獲得撞擊點時空信息的方法及其裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術基于傳感器的識別技術提供了一種獲得撞擊點時空信息的方法及其裝置，利用低成本低功耗的傳感器技術，結合現有算法來獲得球拍動作的空間軌跡，再通過計算短時間窗口內加速度和角加速度變化程度來判斷撞擊點時刻及其對應的空間位置，不增加硬件成本，且實現簡單，確實解決現有基于傳感器的識別技術僅能得知球拍的空間軌跡，缺乏手段精確確定擊球點的時刻的技術問題。

Method and device for obtaining spatio-temporal information of impact point

The sensor is based on the recognition technology provides a method and device for the impact point of spatio-temporal information, the use of sensor technology of low cost and low power consumption, combined with the existing algorithm to obtain the spatial trajectory of racket action, through the calculation of short time window and angular acceleration changes to determine the extent of spatial location and the corresponding time point of impact that does not increase the cost of hardware, and the realization is simple, really solve the existing sensor recognition technology can only learn space trajectory based on the lack of means of racket, accurately determine the hitting point moment of technical problems.

【技術實現步驟摘要】
獲得撞擊點時空信息的方法及其裝置
本專利技術涉及物聯網及體育
，具體來說涉及一種球拍類體育中撞擊點時空信息的識別機制及其裝置。
技術介紹
球拍類體育活動中普遍存在著球拍與球的撞擊，例如乒乓球拍和乒乓球之間的撞擊、羽毛球拍和羽毛球之間的撞擊、網球拍與網球之間的撞擊等等。這些體育活動隨著其周邊設備的不斷擴充，分析球拍與球的撞擊點在球拍軌跡中的空間位置及發生時刻越來越重要，例如專業選手和廣大業余愛好者希望得到這些信息來分析擊球動作，從而有針對性的改善和提高擊球技巧。值得注意的是，目前已有一種基于高速攝像機拍攝球拍軌跡及其擊球動作的基于圖像視頻識別技術，用以判斷撞擊點的空中位置及發生時刻，這個過程包含但不限于圖像和視頻處理技術。然而，基于圖像識別的識別技術需要使用高速攝像機，而高速攝像機價格昂貴，攜帶不便，只適用于專業訓練場景下，而且對硬件平臺的專業性要求和處理能力也很高，應用范圍受限。還有一種基于傳感器的識別技術，其利用傳感器來收集球拍的加速度和角加速度等原始數據，并基于原始數據測量揮拍過程中的運動軌跡。然而，相比于基于圖像識別的識別技術，傳感器的成本及應用范圍雖然沒有局限，但是僅能得知球拍的空間軌跡，缺乏手段精確確定擊球點的時刻。
技術實現思路
鑒于上述情況，本專利技術對基于傳感器的識別技術進行改進，提供一種獲得撞擊點時空信息的方法及其裝置，以識別撞擊點的空間位置和發生時刻，解決現有基于傳感器的識別技術僅能得知球拍的空間軌跡，缺乏手段精確確定擊球點的時刻的技術問題。為實現上述目的，本專利技術采取的技術方案是提供一種獲得撞擊點時空信息的方法，其用于測定球拍與球之間的撞擊點，所述球拍上設有傳感器；其中，所述方法步驟包括：步驟a、通過球拍上的傳感器在揮拍過程中持續采集獲取球拍動作的原始數據、采樣點及其持續時段；步驟b、基于原始數據，獲得球拍動作的空間軌跡；步驟c、從球拍動作的持續時段的開始時刻開始，滑動生成多個時間窗口I；步驟d、對各時間窗口I進行計算，以分別獲得所述時間窗口I的X軸、Y軸及Z軸的加速度變化程度ΔX、ΔY、ΔZ，以及X軸、Y軸及Z軸的角加速度變化程度ΔωX、ΔωY、ΔωZ，并基于所述三軸加速度的變化程度ΔX、ΔY、ΔZ以及三軸角加速度的變化程度ΔωX、ΔωY、ΔωZ，通過融合算法計算出整體變化程度AI；步驟e、對所有的整體變化程度AI取最大值AI,MAX，從所述最大值AI,MAX對應的時間窗口I內的采樣點獲得撞擊點時刻；步驟f、基于撞擊點時刻，在球拍動作的空間軌跡中獲得撞擊點的空間位置。