[发明专利]一种轮椅冰壶运动状态检测和目标跟踪系统

说明书

本发明提出一种轮椅冰壶运动状态检测和目标跟踪系统，属于体育运动专用装置技术领域。该系统包括：运动状态检测装置、图像采集装置以及与该两个装置分别连接的中央控制计算机；其中，中央控制计算机包括：冰壶运动状态解算模块、冰壶运动状态数据显示模块、冰壶运动状态数据存储模块和冰壶运动视频图像处理模块；冰壶运动视频图像处理模块包括：冰壶运动轨迹预测子模块、目标跟踪子模块、冰场重建子模块和冰壶运动轨迹复现子模块。本发明可以有效防止遮挡对冰壶目标跟踪的影响，减少计算时间，在训练和比赛过程中为轮椅冰壶运动员以及教练员提供一种科学有效的训练手段和复盘方法。

技术领域

本发明属于体育运动专用装置技术领域，涉及一种轮椅冰壶运动状态检测和目标跟踪系统。

背景技术

轮椅冰壶运动是一项年轻的运动，它于20世纪90年代末在欧洲兴起并迅速传到欧洲，由于其本身的趣味性与竞技性，轮椅冰壶运动迅速赢得了众多体育爱好者的青睐。

轮椅冰壶运动与传统的冰壶运动使用相同的赛道以及相同的冰壶石，轮椅冰壶运动的某些规则也是参考了冰壶运动的规则，但是两者仍然有着比较明显的区别。轮椅冰壶运动中，运动员必须坐在轮椅上，使用推杆进行投壶，而且由于冰场长度较长，赛道两条端线内沿之间的长度为45.72米，轮椅冰壶运动员分处赛道两端，冰壶在冰道上运动期间，由于冰壶距离运动员较远，轮椅冰壶运动员难以直接观测到冰壶在冰道上的运动轨迹以及运动状态。

在健全人冰壶比赛中，冰壶在投掷出手后，两名冰壶队员可以在冰壶运动轨迹前根据冰壶运行状况进行适当的刷冰，从而改变冰壶前方冰面的表面形貌，减小冰面的摩擦系数，进而增加冰壶的运动时间，增大冰壶的运动距离。在刷冰过程中，冰壶运动员可以方便的观察到冰壶的运动状态和运动轨迹，并依此调整下一次投壶的力量和旋转，而轮椅冰壶运动员由于运动不便，因此难以直接观测到冰壶在冰道上的运动轨迹以及运动状态。

肖书明等在CN 103157262 B中提出了一种可以实时采集自身运动参数的智能冰壶及方法，但该智能冰壶体积较大，且只能检测冰壶的运动状态数据，并没有提供进一步地处理和显示模块，更没有为运动员提供一个科学有效的技战术分析系统；金晶等在CN111709301 A中提出了一种冰壶球运动状态估计方法，但在复杂的冰壶比赛或冰壶训练中，冰道上往往会有不止一个冰壶，训练好的冰壶球目标检测网络无法准确识别到需要跟踪的冰壶球，且其获得冰壶把手转角只是一个估计结果，无法给轮椅冰壶运动员提供准确的参考数据。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种轮椅冰壶运动状态检测和目标跟踪系统。本发明可以实时检测冰壶在运动过程中的角速度、加速度、速度等关键参数，让轮椅冰壶运动员每次投壶之后都可以得到定量的数据参考，此外，本系统通过使用高清摄像机采集冰壶在运动过程中的视频图像，传输到中央控制计算机进行图像处理，冰壶目标跟踪模块对冰壶进行跟踪，冰壶轨迹预测模块可以基于连续冰壶冰场坐标，预测后续冰壶运动区域，再进一步通过目标跟踪模块针对预测区域进行跟踪，可以有效防止遮挡对冰壶目标跟踪的影响，进一步经过坐标转换可以复现得到冰壶在实际冰道上的运动轨迹情况，在训练和比赛过程中为轮椅冰壶运动员以及教练员提供一种科学有效的训练手段和复盘方法。

本发明提出一种轮椅冰壶运动状态检测和目标跟踪系统，其特征在于，包括：运动状态检测装置、图像采集装置以及与该两个装置分别连接的中央控制计算机；

所述运动状态检测装置安装在选取的冰壶的壶体上表面中心，用于实时采集该冰壶运动过程中的运动状态数据，运动状态检测装置将采集的运动状态数据发送到中央控制计算机；

所述的图像采集装置用于采集冰壶训练或比赛的视频，并将该视频发送到中央控制计算机；

所述中央控制计算机，用于分别接收运动状态检测装置发送的运动状态数据和图像采集装置发送的视频数据；中央控制计算机通过对运动状态数据进行解算，得到冰壶出手速度和出手角速度并进行显示和储存，通过对视频数据进行处理，得到冰壶在实际冰场中运动轨迹的复现结果并进行显示和储存；