本發(fā)明屬于體育人工智能，公開(kāi)了一種便攜式三維體育技術(shù)對(duì)比分析方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著人工智能在體育分析領(lǐng)域的快速發(fā)展，國(guó)家隊(duì)運(yùn)動(dòng)員率先應(yīng)用ai技術(shù)來(lái)提高成績(jī)和訓(xùn)練效率，當(dāng)前，二維和三維人體姿態(tài)估計(jì)技術(shù)已成為分析運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作的重要工具，幫助教練和運(yùn)動(dòng)員優(yōu)化訓(xùn)練過(guò)程；

2、然而，在三維體育技術(shù)分析中，通常需要使用多臺(tái)攝影設(shè)備，并通過(guò)多角度、長(zhǎng)距離的方式進(jìn)行部署，每臺(tái)攝像設(shè)備都需要獨(dú)立操作，每次拍攝前還必須進(jìn)行復(fù)雜的相機(jī)內(nèi)外參數(shù)標(biāo)定，這不僅增加了設(shè)備和操作的成本，也使得部署過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)，難以大規(guī)模推廣到基層體育人群，二維體育技術(shù)分析只需一臺(tái)攝像設(shè)備，具有部署簡(jiǎn)便、成本低的優(yōu)勢(shì)，但二維技術(shù)只能捕捉平面運(yùn)動(dòng)信息，對(duì)于涉及旋轉(zhuǎn)等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的項(xiàng)目，因缺少深度信息，導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差較大，難以提供準(zhǔn)確的參考，因此，需要引入一種便攜式三維體育技術(shù)對(duì)比分析方法及設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是基于上述技術(shù)問(wèn)題，針對(duì)的體育人工智能技術(shù)提出的一種便攜式三維體育技術(shù)對(duì)比分析方法及設(shè)備；不僅對(duì)數(shù)據(jù)誤差較小，提供準(zhǔn)確的參考，而且部署過(guò)程耗時(shí)短。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種便攜式三維體育技術(shù)對(duì)比分析方法及設(shè)備，該方法應(yīng)用了多目分析設(shè)備、二維人體姿態(tài)估計(jì)模塊、三維重建模塊、優(yōu)化算法模塊、自建模型模塊和方案庫(kù)模塊；其特征在于，所述方法包括以下步驟：

4、步驟1：多目分析設(shè)備采集被測(cè)人物不同角度運(yùn)動(dòng)視頻，連接移動(dòng)設(shè)備并上傳至云端；

5、步驟2：云端內(nèi)通過(guò)二維人體姿態(tài)估計(jì)模塊獲得關(guān)鍵點(diǎn)二維像素坐標(biāo)，三維重建模塊將不同角度運(yùn)動(dòng)視頻關(guān)鍵點(diǎn)二維像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成三維空間坐標(biāo)，優(yōu)化算法模塊將三維空間坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整；

6、步驟3：標(biāo)記關(guān)鍵幀進(jìn)行分析及計(jì)算；

7、步驟4：將關(guān)鍵幀的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)與自建模型模塊中的最佳范圍對(duì)比得到相對(duì)比較結(jié)果；

8、步驟5：相對(duì)比較結(jié)果輸入方案庫(kù)中實(shí)時(shí)反饋方案結(jié)果數(shù)據(jù)。

9、根據(jù)本發(fā)明方面的一種能夠?qū)崿F(xiàn)的方式，所述步驟1中多目分析設(shè)備采集被測(cè)人物不同角度運(yùn)動(dòng)視頻，連接移動(dòng)設(shè)備并上傳至云端具體操作方法包括：

10、用戶將便捷式、可折疊的多目分析設(shè)備展開(kāi)，放置在每個(gè)攝像頭都能看到被測(cè)人員的位置，采集被測(cè)人員運(yùn)動(dòng)時(shí)間戳對(duì)齊視頻，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元，移動(dòng)設(shè)備連接便捷式、可折疊的多目分析設(shè)備發(fā)送單元，讀取存儲(chǔ)單元多個(gè)攝像頭時(shí)間戳對(duì)齊視頻，發(fā)送至云端；

