[发明专利]基于相机协同和三维骨骼估计的双人跳水同步性分析方法

权利要求书

1.一种基于相机协同和三维骨骼估计的双人跳水同步性分析方法，其特征在于，该方法包括：

步骤一，利用侧视方向摄像机和正视方向摄像机分别采集跳水运动员的侧视动作图像和正视动作图像；

步骤二，将侧视动作图像和正视动作图像分别送入姿态提取网络，经过处理后得到跳水运动员的侧视关键点热力图、正视关键点热力图，对侧视关键点热力图和正视关键点热力图分别进行后处理得到跳水运动员的侧视二维关键点信息和正视二维关键点信息；

步骤三，将得到的侧视二维关键点信息和正视二维关键点信息分别作为时间卷积网络的输入，经过处理后得到跳水运动员的侧视三维骨架信息和正视三维骨架信息；

步骤四，根据侧视三维骨架信息计算两位跳水运动员的起跳高度、与台板之间的水平距离、入水时角度的余弦值，结合起跳高度、与台板之间的水平距离、入水时角度的余弦值得到评级A；

根据正视三维骨架信息进行两位跳水运动员动作相似度、动作时间一致性的评估，结合动作相似度评估结果和动作时间一致性评估结果得到评级B；

步骤五，当两位跳水运动员中任一位的头部中心点与水面之间的距离小于距离阈值时，利用俯视方向摄像机采集水面图像，从水面图像中选择多帧包括水花的水面图像，并计算选择的多帧水面图像中水花的面积，得到评级C；

步骤六，综合评级A、评级B、评级C，得到双人跳水动作同步性的分析结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，姿态提取网络包括关键点提取编码器和关键点提取解码器，关键点提取编码器对动作图像进行特征提取，输出特征图，关键点提取解码器对特征图进行上采样与特征提取，生成关键点热力图；其中，关键点的选取可参考现有人体姿态估计数据集中选取的关键点，其中，关键点包括大腿根部、左耳、右耳、左肩、右肩、左脚、右脚。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，时间卷积网络的一次输入为多帧关键点热力图的二维关键点信息，输出为一个三维骨架的信息。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，跳水运动员的起跳高度、与台板之间的水平距离、入水时角度的余弦值的计算方法分别为：

连接每个跳水运动员的两个大腿根部关键点，所得直线的中心点为根节点，两个跳水运动员根节点的坐标分别为(x₁，y₁，z₁)，(x₂，y₂，z₂)；跳板边缘中心点的坐标为(x，y，z)；

分别用z₁、z₂的最大值减去z，得到两个跳水运动员的起跳高度H、H₀；

下落过程中，当两个根节点中任一根节点的高度与跳板边缘中心点的高度首次相同时，根据x₁、x₂、x，得到两个跳水运动员分别与台板之间的水平距离L、L₀；

对于每个跳水运动员，连接双肩关键点连线的中心点与双脚关键点连线的中心点，得到向量A和向量A₀，并计算向量A、A₀分别与Z轴方向上的单位向量之间的角度θ、θ₀，得到两个跳水运动员入水时角度的余弦值cosθ、cosθ₀。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，评级A的获取过程为：根据两个跳水运动员的起跳高度、与台板之间的水平距离、入水时角度的余弦值得到一个分值，具体地：

分值＝|H-H₀|+|L-L₀|+|cosθ-cosθ₀|

设置分数评级区间，判断得到的分值位于哪个分数评级区间，所属分数评级区间对应的评级为评级A。