基于體育視覺圖像技術的動作識別系統構成要素及構建

潘利利

摘 要：虛擬現實技術是計算機領域的重要課題。它是將教學與活動借助計算機軟件硬件技術模擬真實場景。根據場景動態觀測學員學習情況。當前該技術還在研發階段，在應用過程中還是有很多問題出現。但對于學生學習信息的輸入和模擬場景互換，對教學活動有很多的幫助。并且通過虛擬技術獲取的數據，也為教學研究提供引導方向。文章主要依據體育活動中的視覺圖像技術，對識別系統的構建和完善，并且在今后的教學中予以應用。促使我國信息技術的發展，也推動了我國體育在國際中的競爭。

關鍵詞：虛擬現實;視覺圖像;識別系統

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號：1001-5922（2020）10-0091-03

Abstract： Virtual reality technology is an important subject in the field of computer. It is to simulate the real scene of teaching and activities with the help of computer software and hardware technology. Observe students' learning situation dynamically according to the scene. At present， the technology is still in the research and development stage， and there are still many problems in the application process. But for the input of students' learning information and the exchange of simulation scenes are helpful to teaching activities. And the data obtained through virtual technology also provides guidance direction for teaching research. Based on the visual image technology in sports activities， the paper constructs and perfects the recognition system and applies it in the future teaching. Promote the development of information technology in China， but also promote the international competition of sports in China.

Key words：virtual reality; visual image; recognition system

0 引言

在信息技術飛速發展下，互聯網、人工智能、大數據等新詞匯涌入人們的耳朵，在推動人類發展的同時，也為各科學領域帶來了變革。精準的傳感器、超強計算能力的計算機在我國也投入了大量研究。2004年Motion Sensing（翻譯為：動作感測，體感操控;也可稱之體感技術）首次出現在大眾視野。它是利用機器對人類的肢體動作和周圍環境進行分析識別，獲取數據進行反饋，以供科研人員及時研究進度的專業技術。動作識別、體感技術與人的互動，是當前最為熱門的研究，它們是相輔相成的關系。動作識別涉及的領域很多，例如計算機視覺、運動生理學等。對于視頻監控，體感游戲等方面也有很大的突破[1]。基于動作識別與體感技術的互聯關系，也成為了當前研究的熱點。

1 什么是識別系統

由于運動識別與體感技術之間的關系，所以識別系統是體感技術的重要組成部分。主要是機器在無人控制的情況下，對運動者動作的記錄和相關器械的互動，對運動識別系統的識別主要是根據骨骼關節之間的角度和特征，既可以滿足識別過程中的延長情況，也可以高精準的對動作的進行匹配。擴展對新動作的識別，提高運動識別的算法，該算法主要流程圖1所示。

實時采集的數據信息，包括兩個數據流、一個圖像流。運動識別后將骨骼數據流運用其中，與其他數據交互儲存。骨骼數據處理是將采集的骨骼數據進行清除過濾[2]，使其平滑為骨骼特征做基礎，再根據關節特征與角度采集數據。運動識別根據關節特征的運動與處理過后的骨骼數據建立DTW模板，并進行匹配識別[3]。將以上運動識別過程周期進行記錄，并在不同的狀態下做出反饋，最終將運動數據存儲，便于其他應用。

2 體育視覺下運動識別系統的現狀與分析

運動識別和動作識別還是有區別的。運動識別是對視覺下圖像的連續運動進行匹配識別。包含圖像時間順序和空間信息。則動作識別，是對于圖像相動作的分辨，且圖像不是隨著時間推移有運動行為的。為了在現實生活中，準確適用體感技術，要對運動識別的算法和傳感器的精度上有所提升[4]。根據人們自身對運動健身的需求，做出科學指導，對體感技術和運動識別算法做了研究，搭建了運動系統并收集運動數據分析[5]，制定科學運動方法，完善服務端和客服端。

3 體育視覺下動作識別系統的特點與應用

體育視覺下動作識別系統具有構想性、交互性、沉浸性和多感知性等特點[6]，詳細特點信息如圖2所示。

該作用主體現在2個方面：①參與者對自身的訓練表現很直觀，運動動作掌握的情況，是否準確到位，在技巧方面有很大的幫助[7]，例如戲曲、舞蹈練習是通過鏡子查看的，方便學者進行自我練習和評價;②可以利用體感技術可以幫助學員進行模擬，防治因為動作不到位或者危險動作，發生意外導致受傷。例如，在實際生活中的足球、籃球、跆拳道等含有競技性、對抗性的運動，參與者與同伴之間的合作出現分歧時會對各自造成影響，并且動作不熟練在運動中也會受傷。這時，就可以通過該系統模擬出相似的場景和器材，幫助學員練習，預防在訓練與競賽中受傷。這對體育在今后發展中具有重要意義。

4 動作識別功能的實現案例

4.1 引體向上

根據體育考試成績進行分析，多數的學生在運動方面的力量是比較薄弱的。由于自身的體重和上肢力量不達標，因此利用背部和上肢力量向上運動。引體向上是必不可少的項目。圖3所示在運動過程中對引體向上的分解和識別狀態檢測圖。

綜合圖3所示，對引體向上規范動作的解析，與動作識別系統的檢測過程。對動作的識別，主要流程首先從檢測開始，設備對參與者的基本信息進行讀取，然后準備考試運動。在運動過程中，綜合參與者整體數據與腳是否觸地來判斷運動是否有效，運動的數據是否結算[8]。

4.2? ?深蹲

動作識別系統實現了對深蹲的識別檢測。深蹲與引體向上比較，適合的人群廣泛。引體向上對于上肢力量發達的比較容易，深蹲則是老少皆宜[10]。它主要是利用腿部和腿部的力量[9]，動作難度不大，但是要做到標準的深蹲動作，是需要多加練習的。如果動作不規范，有損膝蓋，不利于健康。正確的深蹲是需要背部與腰保持一條直線，下蹲使，膝關節高于髖關節。圖4所示為深蹲運動與檢測狀態圖。

5 結語

文章根據識別系統的構建，展開敘述并將其應用至體育教學訓練中。動作識別系統的實現，為運動員及學生提供了科學的，智能訓練系統。讓使用者不在受時間和空間的局限控制。也對動作規范更加嚴格。動作識別系統是一款高精度的訓練系統，可根據使用者自身訓練情況制定訓練計劃，幫助其更好的完成動作的標準性。現代信息技術飛速發展的同時，動作識別系統的出現更新了體育教學訓練的傳統觀念，為參與者和教學者帶來了更好的服務，同時也為國家體育運動領域培養和選拔專業優先人才做出了貢獻。充分表明了體育技術在體育運動領域的研究成果。

參考文獻

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