本發(fā)明涉及太極拳訓(xùn)練領(lǐng)域，具體涉及一種簡化24式太極拳綜合訓(xùn)練系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太極拳在我國是民族文化和傳統(tǒng)體育的象征，是集氣功和武術(shù)于一體的強(qiáng)身健體、修身養(yǎng)性、自衛(wèi)防身等功效的體育項(xiàng)目。在競爭加劇的現(xiàn)代社會(huì)生活中，太極拳對(duì)人體健康的作用已被各界人士所認(rèn)識(shí)。簡化24式太極拳從1956年誕生后，由于簡單易學(xué)、健身效果突出，隨后就成為高校武術(shù)教學(xué)主要內(nèi)容之一。經(jīng)過50多年的推廣，目前簡化24式太極拳已成為全世界推廣最為普及的武術(shù)套路。
目前，影響簡化24式太極拳普及與推廣的因素主要因素
1、任課教師簡化24式太極拳的演練水平不高，對(duì)太極拳每個(gè)動(dòng)作攻防含義理解不深、不透；
2、普遍采用教師現(xiàn)場進(jìn)行演示、觀察指導(dǎo)的模式，或者采用攝像頭進(jìn)行訓(xùn)練視頻的采集，然后在結(jié)束訓(xùn)練后，教練進(jìn)行觀察指導(dǎo)，大部分人只能靠自我體會(huì)與領(lǐng)悟，這種情況導(dǎo)致了太極拳訓(xùn)練的效率極其低下，造成了大多數(shù)人太極拳動(dòng)作的不規(guī)范。
3、理論知識(shí)的教學(xué)空洞乏味，訓(xùn)練的過程也較為乏味，很容易讓學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣；
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明提供了簡化24式太極拳綜合訓(xùn)練系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了太極拳動(dòng)作的自動(dòng)判定評(píng)估和指導(dǎo)，且可以在訓(xùn)練學(xué)習(xí)的過程中的采用三維投放的形式進(jìn)行教學(xué)視頻或指導(dǎo)視頻的播放，并將理論知識(shí)穿插在其中，大大方便了訓(xùn)練者對(duì)于各個(gè)動(dòng)作的反復(fù)觀摩和理解，提高了訓(xùn)練效率，使得動(dòng)作更加規(guī)范，同時(shí)也減輕了教師的工作量；還可以營造各種訓(xùn)練的背景，也可以建立一個(gè)虛擬的三維模型進(jìn)行陪練，提高了動(dòng)作訓(xùn)練過程中的趣味性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
簡化24式太極拳綜合訓(xùn)練系統(tǒng)，包括
人機(jī)操作模塊，用于用戶登錄，輸入各種控制命令；
視頻采集模塊，用于進(jìn)行整個(gè)訓(xùn)練過程視頻數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過北斗模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊；
體感控制模塊，通過設(shè)置在腕帶內(nèi)的加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)進(jìn)行體感控制數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的體感控制數(shù)據(jù)通過北斗模塊發(fā)送到中央處理器；
數(shù)據(jù)處理模塊，用于通過kinect深度傳感器進(jìn)行骨骼信息獲?。贿€用于消除鎖獲得骨骼信息的抖動(dòng)和噪聲干擾，并計(jì)算獲取所有骨骼對(duì)的角度旋轉(zhuǎn)移動(dòng)矩陣信息；還用于進(jìn)行全景視頻的拼接，并將拼接完成的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到中央處理器；所述全景視頻的拼接包括投影、圖形對(duì)齊拼接和畸變校正，或者，包括投影和圖形對(duì)齊拼接，投影包括柱面投影和球面投影；
動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估模塊，用于將計(jì)算所得的骨骼對(duì)的角度旋轉(zhuǎn)移動(dòng)矩陣信息與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作數(shù)據(jù)庫內(nèi)錄制的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作信息進(jìn)行相似度對(duì)比，輸出各個(gè)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的相似度值，將所得的評(píng)估結(jié)果發(fā)送到動(dòng)作指導(dǎo)建議輸出模塊和人工專家指導(dǎo)模塊，并發(fā)送到中央處理器；
動(dòng)作指導(dǎo)建議輸出模塊，用于將動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊的評(píng)估結(jié)果與指導(dǎo)意見內(nèi)的經(jīng)典指導(dǎo)訓(xùn)練模型進(jìn)行匹配，并將匹配結(jié)果按相似度從高到低排列后發(fā)送到顯示屏進(jìn)行顯示；
