大小的窗口，
Figure SMS_50
为预设尺寸参数， 获取视频帧灰度图中且在窗口内所有像素点的灰度值、梯度方向及窗口内每一梯度方向的 个数，记其中最大个数所对应的梯度方向为该像素点的参考梯度方向，表征该像素点邻域 内像素点的整体梯度方向，获取每一像素点的梯度方向与该像素点参考梯度方向的差值绝 对值，记为每一像素点的方向差异程度；需要说明的是，本实施例中采用
Figure SMS_51
进行计算，具 体实施过程实施者可根据实际情况设定窗口大小。
需要说明的是，舞蹈教学视频中人体形态不断变化，但背景固定不变，进而在视频帧灰度图中边缘点反应人体的动作轮廓信息，记录舞蹈教学数据，进而视频帧灰度图中的边缘点较为重要，对于视频帧灰度图中的边缘点而言，其梯度较大，且与周边点的梯度方向一致性较高；同时对于视频帧灰度图中的每一像素点，其与周边像素点的差异越大，说明该像素点被周边像素点替代的可能性越低，该像素点越重要，将该像素点去除时，对舞蹈教学视频信息的影响较大，进而根据梯度值、方向差异程度及像素点与周边像素点的灰度值差异获取每一位置序列中每一数据的重要程度表征每一像素点的重要程度。
具体的，以第
Figure SMS_52
位置序列中的第
Figure SMS_53
个数据为例，获取该数据的重要程度
Figure SMS_54
的计算方 法为：
Figure SMS_55
其中，
Figure SMS_66
表示第
Figure SMS_57
位置序列中的第
Figure SMS_63
个数据所对应的像素点的梯度值，
Figure SMS_59
表示第
Figure SMS_61
位 置序列中的第
Figure SMS_65
个数据所对应的像素点的方向差异程度；
Figure SMS_67
表示第
Figure SMS_64
位置序列中的第
Figure SMS_69
个数 据所对应的像素点的灰度值；
Figure SMS_56
表示以第
Figure SMS_60
位置序列中的第
Figure SMS_68
个数据所对应的像素点为中 心，视频帧灰度图中且在
Figure SMS_71
大小的窗口内第
Figure SMS_70
个像素点的灰度值；
Figure SMS_72
表示
Figure SMS_58
大小的窗口 内的像素点个数，本实施例中采用
Figure SMS_62
进行计算，具体实施过程实施者可根据实际情况设 定窗口大小。
若
Figure SMS_75
越大，第
Figure SMS_78
位置序列中的第
Figure SMS_81
个数据所对应的像素点越可能为边缘像素点，该 像素点越重要，进而第
Figure SMS_74
位置序列中的第
Figure SMS_76
个数据的重要程度越高，若
Figure SMS_79
越小，第
Figure SMS_82
位置序列 中的第
Figure SMS_73
个数据所对应的像素点与其邻域像素点的梯度方向一致性越高，该像素点越可能 为边缘像素点，第
Figure SMS_77
位置序列中的第
Figure SMS_80
个数据的重要程度越高。
Figure SMS_84
用以表征第
Figure SMS_86
位置序列中的第
Figure SMS_88
个数据所对应的像素点与其临近像 素点的灰度值差异，若
Figure SMS_85
值越大，说明第
Figure SMS_87
位置序列中的第
Figure SMS_89
个数据所对应的像 素点与其临近像素点的灰度值差异较大，进而第
Figure SMS_90
位置序列中的第
Figure SMS_83
个数据所对应的像素点 的可替代性越低，其重要程度越高。
至此，获取得到每一位置序列中每一数据的重要程度，表征每一位置序列中每一数据所对应像素点的重要程度即属于边缘像素点的可能性。
进一步需要说明的是，根据每一位置序列中每一数据的重要程度对序列值进行转折点调整，降低轮廓信息的丢失风险，但转折点的变化同时影响对舞蹈教学视频压缩过程中视频信息的损失以及压缩效率的改变，需要结合每一位置序列中每一数据进行转折点调整过程中压缩率及信息损失的损益值，从而减少视频信息损失的同时保证视频压缩效率。
