一种智能交互型运动员投篮姿态矫正系统

技术领域

本发明涉及篮球训练技术领域，具体涉及一种智能交互型运动员投篮姿态矫正系统。

背景技术

篮球运动作为目前热点较高的运动之一已经成为了普及率极高的运动之一。

目前已经实现了能够通过计算机和图像处理技术对篮球训练进行视频参数分析并反馈至人机交互系统或专家系统中以实现篮球训练的指导。然而，该方式专业性较强，仅仅适用于商业型篮球比赛训练中，难以大范围推广。

而随着信息化技术的快速发展以及应用信息技术的不断更新，信息化集成的技术能够有效地解决目前现有的训练指导系统难以推广的问题。

投篮姿态作为篮球训练中的必不可少的训练项目，目前更多的是专人一对一进行现场训练指导。而通过计算机和图像处理技术在对投篮姿态进行分析时其不仅仅具备难以推广的技术问题，并且由于投篮姿态难以实现特征分解，因此在实际的训练指导中也难以实现与人机交互系统或专家系统完美融合。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能交互型运动员投篮姿态矫正系统。

本发明的技术方案是：一种智能交互型运动员投篮姿态矫正系统，包括内网分析系统、外网交互系统以及姿态收集系统；

所述内网分析系统包括内网支撑层、内网服务层、内网管理层以及内网界面层；

所述内网支撑层包括能够用于数据分析对运动运投篮姿态进行校正的内网服务器，用于内网服务器与所述外网交互系统、姿态收集系统连接的双向互动通信模块；所述内网服务层包括用于进行数据处理的逻辑计算系统，与所述逻辑计算系统连接用于数据存储的内网数据库系统；所述内网管理层包括基于管理网站实现对内网支撑层、内网服务层进行管理的内网管理系统，以及用于连接的链路加密通道；所述内网界面层为基于内网界面网站用于管理人员登录、访问的管理界面；

所述外网交互系统包括外网支撑层、外网服务层、外网管理层以及外网界面层；

所述外网支撑层包括能够用于管理运动员用户的外网服务器，用于与运动员用户终端进行交互的单通道模块；所述外网服务层包括能够与所述内网数据库系统交互且能够对数据进行评估的评估系统，以及用于存储评估后数据的外网数据库系统；所述外网管理层包括基于基于管理网站实现对外网支撑层、外网服务层进行管理的外网管理系统，以及用于实现运动员用户鉴别且用于管理运动员用户访问的通道管理系统；所述外网界面层为基于外网界面网站用于运动员用户登录、访问的用户界面；

所述姿态收集系统用于对运动员用户投篮姿态进行数据收集。

进一步地，所述内网分析系统与外网交互系统之间设置有防护墙；将运动员用户的移动终端定位为非可信设备，运动员用户的移动终端仅能够工作与外网交互系统；当用户访问外网界面层时能够对内网分析系统进行有效的保护。

进一步地，所述双向互动通信模块包括用于连接内网服务器与姿态收集系统的有线通道以及用于连接内网服务器与外网交互系统的无线通道；利用双向互动通信模块实现双通道传输，对内网服务器与姿态收集系统而言利用有线传输的方式能够有效地保证传输的稳定性，为系统的温度运行提供基础；而利用无线传输的方式将内网服务器与外网交互系统进行连接能够有效地保证运动员用户在实际的使用时的便捷性，实现信息资源的传输便捷性。

更进一步地，所述无线通道采用可兼容3G模块、4G模块的5G通讯模块；单纯的5G通讯模块会为后期的运行成本带来较高的资费，而通过兼容的3G模块、4G模块能够有效地降低运行费用。

进一步地，所述单通道模块具体采用3G光纤通道或4G光纤通道；利用光纤通道能够有效保证内网分析系统与外网交互系统实时稳定的连接，便于管理人员对整个系统进行维护管理。

进一步地，所述姿态收集系统包括至少两组用于拍摄运动员投篮姿态三维图像信息的摄像系统；利用三维图像信息能够有效地对运动员投篮姿态进行信息追踪、收集。

更进一步地，所述摄像系统包括用于对运动员投篮姿态进行实时动态视频帧监控的动态摄像头，与动态摄像头连接用于进行数模转换的A/D转换器，以及与A/D转换器连接用于对图像进行处理的DSP模块；所述逻辑计算系统与DSP模块连接；利用DSP模块能够将动态摄像头经过A/D转换器转换后的图像数据信息处理成可用的编码信息。

