【摘要】：依據(jù)國務(wù)院辦公廳關(guān)于強化學(xué)校體育促進學(xué)生身心健康全面發(fā)展的意見。對于深化教學(xué)改革,強化體育鍛煉,廣泛開展乒乓球體育優(yōu)勢項目等已成為學(xué)校體育發(fā)展的重點內(nèi)容。本研究為提高乒乓球教學(xué)質(zhì)量,完善傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足,實現(xiàn)科學(xué)化、智能化的教學(xué)要求,提出基于Kinect運動捕捉技術(shù)設(shè)計開發(fā)乒乓球基本技術(shù)動作測評系統(tǒng)。同時,針對目前大眾健身中缺乏專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)等問題,本系統(tǒng)的設(shè)計研究能夠在一定程度上實現(xiàn)對乒乓球初學(xué)者或業(yè)余愛好者技術(shù)動作指導(dǎo)、評價的功能,滿足初學(xué)者或業(yè)余愛好者自主學(xué)習(xí)和乒乓球技術(shù)動作測評的使用需求。首先,通過對用戶需求調(diào)查分析,確定系統(tǒng)開發(fā)功能,硬件設(shè)備使用微軟公司開發(fā)的Kinect2.0運動捕捉技術(shù),結(jié)合Kinect SDK v2.0開發(fā)工具包,通過調(diào)用彩色數(shù)據(jù)流、深度信息數(shù)據(jù)流、骨骼數(shù)據(jù)流等相關(guān)數(shù)據(jù)接口,獲取Kinect2.0捕捉的原始深度數(shù)據(jù)信息,作為系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù),進行測試評價模塊的程序設(shè)計開發(fā)。選用Kinect2.0運動捕捉設(shè)備在深度信息采集方面大幅度的降低了系統(tǒng)成本,且數(shù)據(jù)處理較為簡單、實時性好,便于面向大眾推廣應(yīng)用。其次,對Kinect2.0捕捉的骨骼關(guān)節(jié)點坐標(biāo)在數(shù)據(jù)傳輸過程中及骨骼跟蹤期間,產(chǎn)生的原始坐標(biāo)數(shù)據(jù)突變、抖動等系統(tǒng)誤差進行了平滑處理。運用二次指數(shù)平滑算法、降低關(guān)節(jié)點抖動算法對原始數(shù)據(jù)濾波降噪處理,對于平滑算法造成的滯后誤差,使用預(yù)測值來減小濾波延遲,并通過最大偏離半徑調(diào)整預(yù)測值點,緩解了由于預(yù)測值參數(shù)過高造成的運動敏感、過沖等問題。經(jīng)過實驗數(shù)據(jù)測試,本研究所使用的平滑算法提高了Kinect獲取骨骼關(guān)節(jié)點數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性,具有較好的使用效果,能夠達到數(shù)據(jù)測試分析的使用要求。然后,提取優(yōu)秀運動員乒乓球技術(shù)動作特征。通過對乒乓球技術(shù)動作分析,在本研究中將一個完整的乒乓球技術(shù)動作周期分為引拍階段、揮拍擊球階段和還原階段三個動作階段,根據(jù)歐拉距離計算各個動作階段的人體各骨骼關(guān)節(jié)點在整體動作過程中的參與度,提取優(yōu)秀運動員技術(shù)動作過程中參與度較高的三組骨骼關(guān)節(jié)點信息,作為動作識別判斷的評價依據(jù)。最后,在動作評價分析模塊,使用動態(tài)時間規(guī)整(Dynamic Time Warping)算法將兩個長度不相等的時間序列對齊,并計算兩序列的相似程度,來評價測試對象整體技術(shù)動作結(jié)構(gòu)的完整性和準(zhǔn)確度。運用皮爾遜相關(guān)系數(shù)(Pearson correlation coefficien)分別計算三個動作階段的初始動作姿態(tài)和結(jié)束動作姿態(tài)的關(guān)聯(lián)程度,根據(jù)相關(guān)計算結(jié)果,可對測試者的一個完整動作周期中的具體技術(shù)動作姿態(tài)存在的問題進行詳細分析,并以圖表的形式在系統(tǒng)界面顯示。通過編寫計算機程序?qū)崿F(xiàn)乒乓球技術(shù)動作的評價分析功能,智能化的反饋量化評價分析結(jié)果,以便用戶及時了解、糾正自身技術(shù)動作存在的問題,達到教學(xué)輔助和智能化技術(shù)動作測評的系統(tǒng)功能。
【圖文】：

具體功能需求分析如下：）無需穿戴設(shè)備即可較精確捕捉人體運動信息功能捕捉技術(shù)在體育運動領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其要關(guān)注系統(tǒng)設(shè)備是否會影響運據(jù)采集，由于穿戴設(shè)備的身體束縛，限制運動員的動作范圍，造成運試的局限性和測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。根據(jù)前文對運動捕捉系統(tǒng)的介紹分系統(tǒng)或多或少都需要使用者穿戴相應(yīng)的傳感設(shè)備，以完成對目標(biāo)人體由于本系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)是要面向大眾乒乓球運動愛好者或在乒乓球教學(xué)用，要求系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)簡單且使用方便，不易過于繁瑣復(fù)雜。因此，本.0 運動捕捉技術(shù)，，實現(xiàn)無需穿戴傳感器獲取技術(shù)動作數(shù)據(jù)信息，并且設(shè)計數(shù)據(jù)處理模塊，可有效降低設(shè)備的系統(tǒng)內(nèi)部誤差，提高數(shù)據(jù)精確戶體驗的同時能夠?qū)夹g(shù)動作進行專業(yè)、準(zhǔn)確的評判指導(dǎo)。）提供乒乓球技術(shù)動作評價分析標(biāo)準(zhǔn)

（3）測試信息管理功能由于乒乓球技術(shù)動作的形成需要一個時間過程，對于不同階段的練習(xí)，可能會出同的技術(shù)動作問題，因此，用戶有記錄、查看測試信息的需求，以方便用戶在學(xué)習(xí)中了解查詢自身技術(shù)動作問題而進行針對性練習(xí)，且能夠比較階段性練習(xí)效果，提習(xí)效率。根據(jù)設(shè)計目標(biāo)，本系統(tǒng)也可作為教師或教練員的教學(xué)輔助系統(tǒng)使用，測試管理功能的實現(xiàn)，能夠為教師或教練員提供學(xué)生技術(shù)動作學(xué)習(xí)掌握情況，對階段教果和集中存在的問題進行分析，以便針對性的講解示范，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效到輔助乒乓球教學(xué)的目的。（4）系統(tǒng)信息管理功能由于注冊用戶、游客、教師或教練員使用權(quán)限不同，因此為滿足不同使用需求及要求，便于維護，設(shè)計系統(tǒng)管理平臺實現(xiàn)不同用戶的分級權(quán)限管理。2.2.3 系統(tǒng)用例分析乒乓球技術(shù)動作測評系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;G846

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本文編號：2652870