记任意一位置序列为关注位置序列，记关注位置序列中的任意一非转折点为关注非转折点，记包含关注非转折点的组数据为关注组数据，关注组数据对应的压缩线段为关注压缩线段，记关注组数据中的数据为关注非转折点的变化数据，记每一变化数据对应序号值在关注压缩线段上的数值为该变化数据的参考数据，获取每一变化数据与其对应的参考数据的差值绝对值，记为每一变化数据的第一残差值。
进一步需要说明的是，当非转折点变为转折点后，非转折点所在的组数据变为两个组数据，进而压缩线段随之改变，非转折点所在组数据中的每一数据的残差值也发生改变。
进一步的，当关注非转折点变为转折点后，对上述获取得到的组数据及压缩线段进行调整，此时为了方便后续描述，记变为转折点后的关注非转折点为调整点，调整后的组数据有两个，其中，将最后一位数据为调整点的组数据记为第一组数据，将第一位数据为调整点的组数据记为第二组数据，记第一组数据对应的线段为第一线段，记第二组数据对应的线段为第二线段；获取第一组数据中每一数据与该数据所对应的序号值在第一线段上的数值的差值绝对值，记为第一组数据中每一数据的第二残差值，获取第二组数据中每一数据与该数据所对应的序号值在第二线段上的数值的差值绝对值，记为第二组数据中每一数据的第二残差值。
由于第一组数据最后一位数据为调整点，第二组数据中的第一位数据也为调整点；将第一组数据去除最后一位数据，进而与第二组数据按照顺序组合获取得到的组数据与关注组数据相同，即关注组数据中的每一变化数据对应一个第二残差值。
请参阅图2，其出示了一非转折点变为转折点前后压缩线段的变化，其中图2(a)中 A3为一非转折点，包含A3的组数据所对应的压缩线段为
Figure SMS_91
，图2(b)中A3为一转折点，包含A3 的两个组数据所对应的压缩线段分别为
Figure SMS_92
、
Figure SMS_93
，
Figure SMS_94
，图2中的虚线表示压缩线段，实线为散点 图中的散点按照时序进行连接的折线。
至此，获取得到每一非转折点所在组数据中每一数据的第一残差值，表征每一数据的信息损失程度，获取得到每一非转折点所在组数据中每一数据的第二残差值，表征当非转折点变为转折点后，每一数据的信息损失程度。
进一步需要说明的是，由于残差值表征每一数据的信息损失程度，增多一个转折点的同时会增加一条压缩线段，从而增加待传输的信息量，即降低压缩效率；增加的压缩线段会更加靠近原始的位置序列中的数据值，从而减少压缩过程的信息损失；由于需在减少压缩过程信息损失的同时提高压缩率，增加一个转折点会增加储存空间，进而还需考虑每一转折点的数据值；同时对于位置序列中每一数据而言，其对应的重要程度不同，其对于舞蹈视频信息损失的影响不同；结合每一非转折点转为转折点前后，非转折点的数据值、包含非转折点的组数据中的每一数据的残差值的变化及每一数据的重要程度获取每一非转折点的损益系数。
具体的，以第
Figure SMS_95
位置序列中的第
Figure SMS_96
个非转折点为例，获取该非转折点的损益系数
Figure SMS_97
的计算方法为：
Figure SMS_98
其中，
Figure SMS_100
表示第
Figure SMS_103
个变化数据的重要程度，
Figure SMS_106
表示第
Figure SMS_99
个变化数据的第一残差 值，
Figure SMS_102
表示第
Figure SMS_107
个变化数据第二残差值，
Figure SMS_108
表示变化数据的数据个数，
Figure SMS_101
表示第
Figure SMS_104
位置序列 中的第
Figure SMS_105
个非转折点的数据值。
Figure SMS_111
表示第
Figure SMS_115
位置序列中的第
Figure SMS_118
个非转折点从非转折点变为转折点后，包含 该非转折点的组数据中的第
Figure SMS_112
个数据的残差变化量，即该数据信息损失的变化量；
