廣西師范大學陸聲鏈獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉廣西師范大學申請的專利一種挺身式跳遠空中技術動作自動評測方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116758627B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-22發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310606665.6,技術領域涉及:G06V40/20;該發明授權一種挺身式跳遠空中技術動作自動評測方法是由陸聲鏈;麥賢健;向軍;邱志良設計研發完成,并于2023-05-26向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種挺身式跳遠空中技術動作自動評測方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種挺身式跳遠空中技術動作自動評測方法,包括如下步驟:S1.確定攝像機放置位置及拍攝參數;S2.人體姿態估計及特征角提取;S3.建立空中技術動作標準庫;S4.空中技術動作姿態匹配;S5.空中技術動作姿態評估。這種方法能對跳遠者起跳、騰空技術動作姿態進行量化的評估,對跳遠者挺身式跳遠空中技術動作提供量化的數據,作為成績考核的重要參考指標,減少評測帶來的人為主觀因素影響;跳遠者在平時訓練時,也能通過參考評測的結果,及時糾正跳遠過程中各技術出現不規范的問題,還可以參考這些量化的反饋數據,針對性指導跳遠者,提高個性化訓練的可能性。
本發明授權一種挺身式跳遠空中技術動作自動評測方法在權利要求書中公布了:1.一種挺身式跳遠空中技術動作自動評測方法,其特征在于,包括如下步驟: S1.確定攝像機放置位置及拍攝參數:根據校園中挺身式跳遠成績考核考場特點確定攝像機擺放位置以及攝像機拍攝參數,攝像機距離助跑區域邊線為D米,并調整攝像機至合適的角度用于錄制跳遠者從起跳到落地時的整個過程; S2.人體姿態估計及特征角提取:獲取人體的關節點在圖像中的坐標: S2-1.使用BlazePose人體姿態估計算法提取人體的關鍵點坐標,去除與研究跳遠者姿態動作無關的關鍵點信息; S2-2.關節夾角計算方法,BlazePose檢測輸出的右踝關節、右膝關節和右髖關節C,B與A、C的連線形成的夾角為,設、、C的坐標分別為、、,則AB與BC的弧度角為: 1; 得到是弧度,通過公式1計算出來的弧度有正有負,轉為角度需取絕對值且肢體角度,最終的由公式2得出: 2; 公式(2)得出的是關節間的夾角,肢體與水平和豎直方向上的夾角以跳遠者右小腿為假設,D為經過點A且平行于軸的直線與經過點B且垂直于軸的直線的交點,D的坐標為,為經過點A且垂直于軸的直線與軸的交點,的坐標為,為BA與AD的夾角,AD平行于軸,是BA與的夾角,垂直于軸,由公式1、2即能求出、; S3.建立空中技術動作標準庫:采用步驟S2-1中提取人體的關鍵點坐標,來提取相應的姿態特征,建立標準動作姿態庫; S4.空中技術動作姿態匹配:采用匹配算法從待測跳遠視頻中抽取與標準動作姿態最相似的關鍵幀,包括起跳、挺身展髖和收腹落地三個動作姿態關鍵幀,具體的姿態匹配過程是: S4-1.提取姿態特征角,定義起跳、挺身展髖和收腹三個動作的特征角,起跳姿態特征角為、、;挺身展髖姿態特征角為、、;收腹姿態特征角為、、; S4-2.計算待測姿態與標準姿態的特征角加權歐式距離,從跳遠視頻中逐幀提取圖像中的待測姿態,并將此待測姿態分別按起跳、挺身展髖、收腹三個姿態對應的特征角組成的特征角向量與三個標準姿態對應的特征角向量進行加權歐式距離計算,來評估待測姿態分別與三個標準姿態的相似度,假設待測姿態特征角向量為,標準姿態的對應的特征角向量為,則加權歐式距離為: 3; 其中,1表示起跳姿態,2表示挺身展髖姿態,3表示收腹姿態,、表示對應姿態的特征角向量;為待測姿態起跳特征角向量與對應標準起跳姿態特征角向量的加權歐式距離,為待測姿態挺身特征角向量與對應標準挺身姿態特征角向量的加權歐式距離,為待測姿態收腹特征角向量與對應標準收腹姿態特征角向量的加權歐式距離;為特征角數量;表示姿態的第個特征角的權重; S4-3.計算余弦距離,為提高姿態匹配的準確率,設置閾值,對的所有待測姿態關鍵點坐標向量與對應標準姿態的關鍵點坐標向量計算其余弦距離,假設待測姿態的坐標向量為,標準姿態的坐標向量為,待測姿態與標準姿態的坐標向量余弦距離為: 4; S4-4.計算綜合距離,綜合考慮待測姿態與標準姿態的特征角歐式距離和坐標點向量余弦距離,得到待測姿態與標準姿態的綜合距離,如公式5: 5; 其中為匹配對應動作姿態的系數權重,其中,1表示起跳姿態,2表示挺身展髖姿態,3表示收腹姿態; S4-5.對待測姿態與三個關鍵動作標準姿態計算的綜合距離結果,取作為最終匹配的結果; S5.空中技術動作姿態評估:對步驟S4匹配出來的三個姿態進行評分; S5-1.確定評分函數,通過姿態匹配算法匹配得出的起跳、挺身、收腹三個關鍵動作姿態進行評估,輸出各個姿態的成績,使用基于待測姿態與標準姿態的相似程度進行評分,使用公式5計算得出的待測姿態與標準姿態的綜合距離進行度量,越小表示越相似,評分也越高,使用線性函數將綜合距離轉為分數: 6; 其中,和為常數; S5-2.計算姿態得分,為獲得k和c的值以及提高評分的準確性和客觀性,選出具有代表性的n組挺身式跳遠視頻,并在互不干擾、影響的情況下分別對視頻中的起跳、挺身、收腹3個關鍵動作姿態進行評分,每一個關鍵姿態得分采取100分制,取平均分作為該姿態的最后得分,對n組視頻中的已評分的關鍵姿態計算其與對應標準姿態的綜合距離,最后得到3類樣本,其中,1表示起跳姿態,2表示挺身姿態,3表示收腹姿態,視頻編號;表示視頻編號中姿態為與之對應的標準姿態的綜合距離,綜合距離由公式5計算得出,是對該姿態打分的平均得分,使用最小二乘擬合方法,分別對3類樣本進行擬合,分別得到起跳、挺身、收腹姿態對應的最優的和,對于各個匹配出來的姿態,求得綜合距離d,代入公式6即能得到對應的得分。
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