11、多目攝像頭，用于同時(shí)采集不同角度時(shí)間戳對(duì)齊視頻，存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)多個(gè)攝像頭時(shí)間戳對(duì)齊視頻，發(fā)送單元，用于連接移動(dòng)設(shè)備發(fā)送多個(gè)攝像頭時(shí)間戳對(duì)齊視頻；

12、移動(dòng)設(shè)備包括智能手機(jī)、平板電腦和臺(tái)式計(jì)算機(jī)等，對(duì)移動(dòng)設(shè)備內(nèi)容標(biāo)記φβ，其中β=0，1,2,...,p；p為正整數(shù)，表示移動(dòng)設(shè)備內(nèi)容中β可取值的最大值。

13、根據(jù)本發(fā)明方面的一種能夠?qū)崿F(xiàn)的方式，所述步驟2云端內(nèi)通過(guò)二維人體姿態(tài)估計(jì)模塊獲得關(guān)鍵點(diǎn)二維像素坐標(biāo)，三維重建模塊將不同角度運(yùn)動(dòng)視頻關(guān)鍵點(diǎn)二維像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成三維空間坐標(biāo)，優(yōu)化算法模塊將三維空間坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整操作方法包括：

14、通過(guò)云端二維人體姿態(tài)估計(jì)模塊對(duì)多個(gè)攝像頭時(shí)間戳對(duì)齊視頻進(jìn)行預(yù)測(cè)，輸出每個(gè)視頻每幀畫(huà)面關(guān)鍵點(diǎn)二維像素坐標(biāo)；

15、三維重建模塊包括匹配算法單元、限約束單元、幾何約束單元和尺度估計(jì)單元；通過(guò)匹配算法單元將每個(gè)視頻當(dāng)中的物體進(jìn)行匹配識(shí)別，通過(guò)極限約束單元、幾何約束單元，根據(jù)不同角度運(yùn)動(dòng)視頻關(guān)鍵點(diǎn)二維像素坐標(biāo)和相機(jī)內(nèi)外參信息，將二維像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成三維空間坐標(biāo)；通過(guò)尺度估計(jì)單元確定其他物體運(yùn)動(dòng)距離或長(zhǎng)度；

16、通過(guò)優(yōu)化算法模塊對(duì)初步的三維空間坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，最小化不同角度運(yùn)動(dòng)視頻下二維投影與實(shí)際檢測(cè)到的二維關(guān)鍵點(diǎn)之間的誤差。

17、根據(jù)本發(fā)明方面的一種能夠?qū)崿F(xiàn)的方式，所述步驟3中標(biāo)記關(guān)鍵幀進(jìn)行分析及計(jì)算操作方法包括：

18、通過(guò)標(biāo)記關(guān)鍵幀計(jì)算時(shí)間、距離、速度、角度和角速度等；標(biāo)注關(guān)鍵幀得到關(guān)鍵幀時(shí)間點(diǎn)，通過(guò)關(guān)鍵幀時(shí)間點(diǎn)計(jì)算關(guān)鍵幀之間的時(shí)間間隔t；通過(guò)時(shí)間間隔t間物體的像素坐標(biāo)差，計(jì)算距離s；通過(guò)距離s和時(shí)間間隔t，利用v=s/t計(jì)算得到速度；

19、通過(guò)三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)三維像素坐標(biāo)xyz，計(jì)算兩個(gè)向量、兩個(gè)向量點(diǎn)積、兩個(gè)向量長(zhǎng)度，通過(guò)兩個(gè)向量點(diǎn)積、兩個(gè)向量長(zhǎng)度計(jì)算夾角的余弦值cos(θ)，利用arccos(cos(θ))計(jì)算得到角度θ；通過(guò)角度θ和時(shí)間間隔t，利用ω=?θ/?t計(jì)算得到角速度ω。