Figure SMS_113
越 大，说明
Figure SMS_116
对视频信息损失的影响越大，进而
Figure SMS_119
表征第
Figure SMS_109
位 置序列中的第
Figure SMS_114
个非转折点从非转折点变为转折点后，视频信息损失的变化量，若
Figure SMS_117
越大，表征第
Figure SMS_120
位置序列中的第
Figure SMS_110
个非转折点从非转折点变为转折 点后，视频信息损失减少。
由于需在减少压缩过程信息损失的同时提高压缩率，当第
Figure SMS_121
位置序列中的第
Figure SMS_122
个非 转折点转为转折点后，需对第
Figure SMS_123
位置序列中的第
Figure SMS_124
个非转折点进行存储，使得压缩率降低，需 要考虑第
Figure SMS_125
位置序列中的第
Figure SMS_126
个非转折点的数值，使得计算每一非转折点的损益系数是在保 证压缩率的基础上考虑信息损失的减少。
至此，获取得到每一非转折点的损益系数，表征每一非转折点变为转折点后，视频信息损失的变化量与压缩率的变化量，体现每一非转折点转为转折点后对于压缩效率及压缩质量的影响。
进一步需要说明的是，由于每一转折点转为非转折点后，会将两个压缩线段合并为一个压缩线段，由于减少转折点，减少储存空间，从而提高视频压缩率，但由于转折点减少，视频信息减少，进而视频信息损失增加，需按照上述每一非转折点的损益系数的计算方法获取每一转折点的损益系数。
记任意一位置序列为目标位置序列，记目标位置序列中的任意一转折点为目标转折点，记最后一位数据为目标转折点的组数据为第一目标组数据，记第一位数据为目标转折点的组数据为第二目标组数据，记第一目标组数据对应的压缩线段为第一目标线段，记第二目标组数据对应的压缩线段为第二目标线段，记第一目标组数据中的数据为目标转折点的第一对比数据，记每一第一对比数据对应序号值在第一目标线段上的数值为该第一对比数据的调整数据，获取每一第一对比数据与其对应的调整数据的差值绝对值，记为每一第一对比数据的第三残差值，记第二目标组数据中的数据为目标转折点的第二对比数据，根据第一对比数据的第三残差值的获取步骤，同理获取每一第二对比数据的第三残差值。
进一步需要说明的是，当转折点变为非转折点后，转折点所在的两个组数据合并为一个组数据，进而压缩线段随之改变，转折点所在的两个组数据中的每一数据的残差值也发生改变。
进一步的，当目标转折点变为非转折点后，对上述获取得到的组数据及压缩线段进行调整，此时为了方便后续描述，记变为非转折点后的目标转折点为更新点，记调整后包含更新点的组数据为更新组数据，记更新组数据中每一数据为更新数据，记更新组数据对应的压缩线段为更新压缩线段，获取更新组数据中每一数据与该数据所对应的序号值在更新压缩线段上的数值的差值绝对值，记为更新组数据中每一数据的第四残差值。
由于第一目标组数据最后一位数据为目标转折点，第二目标组数据中的第一位数据也为目标转折点；将第一目标组数据去除最后一位数据，进而与第二目标组数据按照顺序组合获取得到的组数据与更新组数据相同，即更新组数据中的每一更新数据对应一个第三残差值。
请参阅图3，其出示了一非转折点变为转折点前后压缩线段的变化，其中图3(a)中B5为一转折点，包含B5的两个组数据所对应的压缩线段分别为N1、N2，图3(b)中B5为一非转折点，包含B5的组数据所对应的压缩线段为N，图3中的虚线表示压缩线段，实线为散点图中的散点按照时序进行连接的折线。
至此，获取得到每一转折点所在两个组数据中每一数据的第三残差值，表征每一数据的信息损失程度，获取得到每一转折点变为非转折点后所在组数据中每一数据的第四残差值，表征当转折点变为非转折点后，每一数据的信息损失程度。
进一步需要说明的是，由于减少一个转折点的同时会减少一条压缩线段，从而减少待传输的信息量，即提升压缩效率；由于压缩线段减少，使得变化的压缩线段会更加远离原始的位置序列中的数据值，从而增加压缩过程的信息损失；同时对于位置序列中每一数据而言，其对应的重要程度不同，其对于舞蹈视频信息损失的影响不同，结合转折点的数据值、转折点变为非转折点后所在的组数据中的每一数据的残差值的变化及每一数据的重要程度获取每一转折点的损益系数。
