本發(fā)明屬于教學(xué)視頻處理，具體涉及一種基于視頻圖像處理的交互式體育教學(xué)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的體育教學(xué)方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代社會(huì)的需求，尤其是在個(gè)性化教學(xué)和實(shí)時(shí)反饋方面，傳統(tǒng)方法存在諸多局限性，因此，基于視頻圖像處理的交互式體育教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，旨在通過先進(jìn)的圖像識(shí)別和分析技術(shù)，為用戶提供更加高效、個(gè)性化的體育教學(xué)服務(wù)。

2、然而，現(xiàn)有的基于視頻圖像處理的交互式體育教學(xué)系統(tǒng)多只關(guān)注用戶肢體動(dòng)作的正確度，通過此正確度進(jìn)行反饋，但往往忽略了動(dòng)作的連貫性和流暢性，無法尋找正確度低的動(dòng)作發(fā)生原因，從而使得用戶需要花費(fèi)大量的時(shí)間摸索和糾正錯(cuò)誤，這顯然會(huì)限制了教學(xué)效果的提升，基于此，本方案提供了一種基于視頻圖像處理的交互式體育教學(xué)方法，以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于視頻圖像處理的交互式體育教學(xué)系統(tǒng)及方法，能夠?qū)Υ嬖谟?xùn)練偏差的動(dòng)作進(jìn)行細(xì)致的分類，從而為用戶提供更加精確的校正建議和實(shí)時(shí)反饋，以提高教學(xué)效果。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體如下：

3、一種基于視頻圖像處理的交互式體育教學(xué)方法，包括：

4、對(duì)獲取的體育教學(xué)視頻進(jìn)行特征提取，得到多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀；

5、實(shí)時(shí)捕捉用戶的訓(xùn)練動(dòng)作幀，并將捕捉到的訓(xùn)練動(dòng)作幀與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀進(jìn)行對(duì)比分析，得到正確動(dòng)作幀和偏差動(dòng)作幀；

6、采集所述正確動(dòng)作幀與偏差動(dòng)作幀之間的交叉節(jié)點(diǎn)，并將所述交叉節(jié)點(diǎn)標(biāo)定為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，且依據(jù)所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)確定連續(xù)正確時(shí)段和連續(xù)偏差時(shí)段；

7、對(duì)所述連續(xù)正確時(shí)段內(nèi)的正確動(dòng)作幀進(jìn)行有序性分析，得到連續(xù)正確時(shí)段結(jié)束節(jié)點(diǎn)后偏差動(dòng)作幀的偏差類型；

8、對(duì)所述連續(xù)偏差時(shí)段內(nèi)的偏差動(dòng)作幀進(jìn)行校正分析，并依據(jù)所述校正分析的結(jié)果輸出各個(gè)所述偏差動(dòng)作幀的校正建議；

9、采集所述校正建議下，各個(gè)所述偏差動(dòng)作幀的改進(jìn)量，并根據(jù)所述改進(jìn)量對(duì)用戶的訓(xùn)練動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，以及更新各個(gè)所述偏差動(dòng)作幀的校正建議。

10、在一種優(yōu)選方案中，所述對(duì)獲取的體育教學(xué)視頻進(jìn)行特征提取，得到多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀的步驟，包括：

11、獲取體育教學(xué)視頻，并對(duì)所述體育教學(xué)視頻進(jìn)行預(yù)處理，其中，所述預(yù)處理包括去噪、增強(qiáng)對(duì)比度以及亮度調(diào)整；

12、對(duì)預(yù)處理后的體育教學(xué)視頻進(jìn)行解碼，提取視頻幀序列；

13、獲取關(guān)鍵動(dòng)作特征，并依據(jù)所述關(guān)鍵動(dòng)作特征對(duì)視頻幀序列進(jìn)行關(guān)鍵幀篩選，得到多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀。

14、在一種優(yōu)選方案中，所述將捕捉到的訓(xùn)練動(dòng)作幀與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀進(jìn)行對(duì)比分析，得到正確動(dòng)作幀和偏差動(dòng)作幀的步驟，包括：

15、捕捉用戶當(dāng)前的訓(xùn)練動(dòng)作序列，以及所述訓(xùn)練動(dòng)作序列下的訓(xùn)練動(dòng)作幀；

16、對(duì)所述訓(xùn)練動(dòng)作幀和標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀添加時(shí)間戳和空間標(biāo)記；

17、將所述訓(xùn)練動(dòng)作幀與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀進(jìn)行時(shí)間同步和空間對(duì)齊，對(duì)所述訓(xùn)練動(dòng)作幀與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀進(jìn)行對(duì)比分析，得到所述訓(xùn)練動(dòng)作幀與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀之間的動(dòng)作匹配度；

18、依據(jù)所述動(dòng)作匹配度對(duì)訓(xùn)練動(dòng)作幀進(jìn)行篩選處理，將篩選處理后的所述訓(xùn)練動(dòng)作幀分類為正確動(dòng)作幀和偏差動(dòng)作幀。