进一步地，所述逻辑计算系统进行逻辑校正的方法为：

S1、参考子特征空间的建立

依据专业人员的投篮姿态图像信息，将图像组成一组向量形成m个n维的参考样本逻辑x

S2、运动员投篮姿态的判断识别

将摄像系统收集到的运动员投篮姿态信息τ减去参考样本逻辑的均值向量后再投影至参考子特征空间u中，得到待识别的样本向量Ω

进一步地，所述人为校正具体为：通过用户界面向运动员用户进行一对一视频校正指导。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明整体设计合理，利用内网分析系统、外网交互系统以及姿态收集系统实现了对运动员投篮姿态进行数据采集、分析、校正的过程，且本发明基于信息化集成基础实现智能交互，可基于物联网实现大规模的推广使用；且本发明能够基于现有通讯硬件依据通讯网络实现页面访问，在实际的使用中更加便捷。

附图说明

图1是本发明的系统模块图；

具体实施方式

实施例1

如图1所示的一种智能交互型运动员投篮姿态矫正系统，包括内网分析系统、外网交互系统以及姿态收集系统；

内网分析系统包括内网支撑层、内网服务层、内网管理层以及内网界面层；

内网支撑层包括能够用于数据分析对运动运投篮姿态进行校正的内网服务器，用于内网服务器与外网交互系统、姿态收集系统连接的双向互动通信模块；内网服务层包括用于进行数据处理的逻辑计算系统，与逻辑计算系统连接用于数据存储的内网数据库系统；内网管理层包括基于管理网站实现对内网支撑层、内网服务层进行管理的内网管理系统，以及用于连接的链路加密通道；内网界面层为基于内网界面网站用于管理人员登录、访问的管理界面；

双向互动通信模块包括用于连接内网服务器与姿态收集系统的有线通道以及用于连接内网服务器与外网交互系统的无线通道；无线通道采用可兼容3G模块、4G模块的5G通讯模块；单通道模块具体采用3G光纤通道或4G光纤通道；

外网交互系统包括外网支撑层、外网服务层、外网管理层以及外网界面层；

外网支撑层包括能够用于管理运动员用户的外网服务器，用于与运动员用户终端进行交互的单通道模块；外网服务层包括能够与内网数据库系统交互且能够对数据进行评估的评估系统，以及用于存储评估后数据的外网数据库系统；外网管理层包括基于基于管理网站实现对外网支撑层、外网服务层进行管理的外网管理系统，以及用于实现运动员用户鉴别且用于管理运动员用户访问的通道管理系统；外网界面层为基于外网界面网站用于运动员用户登录、访问的用户界面；

姿态收集系统用于对运动员用户投篮姿态进行数据收集；

姿态收集系统包括至少两组用于拍摄运动员投篮姿态三维图像信息的摄像系统；

摄像系统包括用于对运动员投篮姿态进行实时动态视频帧监控的动态摄像头，与动态摄像头连接用于进行数模转换的A/D转换器，以及与A/D转换器连接用于对图像进行处理的DSP模块；逻辑计算系统与DSP模块连接。

其中，逻辑计算系统进行逻辑校正的方法为：

S1、参考子特征空间的建立

依据专业人员的投篮姿态图像信息，将图像组成一组向量形成m个n维的参考样本逻辑x

S2、运动员投篮姿态的判断识别

将摄像系统收集到的运动员投篮姿态信息τ减去参考样本逻辑的均值向量后再投影至参考子特征空间u中，得到待识别的样本向量Ω

实施例2

如图1所示的一种智能交互型运动员投篮姿态矫正系统，包括内网分析系统、外网交互系统以及姿态收集系统；内网分析系统与外网交互系统之间设置有防护墙；

内网分析系统包括内网支撑层、内网服务层、内网管理层以及内网界面层；

内网支撑层包括能够用于数据分析对运动运投篮姿态进行校正的内网服务器，用于内网服务器与外网交互系统、姿态收集系统连接的双向互动通信模块；内网服务层包括用于进行数据处理的逻辑计算系统，与逻辑计算系统连接用于数据存储的内网数据库系统；内网管理层包括基于管理网站实现对内网支撑层、内网服务层进行管理的内网管理系统，以及用于连接的链路加密通道；内网界面层为基于内网界面网站用于管理人员登录、访问的管理界面；

双向互动通信模块包括用于连接内网服务器与姿态收集系统的有线通道以及用于连接内网服务器与外网交互系统的无线通道；无线通道采用可兼容3G模块、4G模块的5G通讯模块；单通道模块具体采用3G光纤通道或4G光纤通道；

外网交互系统包括外网支撑层、外网服务层、外网管理层以及外网界面层；

外网支撑层包括能够用于管理运动员用户的外网服务器，用于与运动员用户终端进行交互的单通道模块；外网服务层包括能够与内网数据库系统交互且能够对数据进行评估的评估系统，以及用于存储评估后数据的外网数据库系统；外网管理层包括基于基于管理网站实现对外网支撑层、外网服务层进行管理的外网管理系统，以及用于实现运动员用户鉴别且用于管理运动员用户访问的通道管理系统；外网界面层为基于外网界面网站用于运动员用户登录、访问的用户界面；