具体的，以第
Figure SMS_127
位置序列中的第
Figure SMS_128
个转折点为例，获取该转折点的损益系数
Figure SMS_129
的计 算方法为：
Figure SMS_130
其中，
Figure SMS_131
表示第
Figure SMS_136
个更新数据的重要程度，
Figure SMS_139
表示第
Figure SMS_132
个更新数据的第三残差 值，
Figure SMS_134
表示第
Figure SMS_137
个更新数据的第四残差值，
Figure SMS_140
表示更新组数据中的数据个数，
Figure SMS_133
表示第
Figure SMS_135
位 置序列中的第
Figure SMS_138
个转折点的数据值。
Figure SMS_144
表示第
Figure SMS_147
位置序列中的第
Figure SMS_150
个转折点从转折点变为非转折点后，更新组 数据中第
Figure SMS_142
个数据的残差变化量，即该数据信息损失的变化量；
Figure SMS_146
越大，说明
Figure SMS_149
对视频信息损失的影响越大，进而
Figure SMS_152
表征第
Figure SMS_143
位置序列中的第
Figure SMS_145
个转 折点从转折点变为非转折点后，视频信息损失的变化量，若
Figure SMS_148
越小， 表征第
Figure SMS_151
位置序列中的第
Figure SMS_141
个转折点从转折点变为非转折点后，视频信息损失增加。
当第
Figure SMS_153
位置序列中的第
Figure SMS_154
个转折点转为非转折点后，不对第
Figure SMS_155
位置序列中的第
Figure SMS_156
个转 折点进行存储，使得压缩率提升，需要考虑第
Figure SMS_157
位置序列中的第
Figure SMS_158
个非转折点的数值。
至此，获取得到每一转折点的损益系数，表征每一转折点变为非转折点后，视频信息损失的变化量与压缩率的变化量，体现每一转折点转为非转折点后对于压缩质量的影响。
由于位置序列中数据仅包含转折点与非转折点两种，至此，获取得到每一位置序列中每一数据的损益系数。
压缩调整模块S104：根据每一位置序列中的每一数据的损益系数获取转折点变化顺序，从而对转折点进行调整，获取调整转折点。
需要说明的是，对位置序列中任意一数据进行转折点变化时，会引起多个点压缩关系变化，从而影响其损益系数，所以对位置序列中数据进行转折点变化时，需要确定转折点变化的顺序；
根据上述步骤获取得到位置序列中每一数据的损益系数，损益系数越大，越有利于视频压缩；所以首先根据损益系数从大到小的顺序进行转折点的变化，但是单个数据发生转折点变化时，影响包含该数据的组数据中的每一数据的损益系数，即发生损益系数的变化，此时如果利用变化前的损益系数进行转折点变化，则存在损益系数不可信的点，影响压缩效果，如果利用变化后的损益系数进行转折点变化，则每进行一次转折点变化，需要进行一次损益系数的更新，极大增加压缩过程的计算量；进而需要结合位置序列中每一数据所在的组数据对位置序列中的数据进行转折点变化。
对位置序列中数据进行转折点变化包含步骤S1、S2、S3，其中：
S1 首先对任意一位置序列中的数据按照每一数据损益系数从小到大确定其转折 点变化顺序，然后按照顺序依次进行转折点变化，在完成一次转折点变化后，在当前转折点 变化顺序中剔除该数据以及包含该数据的组数据中的每一数据，接着在剩余的转折点变化 顺序中继续进行转折点变化，完成后再次剔除该数据及包含该数据的组数据中的每一数 据，以此类推，完成一轮转折点变化，本轮转折点变化过程的停止条件为剩余未变化的数据 中最大损益系数小于阈值
Figure SMS_159