20、根據(jù)本發(fā)明方面的一種能夠?qū)崿F(xiàn)的方式，所述步驟4中將關(guān)鍵幀的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)與自建模型模塊中的最佳范圍對(duì)比得到相對(duì)比較結(jié)果操作方法包括：

21、采集目標(biāo)參考水平不同角度運(yùn)動(dòng)視頻，標(biāo)記關(guān)鍵幀，提取時(shí)間、距離、速度、角度、角速度等數(shù)據(jù)，利用平均值、中位數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差融合算法，確定數(shù)據(jù)的最佳范圍，并與自建模型模塊中數(shù)據(jù)最佳范圍對(duì)比，獲得數(shù)據(jù)的相對(duì)比較結(jié)果。

22、根據(jù)本發(fā)明方面的一種能夠?qū)崿F(xiàn)的方式，所述步驟5中相對(duì)比較結(jié)果輸入方案庫(kù)中實(shí)時(shí)反饋方案結(jié)果數(shù)據(jù)操作方法包括：

23、方案結(jié)果數(shù)據(jù)包括得分、短板問(wèn)題和訓(xùn)練解決方案等；對(duì)方案結(jié)果數(shù)據(jù)內(nèi)容標(biāo)記為us，其中s=0，1,2,...,l；l為正整數(shù)，表示方案結(jié)果數(shù)據(jù)內(nèi)容內(nèi)s可取值的最大值；方案庫(kù)模塊，用于根據(jù)相對(duì)比較結(jié)果轉(zhuǎn)換出詳細(xì)訓(xùn)練指導(dǎo)；通過(guò)方案庫(kù)歷史方案，根據(jù)相對(duì)比較結(jié)果輸出得分、短板問(wèn)題和訓(xùn)練解決方案；根據(jù)比較結(jié)果，對(duì)被測(cè)人物的表現(xiàn)進(jìn)行量化評(píng)分,包括綜合性得分，如動(dòng)作完成的總體評(píng)分和分項(xiàng)評(píng)分，如速度、姿態(tài)、平衡等方面；通過(guò)動(dòng)畫(huà)渲染和視覺(jué)技術(shù)，輸出分析視頻和三維動(dòng)畫(huà)。

24、一種云端系統(tǒng)，通過(guò)二維人體姿態(tài)估計(jì)模塊和三維重建模塊將被測(cè)人物的數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)送到方案庫(kù)；通過(guò)云端計(jì)算及分析對(duì)三維體育技術(shù)。

25、基于上述任一方面，本發(fā)明的有益效果為：

26、本發(fā)明多目分析設(shè)備采集被測(cè)人物不同角度運(yùn)動(dòng)視頻，連接移動(dòng)設(shè)備并上傳至云端；云端內(nèi)通過(guò)二維人體姿態(tài)估計(jì)模塊獲得關(guān)鍵點(diǎn)二維像素坐標(biāo)，三維重建模塊將不同角度運(yùn)動(dòng)視頻關(guān)鍵點(diǎn)二維像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成三維空間坐標(biāo)，優(yōu)化算法模塊將三維空間坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整。

27、此方法一方面對(duì)數(shù)據(jù)誤差較小，提供準(zhǔn)確的參考；通過(guò)便捷式、可折疊的多目分析設(shè)備，不需要每次對(duì)相機(jī)內(nèi)外參進(jìn)行標(biāo)定，部署簡(jiǎn)單，攜帶方便；相比傳統(tǒng)三維體育技術(shù)分析，成本低、便攜性高；通過(guò)三維重建模塊，將不同角度運(yùn)動(dòng)視頻關(guān)鍵點(diǎn)二維像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成三維空間坐標(biāo)；在成本低、便攜性高的情況下，比傳統(tǒng)二維體育技術(shù)分析數(shù)據(jù)精度更高，具有深度信息，可用于涉及旋轉(zhuǎn)等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的項(xiàng)目。

