体育运动数字化训练系统研究

论文摘要

体育运动数字化训练系统对于体育运动的发展有着十分重大的意义。本课题以高尔夫球选手的击球动作为例,研究体育运动数字化训练系统。此系统支持两个摄像机同时采集动作视频,通过软件可以从正面和侧面分析运动员的动作,并对采集的视频与专业运动员的动作进行比较和分析。其中的功能有:视频采集,对比播放,绘图分析,建立练习册,保存训练记录,视频图像的智能分析等。体育运动数字化训练系统新增的视频图像智能分析功能有:视频分割、动作冻结、速度计算与表格显示、局部锁定与跟踪等。本文比较了各种算法,提出了本课题采用的算法:（1）在视频分割中,我们利用帧差法把前景运动目标提取出来,进行视频分割;（2）在动作冻结中,我们采用相邻两帧间叠加的方法,按50%的比例对2组像素值进行混合,最终得到了动作冻结的结果;（3）在速度计算与表格显示中,我们通过球杆长度和两帧图像的时间间隔来计算出特定点的挥杆平均速度,并用表格形式表示出来;（4）在局部锁定与跟踪中,我们找出了理想的差分图像的运动目标检测框架和算法。但是由于背景十分复杂而且噪声比较大,所以跟踪的效果很不理想。最后采用C++Builder编程软件实现了各项功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 引言
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 体育运动数字化训练系统概述
• 1.3 体育运动数字化训练系统技术综述
• 1.3.1 视频分割技术
• 1.3.2 视频合成技术
• 1.3.3 局部锁定与跟踪技术
• 1.4 本研究课题的来源及主要研究内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 课题主要研究内容
• 2 高尔夫球体育运动数字化训练系统介绍
• 2.1 引言
• 2.2 高尔夫球体育运动数字化训练系统硬件部分介绍
• 2.2.1 视频采集卡
• 2.2.2 工业计算机
• 2.2.3 工业摄像机
• 2.2.4 触摸屏和机架
• 2.3 高尔夫球体育运动数字化训练系统软件部分
• 2.3.1 高尔夫球体育运动数字化训练系统软件部分概述
• 2.3.2 高尔夫球体育运动数字化训练系统软件部分功能介绍
• 2.4 目前存在的问题
• 3 体育运动数字化训练系统新增功能的算法以及实现
• 3.1 引言
• 3.2 课题采用的体育运动视频分析处理算法
• 3.2.1 视频图像预处理
• 3.2.1.1 颜色空间
• 3.2.1.2 图像的表示
• 3.2.1.3 图像文件格式
• 3.2.2 本课题采用的视频分割的算法
• 3.2.3 本课题采用的动作冻结的算法
• 3.2.4 本课题采用的速度计算与表格显示的算法
• 3.2.5 本课题采用的局部锁定与跟踪的算法
• 3.3 体育运动数字化训练系统软件的编程与实现
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 体育运动视频训练系统软件功能实现
• 3.3.2.1 软件界面
• 3.3.2.2 主要编程函数
• 3.3.2.3 图像处理
• 3.3.2.4 视频分割
• 3.3.2.5 动作冻结
• 3.3.2.6 速度计算与表格显示
• 3.3.2.7 局部锁定与跟踪结果
• 3.4 本章小结
• 4 结论与展望
• 4.1 本课题的完成的工作及其特点
• 4.2 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 研究成果
• 致谢