或者位置序列中的数据个数等于0，本实施例中采用
Figure SMS_160
进 行计算，具体实施过程实施者可根据实际情况设定阈值。
S2 完成一轮转折点变化后，更新所有数据的损益系数，然后根据步骤S1继续进行下一轮的转折点变化过程。
S3 以此类推，进行多轮转折点变化，进而获取进行转折点变化后的位置序列中每 一数据的损益系数，直至完成转折点变化，记完成转折点变化后得到的转折点为调整转折 点；其中，多轮转折点变化的停止条件为进行转折点变化后的位置序列中每一数据的损益 系数最大值小于阈值
Figure SMS_161
。
上述进行多轮转折点变化过程，避免每一次转折点变化后进行损益系数的更新，从而有效减少当前过程的计算量，对于视频数据进行快速压缩；同时多轮转折点变化使得每一序列值变化过程所依据的均为数据当前的实际损益系数，从而有效提高压缩效果。
至此，完成每一位置序列中数据的转折点变化，获取得到每一位置序列的调整转折点。
视频压缩模块S105：对舞蹈教学视频进行压缩处理，获取压缩后的舞蹈教学视频。
根据S104中获取得到的每一位置序列中的调整转折点利用转折点压缩算法对每一位置序列进行压缩，进而完成对舞蹈教学视频的压缩处理，获取得到压缩后的舞蹈教学视频，保证了舞蹈视频数据中重要信息损失的减少及尽可能高的压缩率。
视频图像通信存储模块S106：对压缩后的舞蹈教学视频进行传输存储。
利用存储器将压缩后的舞蹈教学视频进行传输存储进行存储，由于使用有损压缩，降低了舞蹈教学视频数据的存储空间。
视频解压缩模块S107：对压缩后的舞蹈教学视频进行解压缩处理。
将视频图像通信存储模块中传输存储的压缩后的舞蹈教学视频进行解压缩处理，获得解压缩后的舞蹈教学视频。
可视化模块S108：利用显示器将解压缩后的舞蹈教学视频进行可视化显示。
至此，完成对舞蹈教学视频数据的压缩传输存储。
进一步的，本发明另一个实施例提出一种舞蹈教学用视觉测量信号传输装置，该装置包含：
一种舞蹈教学用视觉测量信号传输系统中的视频采集模块、视频数据预处理模块、视频压缩预处理模块、压缩调整模块、视频压缩模块、视频图像通信存储模块、视频解压缩模块和可视化模块；其中，视频采集模块包括电子相机，视频压缩预处理模块、压缩调整模块、视频压缩模块及视频解压缩模块包括处理器，视频图像通信存储模块包括存储器，可视化模块包括显示器；视频采集模块中的电子相机，视频压缩预处理模块、压缩调整模块及视频压缩模块中的处理器，视频图像通信存储模块的存储器，视频解压缩模块的处理器，可视化模块的显示器依次信号连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种舞蹈教学用视觉测量信号传输系统，其特征在于，该系统包括以下模块：
视频采集模块：采集舞蹈教学视频数据，获取若干个视频帧灰度图，利用连续视频帧灰度图中相同位置下的像素点构建若干位置序列；
视频数据预处理模块：利用每一位置序列中相邻数据的差异大小获取每一位置序列中的若干个转折点，根据转折点划分获取若干个组数据，利用每一组数中第一位数据与最后一位数据构成每一组数据的压缩线段；
视频压缩预处理模块：根据每一视频帧灰度图中每个像素点的梯度方向获取每一像素点的方向差异程度，根据每一像素点的梯度值、每一像素点的方向差异程度及每一像素点与邻域像素点的灰度值差异获取每一像素点对应的位置序列中数据的重要程度，记每一非转折点所在组数据中的每一数据为变化数据，获取每一变化数据的第一残差值，将非转折点转换为转折点并获取每一变化数据的第二残差值，根据每一变化数据的重要程度、每一变化数据的第一残差值与第二残差值的差值、每一非转折点的数值获取每一非转折点的损益系数；将每一转折点变为非转折点并作为更新点，记更新点所在组数据中的每一数据为更新数据，获取每一更新数据的第三残差值与第四残差值，根据每一更新数据的重要程度、每一更新数据的第三残差值与第四残差值的差值、每一转折点的数值获取每一转折点的损益系数；
压缩调整模块：根据每一位置序列中每一数据的损益系数获取转折点变化顺序，对转折点进行调整，获取调整转折点；
