[发明专利]一种用于兵乓球运动的辅助训练系统及方法

权利要求书

1.一种用于兵乓球运动的辅助训练系统，其特征在于，包括：动作监测模块、智能发球模块、训练控制模块和训练数据管理平台；

所述动作监测模块用于对训练人员的击球姿态信息、位置信息和乒乓球位置信息进行跟踪识别，并对乒乓球轨迹信息进行重建；

所述智能发球模块用于根据用户设定的发球参数或者模拟发球数据，通过发球机构调节发球速度和方向；

所述动作监测模块和所述智能发球模块均与所述训练控制模块相连接，所述训练控制模块用于用户选择训练模式和录入训练人员的信息，并显示训练数据，及对训练时长和失误次数进行播报提醒；

所述训练数据管理平台与所述训练控制模块通讯连接，所述训练数据管理平台用于根据上传的训练数据，对训练人员的训练状态进行评估分析，并输出建议报告。

2.如权利要求1所述的用于兵乓球运动的辅助训练系统，其特征在于，所述动作监测模块包括人员监测模块和乒乓球监测模块；

所述人员监测模块用于获取训练人员的击球姿态信息和位置信息，所述人员监测模块包括第一图像获取模块、图像处理模块和人员姿态识别模块，所述第一图像获取模块用于获取训练人员的击球图像数据，所述图像处理模块与所述第一图像获取模块相连接，所述图像处理模块根据获取的击球图像数据，采用SIFT特征提取算法对人体运动动作特征进行提取，获取人体特征提取图序列，所述人员姿态识别模块根据所述人体特征提取图序列和概率图模型建立人体肢体的外观模型，基于获取的人体肢体的外观模型对各图像数据进行高频去噪、膨胀和二值化处理，再采用Canny边缘检测算子采集初始轮廓线，并通过形态学闭运算获取外部轮廓线，最后通过搜索方法获取人体运动首帧目标轮廓线，再采用启发式搜索方法获取剩余轮廓线，基于获取的首帧图像的轮廓线信息计算目标轮廓点的法线，在每条法线上寻找若干个点，再计算每条法线上的梯度阈值，对法线方向中的点进行检索，得到第一个高于梯度阈值的点作为当前帧的新轮廓点，进而完成人体运动轮廓的精确提取；

所述乒乓球监测模块包括第二图像获取模块和轨迹信息分析模块，所述第二图像获取模块用于采用双目高清相机获取乒乓球的运动图像，所述轨迹信息分析模块与所述第二图像获取模块相连接，所述轨迹信息分析模块用于通过立体校正对采集的图像进行畸变校正，将畸变校正后的RGB图像转换为HSV图像，并对图像的第三通道进行均衡化增强图像的对比度，根据预设的对比值筛选出与乒乓球颜色相同的背景，对图像进行二值化和滤波处理，然后采用Canny边缘检测算子对筛选的背景轮廓进行粗提取，并根据设置的乒乓球轮廓面积范围，删除不符和条件的背景，最后根据Hough圆检测算法提取乒乓球的圆心坐标。

3.如权利要求2所述的用于兵乓球运动的辅助训练系统，其特征在于，所述乒乓球监测模块还包括轨迹重建模块，所述轨迹重建模块与所述轨迹信息分析模块相连接，所述轨迹重建模块根据相邻帧的乒乓球圆心坐标的匹配信息和坐标转换数据基于轨迹重建算法对乒乓球的轨迹进行重建；

所述基于轨迹重建算法对乒乓球的轨迹进行重建的过程如下：

根据相邻的前后帧图像中的乒乓球圆心坐标差值在时间序列上匹配乒乓球圆心；

以双目相机中某一相机作为世界坐标系原点将图像坐标系转换为世界坐标系，获取乒乓球圆心对应的特征点在世界坐标系中的空间位置，基于多个空间位置信息得到乒乓球的运动轨迹；

计算出乒乓球不同时刻的速度和加速度,完成乒乓球的三维运动重建。