[发明专利]一种基于LED显示屏的半沉浸式保龄球训练系统及方法

权利要求书

1.一种基于LED显示屏的半沉浸式保龄球训练系统，其特征在于，所述半沉浸式保龄球训练系统包括：保龄球实体训练设施、LED显示屏、视觉系统；其中：

所述保龄球实体训练设施，包括按照标准尺寸设计的实体保龄球台和部分保龄球球道，用于提供使用者完成实际保龄球的投掷动作；

所述视觉系统，用于采集训练场地的三维空间中的视频图像，并采用计算机视觉算法对所述视频图像进行运动分析，对使用者投掷保龄球的姿态以及保龄球的运动状态进行三维姿态重建；

所述LED显示屏，用于显示虚拟保龄球场馆以及在所述虚拟保龄球场馆显示经过重建的三维姿态。

2.根据权利要求1所述的半沉浸式保龄球训练系统，其特征在于，所述视觉系统包括：RGB-D相机阵列及与连接的GPU服务器；其中：

所述RGB-D相机阵列，用于采集训练场地的三维空间中的视频图像，并将所述视频图像传送给所述GPU服务器；

所述GPU服务器，用于为所述RGB-D相机阵列的RGB-D相机配置参数，以及采用计算机视觉算法对所述视频图像进行运动分析，对使用者投掷保龄球的姿态以及保龄球的运动状态进行三维姿态重建。

3.根据权利要求2所述的半沉浸式保龄球训练系统，其特征在于，所述RGB-D相机阵列包括多个RGB-D相机，多个所述RGB-D相机分布在训练场地四周构成RGB-D相机阵列，用于从不同的视角采集三维空间中的视频图像，以获取RGB和深度视频信息，并将所述视频图像传送给所述GPU服务器。

4.根据权利要求3所述的半沉浸式保龄球训练系统，其特征在于，所述GPU服务器安装有运动分析服务端UAction，所述运动分析服务端UAction用于为所述RGB-D相机配置参数，以及采用计算机视觉算法对所述视频图像进行运动分析，对使用者投掷保龄球的姿态以及保龄球的运动状态进行三维姿态重建。

5.根据权利要求4所述的半沉浸式保龄球训练系统，其特征在于，所述运动分析服务端UAction采用计算机视觉算法对所述视频图像进行运动分析，对使用者投掷保龄球的姿态以及保龄球的运动状态进行三维姿态重建；包括：

获取训练场地中的图像信息，识别使用者运动状态；

融合所述RGB-D相机捕捉到的使用者的人体姿态骨架，结合反向动力学重建三维姿态；

根据采集的所述视频图像，识别保龄球运动状态；

将捕获的所述视频图像与三维姿态重建信息存入数据库中。

6.根据权利要求5所述的半沉浸式保龄球训练系统，其特征在于，所述融合所述RGB-D相机捕捉到的使用者的人体姿态骨架，结合反向动力学重建三维姿态，包括：

对采集的所述视频图像进行运动分析，捕获使用者投球的人体姿态骨架，结合反向动力学重建三维姿态骨架，将所述三维姿态骨架映射到三维虚拟人体模型上，重建使用者投掷保龄球的三维姿态，使得虚拟人体模型展示的动作序列与使用者真实的投球动作一致。

7.根据权利要求5所述的半沉浸式保龄球训练系统，其特征在于，所述根据采集的所述视频图像，识别保龄球运动状态，包括：

跟踪和识别保龄球在真实球道上运动的二维位置，并融合多个RGB-D相机采集的视频获取保龄球球体位置，确定保龄球的三维坐标位置、保龄球的速度、方向和旋转信息。

8.根据权利要求6所述的半沉浸式保龄球训练系统，其特征在于，所述视觉系统还包括三维扫描仪，所述三维扫描仪用于对使用者进行扫描得到虚拟人体模型，并将所述虚拟人体模型传送给所述GPU服务器，所述GPU服务器将所述虚拟人体模型作为虚拟三维空间中的一个组成部分，并将重建的动作序列映射到虚拟人体模型上。

9.根据权利要求4所述的半沉浸式保龄球训练系统，其特征在于，所述LED显示屏包括三维客户端UBowling，所述三维客户端UBowling用于构建虚拟保龄球场馆，并将所述虚拟保龄球场馆和使用者在所述虚拟保龄球场馆中经过重建的三维姿态显示在所述LED显示屏上。