19、在一種優(yōu)選方案中，所述對(duì)所述訓(xùn)練動(dòng)作幀與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀進(jìn)行對(duì)比分析，得到所述訓(xùn)練動(dòng)作幀與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀之間的動(dòng)作匹配度的步驟，包括：

20、獲取所述訓(xùn)練動(dòng)作幀和標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀的特征點(diǎn)，并匯總為與所述訓(xùn)練動(dòng)作幀相對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練動(dòng)作特征向量，以及與所述標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作特征向量；

21、獲取匹配度測(cè)算函數(shù)，并將所述訓(xùn)練動(dòng)作特征向量和標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作特征向量一同輸入至匹配度測(cè)算函數(shù)中，且將所述匹配度測(cè)算函數(shù)的輸出結(jié)果標(biāo)定為動(dòng)作匹配度；

22、其中，所述動(dòng)作匹配度輸出后，獲取篩選參數(shù)；

23、將所述篩選參數(shù)與動(dòng)作匹配度進(jìn)行比較；

24、當(dāng)所述篩選參數(shù)大于或等于動(dòng)作匹配度時(shí)，將對(duì)應(yīng)的所述訓(xùn)練動(dòng)作幀標(biāo)定為正確動(dòng)作幀；

25、當(dāng)所述篩選參數(shù)小于動(dòng)作匹配度時(shí)，將對(duì)應(yīng)的所述訓(xùn)練動(dòng)作幀標(biāo)定為偏差動(dòng)作幀。

26、在一種優(yōu)選方案中，所述依據(jù)所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)確定連續(xù)正確時(shí)段和連續(xù)偏差時(shí)段的步驟，包括：

27、獲取所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的時(shí)間序列信息，并根據(jù)所述時(shí)間序列信息對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序；

28、統(tǒng)計(jì)相鄰所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間長度，并記錄為待評(píng)估間隔時(shí)長；

29、獲取標(biāo)準(zhǔn)間隔時(shí)長，并將所述標(biāo)準(zhǔn)間隔時(shí)長與待評(píng)估間隔時(shí)長進(jìn)行比較；

30、若所述待評(píng)估間隔時(shí)長小于或等于標(biāo)準(zhǔn)間隔時(shí)長，則將所述待評(píng)估間隔時(shí)長記錄為偶發(fā)時(shí)段；

31、若所述待評(píng)估間隔時(shí)長大于標(biāo)準(zhǔn)間隔時(shí)長，則將所述訓(xùn)練動(dòng)作幀為正確動(dòng)作幀的待評(píng)估間隔時(shí)長記錄為連續(xù)正確時(shí)段，反之，則記錄為連續(xù)偏差時(shí)段。

32、在一種優(yōu)選方案中，所述對(duì)所述連續(xù)正確時(shí)段內(nèi)的正確動(dòng)作幀進(jìn)行有序性分析，得到連續(xù)正確時(shí)段結(jié)束節(jié)點(diǎn)后偏差動(dòng)作幀的偏差類型的步驟，包括：

33、獲取所述連續(xù)正確時(shí)段內(nèi)的正確動(dòng)作幀和標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀，并按照發(fā)生時(shí)序進(jìn)行排列；

34、逐一采集所述正確動(dòng)作幀與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀之間的動(dòng)作差量，并記錄為待評(píng)估差量；

35、獲取校驗(yàn)函數(shù)，并將所述待評(píng)估差量輸入至校驗(yàn)函數(shù)中，且將所述校驗(yàn)函數(shù)的輸出結(jié)果標(biāo)定為第一校驗(yàn)條件參數(shù)；

36、獲取所述連續(xù)正確時(shí)段結(jié)束節(jié)點(diǎn)后偏差動(dòng)作幀與對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀之間的動(dòng)作差量，并記錄為第二校驗(yàn)條件參數(shù)；

37、對(duì)所述第一校驗(yàn)條件參數(shù)和第二校驗(yàn)條件參數(shù)進(jìn)行做差處理，并將所述第一校驗(yàn)條件參數(shù)和第二校驗(yàn)條件參數(shù)的做差結(jié)果記錄為分類條件參數(shù)；

38、獲取分類條件閾值，并將所述分類條件閾值與分類條件參數(shù)進(jìn)行比較，且在所述分類條件參數(shù)大于或等于分類條件閾值時(shí)，將所述偏差動(dòng)作幀的偏差類型輸出為獨(dú)立式偏差，反之，則將所述偏差動(dòng)作幀的偏差類型輸出為漸進(jìn)式偏差。

39、在一種優(yōu)選方案中，所述漸進(jìn)式偏差下，對(duì)所述偏差動(dòng)作幀進(jìn)行溯源處理，確定所述偏差動(dòng)作幀的起始節(jié)點(diǎn)，并依據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀，對(duì)所述連續(xù)正確時(shí)段中起始節(jié)點(diǎn)后的正確動(dòng)作幀進(jìn)行校正分析，且根據(jù)所述校正分析的結(jié)果輸出各個(gè)所述偏差動(dòng)作幀的校正建議；