姿态收集系统用于对运动员用户投篮姿态进行数据收集；

姿态收集系统包括至少两组用于拍摄运动员投篮姿态三维图像信息的摄像系统；

摄像系统包括用于对运动员投篮姿态进行实时动态视频帧监控的动态摄像头，与动态摄像头连接用于进行数模转换的A/D转换器，以及与A/D转换器连接用于对图像进行处理的DSP模块；逻辑计算系统与DSP模块连接。

其中，逻辑计算系统进行逻辑校正的方法为：

S1、参考子特征空间的建立

依据专业人员的投篮姿态图像信息，将图像组成一组向量形成m个n维的参考样本逻辑x

S2、运动员投篮姿态的判断识别

将摄像系统收集到的运动员投篮姿态信息τ减去参考样本逻辑的均值向量后再投影至参考子特征空间u中，得到待识别的样本向量Ω

S3、运动员投篮姿态校正指导

运动员用户可通过用户界面进行投篮姿态校正需求申请，申请通过后可进行投篮姿态校正；其中，投篮姿态校正可为专业训练指导人员进行指导，也可为不同的运动员用户之间进行互相指导。

应用例

一种智能交互型运动员投篮姿态矫正系统，包括内网分析系统、外网交互系统以及姿态收集系统；内网分析系统与外网交互系统之间设置有防护墙；

内网分析系统包括内网支撑层、内网服务层、内网管理层以及内网界面层；

内网支撑层包括能够用于数据分析对运动运投篮姿态进行校正的内网服务器，用于内网服务器与外网交互系统、姿态收集系统连接的双向互动通信模块；内网服务层包括用于进行数据处理的逻辑计算系统，与逻辑计算系统连接用于数据存储的内网数据库系统；内网管理层包括基于管理网站实现对内网支撑层、内网服务层进行管理的内网管理系统，以及用于连接的链路加密通道；内网界面层为基于内网界面网站用于管理人员登录、访问的管理界面；

双向互动通信模块包括用于连接内网服务器与姿态收集系统的有线通道以及用于连接内网服务器与外网交互系统的无线通道；无线通道采用可兼容3G模块、4G模块的5G通讯模块；单通道模块具体采用3G光纤通道或4G光纤通道；

外网交互系统包括外网支撑层、外网服务层、外网管理层以及外网界面层；

外网支撑层包括能够用于管理运动员用户的外网服务器，用于与运动员用户终端进行交互的单通道模块；外网服务层包括能够与内网数据库系统交互且能够对数据进行评估的评估系统，以及用于存储评估后数据的外网数据库系统；外网管理层包括基于基于管理网站实现对外网支撑层、外网服务层进行管理的外网管理系统，以及用于实现运动员用户鉴别且用于管理运动员用户访问的通道管理系统；外网界面层为基于外网界面网站用于运动员用户登录、访问的用户界面；

姿态收集系统用于对运动员用户投篮姿态进行数据收集；

姿态收集系统包括至少两组用于拍摄运动员投篮姿态三维图像信息的摄像系统；

摄像系统包括用于对运动员投篮姿态进行实时动态视频帧监控的动态摄像头，与动态摄像头连接用于进行数模转换的A/D转换器，以及与A/D转换器连接用于对图像进行处理的DSP模块；逻辑计算系统与DSP模块连接。

一种智能交互型运动员投篮姿态矫正方法，包括：

S1、参考子特征空间的建立

管理人员通过登录管理界面，向内网数据库系统中上传专业人员的投篮姿态图像信息，其中，图像信息具体为视频图像信息；然后将视频图像信息组成一组向量形成m个n维的参考样本逻辑x

S2、运动员投篮姿态的判断识别

运动员用户通过用户界面对系统进行登录访问，并获得使用摄像系统的权限；然后进行投篮运动；摄像系统会对运动员用户进行投篮姿态信息的收集；摄像系统将收集到的运动员投篮姿态图像通过A/D转换器、DSP模块处理后通过双向互动通信模块传输至逻辑计算系统中；逻辑计算系统将收集到的运动员投篮姿态信息τ减去参考样本逻辑的均值向量后再投影至参考子特征空间u中，得到待识别的样本向量Ω

S3、运动员投篮姿态校正指导

运动员用户可通过用户界面进行投篮姿态校正需求申请，申请通过后可进行投篮姿态校正；其中，投篮姿态校正可为专业训练指导人员进行指导，也可为不同的运动员用户之间进行互相指导。