人工專家指導(dǎo)模塊，用于通過人工專家對(duì)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊的評(píng)估結(jié)果進(jìn)行指導(dǎo)性意見的輸出，并將輸出的指導(dǎo)意見發(fā)送到中央處理器；
中央處理器，用于將接收到的數(shù)據(jù)按用戶登錄數(shù)據(jù)進(jìn)行一一匹配后儲(chǔ)存于對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)；用于將接收到的全景視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成3D投影儀所能識(shí)別的格式發(fā)送到3D投影儀；用于根據(jù)人機(jī)操作模塊和體感控制模塊輸入的各種控制命令，并按照預(yù)設(shè)的算法發(fā)送到指定的模塊；還用于用戶注冊、權(quán)限管理以及密碼修改；
節(jié)奏契合度評(píng)估模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行太極拳動(dòng)作以及伴奏的節(jié)奏特征數(shù)據(jù)的提取，根據(jù)所得的節(jié)奏特征繪制太極拳動(dòng)作節(jié)奏曲線和伴奏音樂節(jié)奏曲線，并將兩條曲線進(jìn)行相似度對(duì)比，如果差距小于某個(gè)門限，則認(rèn)為契合度高，否則認(rèn)為契合度低；
空氣投影訓(xùn)練教學(xué)模塊，包括空氣屏幕系統(tǒng)、六組3D投影儀、音樂背景播放模塊和素材數(shù)據(jù)庫，用于根據(jù)中央處理器發(fā)送的控制命令從素材數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)建立各種動(dòng)態(tài)三維模型和場景；還用于根據(jù)中央處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)以及控制命令建立各種動(dòng)態(tài)三維模型。
優(yōu)選地，所述評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)至少包括手臂與身體之間的角度、手型、手腕與手臂之間的角度、大臂和小臂之間的角度、大腿與小腿之間的角度、下半身與上半身之間的角度。
優(yōu)選地，所述視頻采集模塊包括架設(shè)在電信桿上的一個(gè)球體裝置，球體裝置上均勻安裝有N個(gè)魚眼鏡頭，N至少為四個(gè)，所述魚眼鏡頭拍攝的視頻數(shù)據(jù)的水平角度為360°/N的水平角度，所述魚眼鏡頭拍攝的視頻數(shù)據(jù)的垂直角度為360°/N的垂直角度。
優(yōu)選地，魚眼鏡頭采用焦距短、前鏡片直徑小且呈拋物面狀凸出的超廣角鏡頭，每個(gè)魚眼鏡頭內(nèi)均帶有北斗模塊。
優(yōu)選地，所述素材數(shù)據(jù)庫至少包括太極拳標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作數(shù)據(jù)庫、太極拳理論知識(shí)數(shù)據(jù)庫、太極拳背景音樂數(shù)據(jù)庫、場景數(shù)據(jù)庫。
優(yōu)選地，還包括顯示屏，用于顯示各種采集到的數(shù)據(jù)，以及人機(jī)操作模塊調(diào)用的數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，所述人機(jī)操作模塊包括圖片輸入模塊、語音輸入模塊和文字輸入模塊。
優(yōu)選地，所述語音輸入模塊采用麥克風(fēng)，文字輸入模塊采用手寫板和鍵盤，所述圖片輸入模塊采用掃描儀、攝像頭或USB接口導(dǎo)入。
本發(fā)明具有以下有益效果：
實(shí)現(xiàn)了太極拳動(dòng)作的自動(dòng)判定評(píng)估和指導(dǎo)，且在可以在訓(xùn)練學(xué)習(xí)的過程中的采用三維投放的形式進(jìn)行教學(xué)視頻或指導(dǎo)視頻的播放，并將理論知識(shí)穿插在其中，大大方便了訓(xùn)練者對(duì)于各個(gè)動(dòng)作的反復(fù)觀摩和理解，提高了訓(xùn)練效率，使得動(dòng)作更加規(guī)范，同時(shí)也減輕了教師的工作量；還可以營造各種訓(xùn)練的背景，也可以建立一個(gè)虛擬的三維模型進(jìn)行陪練，提高了動(dòng)作訓(xùn)練過程中的趣味性。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例簡化24式太極拳綜合訓(xùn)練系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了簡化24式太極拳綜合訓(xùn)練系統(tǒng)，包括
人機(jī)操作模塊，用于用戶登錄，輸入各種控制命令；
視頻采集模塊，用于進(jìn)行整個(gè)訓(xùn)練過程視頻數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過北斗模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊；
體感控制模塊，通過設(shè)置在腕帶內(nèi)的加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)進(jìn)行體感控制數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的體感控制數(shù)據(jù)通過北斗模塊發(fā)送到中央處理器；
