[发明专利]一种基于AI视觉感知技术的运动教学系统

权利要求书

1.一种基于AI视觉感知技术的运动教学系统，其特征在于：包括教程编制和发布子系统与运动学习子系统，所述教程编制和发布子系统包括示范动作感知模块、教程编制模块与教程发布模块，所述运动学习子系统包括模仿动作感知模块、相似度判定模块与教学过程控制模块；

所述示范动作感知模块用于对示范者的动作图片或视频的每一帧做姿态感知，生成示范动作序列数据；

所述模仿动作感知模块，用于对模仿者的动作视频逐帧进行姿态感知，生成模仿动作序列数据；

所述相似度判定模块，用于将模仿者的动作序列和示范者标准姿态或动作序列比较，计算模仿者动作和示范者动作的相似度、模仿者动作的正确度和错误类型；

所述教学过程控制模块，用于根据所述相似度判定模块的判定结果，控制教学的节奏和进度及调整教学方法，并用于接收模仿者的教学请求和命令；

所述教程编制模块，用于将示范者的示范动作图片或视频，和其经过所述示范动作感知模块生成的动作序列数据，划分动作片段和小节，设置同步模式，加入动作要领指导辅助教学素材，编辑制作成数字形式的教学内容，供所述运动学习子系统用于教学活动；

所述教程发布模块，用于发布教程数据的数字拷贝，存储于云端服务器，以分类频道形式展现，可供在线使用，或者下发到学习终端内部供离线使用。

2.根据权利要求1所述的一种基于AI视觉感知技术的运动教学系统，其特征在于：示范动作序列由按时间顺序一个或多个离散的示范姿态组成，模仿动作序列由按时间顺序多个离散的模仿姿态组成；一套示范动作划分为一个或多个教学片段，每个片段至少有一个姿态，当有多个姿态时，第一个为初始姿态，后续可设置多个节点姿态，两个节点之间的动作为分节动作；教学片段和分节都用于动作分解教学。

3.根据权利要求2所述的一种基于AI视觉感知技术的运动教学系统，其特征在于：每个姿态由一系列关键点来描述，关键点包括人体关节、端点和虚拟关键点，虚拟关键点为假想出来的点，用于表达和计算目标人物面部、视线和道具的朝向。

4.根据权利要求1所述的一种基于AI视觉感知技术的运动教学系统，其特征在于：示范动作或模仿动作序列中，每个离散的姿态包括的属性如下：

A：坐标序列P_n，按照预先定义的人体的关节点和虚拟关键点顺序，将各点坐标记入坐标序列P_n，序列中可以存在重复的点，以记录不同方向的角度；

B：角度序列A_n，依次计算相邻三个点所决定的角度，得到角度序列A_n，其中最后一个表示角P_n-1P_nP₀；

C：速度矢量序列V_n，依次根据上一帧和这一帧的空间位置相减得到位移矢量，除以帧间隔时长，计算每个点的速度矢量V_n：

V_n＝(P_n-P_n-1)/T_f

其中T_f表示视频帧间隔时长；

D：序列R_n，表示每个序列P_n和A_n中对应点的数据的信度；

E：帧时间标签T。

5.根据权利要求4所述的一种基于AI视觉感知技术的运动教学系统，其特征在于：在多角度同步摄像时，则分别对摄像头录制的视频，进行姿态感知，将相同的时间片刻的数据根据信度加权取平均值，再进行速度计算。

6.根据权利要求1所述的一种基于AI视觉感知技术的运动教学系统，其特征在于：数字形式的运动教学教程内容包括正确示范动作视频和典型错误动作示范视频及其运动序列数据、分段和节点索引表、动作要领讲解音频。