视频压缩模块：对舞蹈教学视频进行压缩处理，获取压缩后的舞蹈教学视频；
视频图像通信存储模块：对压缩后的舞蹈教学视频进行传输存储；
视频解压缩模块：对压缩后的舞蹈教学视频进行解压缩处理；
可视化模块：利用显示器将解压缩后的舞蹈教学视频进行可视化显示。
2.根据权利要求1所述一种舞蹈教学用视觉测量信号传输系统，其特征在于，所述根据每一视频帧灰度图中每个像素点的梯度方向获取每一像素点的方向差异程度，包括的具体步骤如下：
获取每一视频帧灰度图中每一像素点邻域内所有像素点的灰度值、梯度方向及窗口内每一梯度方向的个数，记其中最大个数所对应的梯度方向为参考梯度方向，获取每一像素点的梯度方向与参考梯度方向的差值绝对值，记为每一像素点的方向差异程度。
3.根据权利要求1所述一种舞蹈教学用视觉测量信号传输系统，其特征在于，所述根据每一像素点的梯度值、每一像素点的方向差异程度及每一像素点与邻域像素点的灰度值差异获取每一像素点对应的位置序列中数据的重要程度，计算公式如下：
Figure QLYQS_1
其中，
Figure QLYQS_13
表示第/>
Figure QLYQS_3
位置序列中的第/>
Figure QLYQS_8
个数据的重要程度，/>
Figure QLYQS_12
表示第/>
Figure QLYQS_16
位置序列中的第/>
Figure QLYQS_17
个数据所对应的像素点的梯度值，/>
Figure QLYQS_18
表示第/>
Figure QLYQS_11
位置序列中的第/>
Figure QLYQS_15
个数据所对应的像素点的方向差异程度，/>
Figure QLYQS_4
表示第/>
Figure QLYQS_7
位置序列中的第/>
Figure QLYQS_2
个数据所对应的像素点的灰度值；/>
Figure QLYQS_9
表示第/>
Figure QLYQS_10
位置序列中的第/>
Figure QLYQS_14
个数据所对应的像素点邻域内第/>
Figure QLYQS_5
个像素点的灰度值，/>
Figure QLYQS_6
表示所述邻域内像素点的个数。
4.根据权利要求1所述一种舞蹈教学用视觉测量信号传输系统，其特征在于，所述获取每一变化数据的第一残差值，包括的具体步骤如下：
记任意一位置序列为关注位置序列，记关注位置序列中的任意一非转折点为关注非转折点，记包含关注非转折点的组数据为关注组数据，关注组数据对应的压缩线段为关注压缩线段，记关注组数据中的每一数据为关注非转折点的变化数据，记每一变化数据对应序号值在关注压缩线段上的数值为每一变化数据的参考数据，获取每一变化数据与其对应的参考数据的差值绝对值，记为每一变化数据的第一残差值。
5.根据权利要求1所述一种舞蹈教学用视觉测量信号传输系统，其特征在于，所述将非转折点转换为转折点并获取每一变化数据的第二残差值，包括的具体步骤如下：
记任意一非转折点为关注非转折点，记变为转折点后的关注非转折点为调整点，将最后一位数据为调整点的组数据记为第一组数据，将第一位数据为调整点的组数据记为第二组数据，记第一组数据对应的线段为第一线段，记第二组数据对应的线段为第二线段；获取第一组数据中每一数据与其所对应的序号值在第一线段上的数值的差值绝对值，记为第一组数据中每一数据的第二残差值，获取第二组数据中每一数据与其所对应的序号值在第二线段上的数值的差值绝对值，记为第二组数据中每一数据的第二残差值；将第一组数据去除最后一位数据，进而与第二组数据按照顺序组合获取得到的第一新组数据与关注组数据相同，即关注组数据中的每一变化数据对应一个第二残差值。
6.根据权利要求1所述一种舞蹈教学用视觉测量信号传输系统，其特征在于，所述根据每一变化数据的重要程度、每一变化数据的第一残差值与第二残差值的差值、每一非转折点的数值获取每一非转折点的损益系数，包括的具体步骤如下：
Figure QLYQS_19
其中，
Figure QLYQS_22
表示第/>
Figure QLYQS_27
位置序列中的第/>
Figure QLYQS_30
个非转折点的损益系数，/>
Figure QLYQS_20