數(shù)據(jù)處理模塊，用于通過kinect深度傳感器進(jìn)行骨骼信息獲??；還用于消除所獲得骨骼信息的抖動(dòng)和噪聲干擾，并計(jì)算獲取所有骨骼對(duì)的角度旋轉(zhuǎn)移動(dòng)矩陣信息；還用于進(jìn)行全景視頻的拼接，并將拼接完成的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到中央處理器；所述全景視頻的拼接包括投影、圖形對(duì)齊拼接和畸變校正，或者，包括投影和圖形對(duì)齊拼接，投影包括柱面投影和球面投影；
動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估模塊，用于將計(jì)算所得的骨骼對(duì)的角度旋轉(zhuǎn)移動(dòng)矩陣信息與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作數(shù)據(jù)庫內(nèi)錄制的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作信息進(jìn)行相似度對(duì)比，輸出各個(gè)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的相似度值，將所得的評(píng)估結(jié)果發(fā)送到動(dòng)作指導(dǎo)建議輸出模塊和人工專家指導(dǎo)模塊，并發(fā)送到中央處理器；
動(dòng)作指導(dǎo)建議輸出模塊，用于將動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊的評(píng)估結(jié)果與指導(dǎo)意見內(nèi)的經(jīng)典指導(dǎo)訓(xùn)練模型進(jìn)行匹配，并將匹配結(jié)果按相似度從高到低排列后發(fā)送到顯示屏進(jìn)行顯示；
人工專家指導(dǎo)模塊，用于通過人工專家對(duì)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊的評(píng)估結(jié)果進(jìn)行指導(dǎo)性意見的輸出，并將輸出的指導(dǎo)意見發(fā)送到中央處理器；
中央處理器，用于將接收到的數(shù)據(jù)按用戶登錄數(shù)據(jù)進(jìn)行一一匹配后儲(chǔ)存于對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)；用于將接收到的全景視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成3D投影儀所能識(shí)別的格式發(fā)送到3D投影儀；用于根據(jù)人機(jī)操作模塊和體感控制模塊輸入的各種控制命令，并按照預(yù)設(shè)的算法發(fā)送到指定的模塊；還用于用戶注冊、權(quán)限管理以及密碼修改；
節(jié)奏契合度評(píng)估模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行太極拳動(dòng)作以及伴奏的節(jié)奏特征數(shù)據(jù)的提取，根據(jù)所得的節(jié)奏特征繪制太極拳動(dòng)作節(jié)奏曲線和伴奏音樂節(jié)奏曲線，并將兩條曲線進(jìn)行相似度對(duì)比，如果差距小于某個(gè)門限，則認(rèn)為契合度高，否則認(rèn)為契合度低；
空氣投影訓(xùn)練教學(xué)模塊，包括空氣屏幕系統(tǒng)、六組3D投影儀、音樂背景播放模塊和素材數(shù)據(jù)庫，用于根據(jù)中央處理器發(fā)送的控制命令從素材數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)建立各種動(dòng)態(tài)三維模型和場景；還用于根據(jù)中央處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)以及控制命令建立各種動(dòng)態(tài)三維模型。
所述評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)至少包括手臂與身體之間的角度、手型、手腕與手臂之間的角度、大臂和小臂之間的角度、大腿與小腿之間的角度、下半身與上半身之間的角度。
所述視頻采集模塊包括架設(shè)在電信桿上的一個(gè)球體裝置，球體裝置上均勻安裝有N個(gè)魚眼鏡頭，N至少為四個(gè)，所述魚眼鏡頭拍攝的視頻數(shù)據(jù)的水平角度為360°/N的水平角度，所述魚眼鏡頭拍攝的視頻數(shù)據(jù)的垂直角度為360°/N的垂直角度。
魚眼鏡頭采用焦距短、前鏡片直徑小且呈拋物面狀凸出的超廣角鏡頭，每個(gè)魚眼鏡頭內(nèi)均在帶北斗模塊。
所述素材數(shù)據(jù)庫至少包括太極拳標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作數(shù)據(jù)庫、太極拳理論知識(shí)數(shù)據(jù)庫、太極拳背景音樂數(shù)據(jù)庫、場景數(shù)據(jù)庫。
還包括一顯示屏，用于顯示各種采集到的數(shù)據(jù)，以及人機(jī)操作模塊調(diào)用的數(shù)據(jù)。
所述人機(jī)操作模塊包括圖片輸入模塊、語音輸入模塊和文字輸入模塊。
所述語音輸入模塊采用麥克風(fēng)，文字輸入模塊采用手寫板和鍵盤，所述圖片輸入模塊采用掃描儀、攝像頭或USB接口導(dǎo)入。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。