40、所述獨(dú)立式偏差下，直接對(duì)所述連續(xù)偏差時(shí)段內(nèi)的偏差動(dòng)作幀進(jìn)行校正分析，并依據(jù)所述校正分析的結(jié)果輸出各個(gè)所述偏差動(dòng)作幀的校正建議。

41、在一種優(yōu)選方案中，所述根據(jù)所述改進(jìn)量對(duì)用戶的訓(xùn)練動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋的步驟，包括：

42、獲取所述校正建議輸出后，用戶的校正動(dòng)作幀；

43、將所述校正動(dòng)作幀與偏差動(dòng)作幀進(jìn)行時(shí)間同步和空間對(duì)齊，對(duì)所述校正動(dòng)作幀與偏差動(dòng)作幀進(jìn)行對(duì)比分析，得到所述偏差動(dòng)作幀的改進(jìn)量；

44、獲取各個(gè)所述偏差動(dòng)作幀對(duì)應(yīng)校正建議下的標(biāo)準(zhǔn)校正量，并對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)校正量進(jìn)行偏移處理，得到有效校正區(qū)間；

45、將所述有效校正區(qū)間與改進(jìn)量進(jìn)行比較；

46、當(dāng)所述改進(jìn)量處于有效校正區(qū)間內(nèi)時(shí)，輸出用戶的訓(xùn)練動(dòng)作得到改進(jìn)的實(shí)時(shí)反饋；

47、當(dāng)所述改進(jìn)量未處于有效校正區(qū)間時(shí)，輸出用戶的訓(xùn)練動(dòng)作未得到改進(jìn)的實(shí)時(shí)反饋。

48、本發(fā)明還提供了，一種基于視頻圖像處理的交互式體育教學(xué)系統(tǒng)，使用上述的基于視頻圖像處理的交互式體育教學(xué)方法，包括：

49、特征提取模塊，所述特征提取模塊用于對(duì)獲取的體育教學(xué)視頻進(jìn)行特征提取，得到多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀；

50、動(dòng)作比對(duì)模塊，所述動(dòng)作比對(duì)模塊用于實(shí)時(shí)捕捉用戶的訓(xùn)練動(dòng)作幀，并將捕捉到的訓(xùn)練動(dòng)作幀與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作幀進(jìn)行對(duì)比分析，得到正確動(dòng)作幀和偏差動(dòng)作幀；

51、分段模塊，所述分段模塊用于采集所述正確動(dòng)作幀與偏差動(dòng)作幀之間的交叉節(jié)點(diǎn)，并將所述交叉節(jié)點(diǎn)標(biāo)定為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，且依據(jù)所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)確定連續(xù)正確時(shí)段和連續(xù)偏差時(shí)段；

52、偏差類型輸出模塊，所述偏差類型輸出模塊用于對(duì)所述連續(xù)正確時(shí)段內(nèi)的正確動(dòng)作幀進(jìn)行有序性分析，得到連續(xù)正確時(shí)段結(jié)束節(jié)點(diǎn)后偏差動(dòng)作幀的偏差類型；

53、校正分析模塊，所述校正分析模塊用于對(duì)所述連續(xù)偏差時(shí)段內(nèi)的偏差動(dòng)作幀進(jìn)行校正分析，并依據(jù)所述校正分析的結(jié)果輸出各個(gè)所述偏差動(dòng)作幀的校正建議；

54、校正反饋模塊，所述校正反饋模塊用于采集所述校正建議下，各個(gè)所述偏差動(dòng)作幀的改進(jìn)量，并根據(jù)所述改進(jìn)量對(duì)用戶的訓(xùn)練動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，以及更新各個(gè)所述偏差動(dòng)作幀的校正建議。

55、以及，一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括：

56、至少一個(gè)處理器；

57、以及與所述至少一個(gè)處理器通信連接的存儲(chǔ)器；

58、其中，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行，以使所述至少一個(gè)處理器能夠執(zhí)行上述的基于視頻圖像處理的交互式體育教學(xué)方法。

59、本發(fā)明取得的技術(shù)效果為：

60、本發(fā)明通過基于視頻圖像處理的交互式體育教學(xué)方法，能夠?qū)崟r(shí)捕捉用戶的訓(xùn)練動(dòng)作，并與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作進(jìn)行對(duì)比分析，從而準(zhǔn)確地識(shí)別出正確動(dòng)作和偏差動(dòng)作，通過關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的分析，可以確定連續(xù)正確時(shí)段和連續(xù)偏差時(shí)段，進(jìn)而對(duì)偏差動(dòng)作進(jìn)行有序性分析，區(qū)分獨(dú)立式偏差和漸進(jìn)式偏差，根據(jù)偏差動(dòng)作的類型，能夠提供針對(duì)性的校正建議，幫助用戶改進(jìn)動(dòng)作，提高訓(xùn)練效果，此外，還能夠根據(jù)改進(jìn)量對(duì)用戶的訓(xùn)練動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，使用戶能夠及時(shí)了解自己的訓(xùn)練效果，并根據(jù)反饋進(jìn)行調(diào)整，通過持續(xù)的校正分析和反饋，用戶可以逐步提高動(dòng)作質(zhì)量，達(dá)到更好的訓(xùn)練效果。