表示第/>
Figure QLYQS_25
个变化数据的重要程度，/>
Figure QLYQS_28
表示第/>
Figure QLYQS_31
个变化数据的第一残差值，/>
Figure QLYQS_23
表示第/>
Figure QLYQS_26
个变化数据第二残差值，/>
Figure QLYQS_29
表示变化数据的数据个数，/>
Figure QLYQS_32
表示第/>
Figure QLYQS_21
位置序列中的第/>
Figure QLYQS_24
个非转折点的数据值。
7.根据权利要求1所述一种舞蹈教学用视觉测量信号传输系统，其特征在于，所述获取每一更新数据的第三残差值与第四残差值，包括的具体步骤如下：
记任意一位置序列为目标位置序列，记目标位置序列中的任意一转折点为目标转折点，记最后一位数据为目标转折点的组数据为第一目标组数据，记第一位数据为目标转折点的组数据为第二目标组数据，记第一目标组数据对应的压缩线段为第一目标线段，记第二目标组数据对应的压缩线段为第二目标线段，记第一目标组数据中的数据为目标转折点的第一对比数据，记每一第一对比数据对应序号值在第一目标线段上的数值为第一对比数据的调整数据，获取每一第一对比数据与其对应的调整数据的差值绝对值，记为每一第一对比数据的第三残差值，记第二目标组数据中的数据为目标转折点的第二对比数据，根据第一对比数据的第三残差值的获取步骤，获取每一第二对比数据的第三残差值；
当目标转折点变为非转折点后，对上述获取得到的组数据及压缩线段进行调整，此时为了方便后续描述，记变为非转折点后的目标转折点为更新点，记调整后包含更新点的组数据为更新组数据，记更新组数据中每一数据为更新数据，记更新组数据对应的压缩线段为更新压缩线段，获取更新组数据中每一数据与其所对应的序号值在更新压缩线段上的数值的差值绝对值，记为更新组数据中每一数据的第四残差值；
由于第一目标组数据最后一位数据为目标转折点，第二目标组数据中的第一位数据也为目标转折点，将第一目标组数据去除最后一位数据，进而与第二目标组数据按照顺序组合获取得到的第二新组数据与更新组数据相同，即更新组数据中的每一更新数据对应一个第三残差值。
8.根据权利要求1所述一种舞蹈教学用视觉测量信号传输系统，其特征在于，所述根据每一更新数据的重要程度、每一更新数据的第三残差值与第四残差值的差值、每一转折点的数值获取每一转折点的损益系数，包括的具体步骤如下：
Figure QLYQS_33
其中，
Figure QLYQS_35
表示第/>
Figure QLYQS_41
位置序列中的第/>
Figure QLYQS_44
个转折点的损益系数，/>
Figure QLYQS_37
表示第/>
Figure QLYQS_40
个更新数据的重要程度，/>
Figure QLYQS_43
表示第/>
Figure QLYQS_46
个更新数据的第三残差值，/>
Figure QLYQS_34
表示第/>
Figure QLYQS_39
个更新数据的第四残差值，/>
Figure QLYQS_42
表示更新组数据中的数据个数，/>
Figure QLYQS_45
表示第/>
Figure QLYQS_36
位置序列中的第/>
Figure QLYQS_38
个转折点的数据值。
9.一种舞蹈教学用视觉测量信号传输装置，其特征在于，所述装置包含权利要求1-8任意一项所述系统中的视频采集模块、视频数据预处理模块、视频压缩预处理模块、压缩调整模块、视频压缩模块、视频图像通信存储模块、视频解压缩模块和可视化模块；所述视频采集模块包括电子相机，视频压缩预处理模块、压缩调整模块、视频压缩模块及视频解压缩模块包括处理器，视频图像通信存储模块包括存储器，可视化模块包括显示器；视频采集模块中的电子相机，视频压缩预处理模块、压缩调整模块及视频压缩模块中的处理器，视频图像通信存储模块的存储器，视频解压缩模块的处理器，可视化模块的显示器为依次信号连接。
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