28、本發(fā)明標(biāo)記關(guān)鍵幀進(jìn)行分析及計(jì)算；將關(guān)鍵幀的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)與自建模型模塊中的最佳范圍對(duì)比得到相對(duì)比較結(jié)果；相對(duì)比較結(jié)果輸入方案庫(kù)中實(shí)時(shí)反饋方案結(jié)果數(shù)據(jù)；此方法另一方面部署過(guò)程耗時(shí)短。

技術(shù)特征：

1.一種便攜式三維體育技術(shù)對(duì)比分析方法及設(shè)備，該方法應(yīng)用了多目分析設(shè)備、二維人體姿態(tài)估計(jì)模塊、三維重建模塊、優(yōu)化算法模塊、自建模型模塊和方案庫(kù)模塊；其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式三維體育技術(shù)對(duì)比分析方法及設(shè)備，其特征在于：所述步驟1中多目分析設(shè)備采集被測(cè)人物不同角度運(yùn)動(dòng)視頻，連接移動(dòng)設(shè)備并上傳至云端具體操作方法包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式三維體育技術(shù)對(duì)比分析方法及設(shè)備，其特征在于：所述步驟2云端內(nèi)通過(guò)二維人體姿態(tài)估計(jì)模塊獲得關(guān)鍵點(diǎn)二維像素坐標(biāo)，三維重建模塊將不同角度運(yùn)動(dòng)視頻關(guān)鍵點(diǎn)二維像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成三維空間坐標(biāo)，優(yōu)化算法模塊將三維空間坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整操作方法包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式三維體育技術(shù)對(duì)比分析方法及設(shè)備，其特征在于：所述步驟3中標(biāo)記關(guān)鍵幀進(jìn)行分析及計(jì)算操作方法包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式三維體育技術(shù)對(duì)比分析方法及設(shè)備，其特征在于：所述步驟4中將關(guān)鍵幀的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)與自建模型模塊中的最佳范圍對(duì)比得到相對(duì)比較結(jié)果操作方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜式三維體育技術(shù)對(duì)比分析方法及設(shè)備，其特征在于：所述步驟5中相對(duì)比較結(jié)果輸入方案庫(kù)中實(shí)時(shí)反饋方案結(jié)果數(shù)據(jù)操作方法包括：

7.一種云端系統(tǒng)，其特征在于：通過(guò)二維人體姿態(tài)估計(jì)模塊和三維重建模塊將被測(cè)人物的數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)送到方案庫(kù)；通過(guò)云端計(jì)算及分析對(duì)三維體育技術(shù)，以執(zhí)行上述權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種便攜式三維體育技術(shù)對(duì)比分析方法及設(shè)備。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明多目分析設(shè)備采集被測(cè)人物不同角度運(yùn)動(dòng)視頻，連接移動(dòng)設(shè)備并上傳至云端；云端內(nèi)通過(guò)二維人體姿態(tài)估計(jì)模塊獲得關(guān)鍵點(diǎn)二維像素坐標(biāo)，三維重建模塊將不同角度運(yùn)動(dòng)視頻關(guān)鍵點(diǎn)二維像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成三維空間坐標(biāo)，優(yōu)化算法模塊將三維空間坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整；標(biāo)記關(guān)鍵幀進(jìn)行分析及計(jì)算；將關(guān)鍵幀的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)與自建模型模塊中的最佳范圍對(duì)比得到相對(duì)比較結(jié)果；相對(duì)比較結(jié)果輸入方案庫(kù)中實(shí)時(shí)反饋方案結(jié)果數(shù)據(jù)；不僅對(duì)數(shù)據(jù)誤差較小，體育技術(shù)分析數(shù)據(jù)精度更高，具有深度信息，提供準(zhǔn)確的參考，而且部署過(guò)程耗時(shí)短，部署簡(jiǎn)單，攜帶方便。

技術(shù)研發(fā)人員：田文博,楊耀東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西酷體體育科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19