本專利技術獲得撞擊點時空信息的方法的進一步改進在于，在步驟c中，所述時間窗口I是基于每個采樣點生成一個時間窗口I；其中，相鄰時間窗口的起始時間間隔等同于傳感器采樣間隔。本專利技術獲得撞擊點時空信息的方法的進一步改進在于，在步驟c中，所述時間窗口I是基于可配置的時間值來決定相鄰時間窗口I的起始時間間隔。本專利技術獲得撞擊點時空信息的方法的進一步改進在于，在所述步驟c中，所述時間窗口I的寬度可選擇配置，但每一時間窗口I內包括至少兩個采樣點。本專利技術獲得撞擊點時空信息的方法的進一步改進在于，在步驟d中，所述X軸的加速度變化程度是依公式ΔX＝(XMAX-XMIN)計算獲得；其中，XMAX是所述時間窗口中X軸加速度的最大值，XMIN是所述時間窗口中X軸加速度的最小值；所述Y軸的加速度變化程度是依公式ΔY＝(YMAX-YMIN)計算獲得；其中，YMAX是所述時間窗口中Y軸加速度的最大值，YMIN是所述時間窗口中Y軸加速度的最小值；所述Z軸的加速度變化程度是依公式ΔZ＝(ZMAX-ZMIN)計算獲得；其中，ZMAX是所述時間窗口中Z軸加速度的最大值，ZMIN是所述時間窗口中Z軸加速度的最小值。所述X軸的角加速度變化程度是依公式ΔωX＝(ωXMAX-ωXMIN)計算獲得；其中，ωXMAX是所述時間窗口中X軸角加速度的最大值，ωXMIN是所述時間窗口中X軸角加速度的最小值；所述Y軸的角加速度變化程度是依公式ΔωY＝(ωYMAX-ωYMIN)計算獲得；其中，ωYMAX是所述時間窗口中Y軸角加速度的最大值，ωYMIN是所述時間窗口中Y軸角加速度的最小值所述Z軸的角加速度變化程度是依公式ΔωZ＝(ωZMAX-ωZMIN)計算獲得；其中，ωZMAX是所述時間窗口中Z軸角加速度的最大值，ωZMIN是所述時間窗口中Z軸角加速度的最小值。本專利技術獲得撞擊點時空信息的方法的進一步改進在于，在步驟e中，將所述最大值AI,MAX對應的時間窗口I內的全部采樣點視為撞擊點時刻。本專利技術獲得撞擊點時空信息的方法的進一步改進在于，在步驟e中，所述最佳撞擊點時刻是基于最佳體育實踐來決定所述采樣窗口I內的那個采樣點對應的時刻。本專利技術獲得撞擊點時空信息的方法的進一步改進在于，在步驟e中，配置一個閾值，當最大值AI,MAX小于所述閾值，則判斷所述球拍動作不存在撞擊點。本專利技術獲得撞擊點時空信息的方法的進一步改進在于，所述方法用于獲得乒乓球、網球或羽毛球的球拍與球的撞擊點時間信息。此外，本專利技術也提供一種用以實施前述獲得撞擊點時空信息方法的裝置，所述裝置包括：球拍，具有拍柄；數據采集模塊，設于所述拍柄，所述數據采集模塊包括數據采集傳感器及信息傳輸模塊；所述數據采集傳感器用以采集三維加速度數據以及三維角加速度數據；服務器，與所述數據采集模塊通過所述信息傳輸模塊連接并進行數據傳輸；令所述數據采集模塊通過所述數據采集傳感器持續采集原始數據，并將所述原始數據發送到所述服務器進行計算以獲得所述撞擊點時空信息。本專利技術由于采用了以上技術方案，使其具有以下有益效果：由于本專利技術仍然基于低成本低功耗的傳感器技術，采用現有算法來獲得球拍動作的空間軌跡，并進一步通過前述方法計算時間窗口內加速度和角加速度變化程度來判斷撞擊點時刻及其對應的空間位置，不僅應用范圍沒有局限且能夠獲得精確的擊球點的時刻，以利于使用者有針對性的改善和提高擊球技巧，更具有能夠在不增加硬件成本的前提下實現前述方法等有益技術效果。附圖說明圖1是本專利技術以用于實施獲得撞擊點時空信息方法的裝置架構示意圖。附圖標記與部件的對應關系如下：球拍10；拍柄11；數據采集模塊20；數據采集傳感器21；信息傳輸模塊22；服務器30。具體實施方式為利于對本專利技術的了解，以下結合附圖及實施例進行說明。本專利技術提供一種獲得撞擊點時空信息的方法，其是基于傳感器技術獲得；當球拍撞擊球的時刻，瞬間撞擊力會對球拍的加速度和角加速度有短暫的突發影響。不同球拍類體育活動雖然略有不同，但相同的一點是撞擊力的方向與人體在球拍上施加的力的方向不一致，甚至基本完全相反(例如正手迎面擊球)，相比于人自由揮拍(不擊打球)的時候，在短暫時段內傳感器加速度和角加速度在一個維度或多個維度上存在快速變化。本專利技術通過分析短時間窗口內傳感器三個維度的加速度和角加速度的變化程度，來判別球拍是否撞擊到了球，以及何時撞擊到了球。其中，需先說明的是，由于基于傳感器的原始數據獲得球拍動作的起始位置以及空間軌跡為現有技術，故本專利技術不再贅述。請配合參閱圖1，顯示本專利技術用于實施獲得撞擊點時空信息方法的裝置架構示意圖。所述裝置包括用以設置在球拍10的拍柄11內部或者外部的數據采集模塊20以及與所述數據采集模塊20進行數據傳本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種獲得撞擊點時空信息的方法，其用于測定球拍與球之間的撞擊點，所述球拍上設有傳感器；其特征在于，所述方法步驟包括：步驟a、通過球拍上的傳感器在揮拍過程中持續采集獲取球拍動作的原始數據、采樣點及其持續時段；步驟b、基于原始數據，獲得球拍動作的空間軌跡；步驟c、從球拍動作的持續時段的開始時刻開始，滑動生成多個時間窗口I；步驟d、對各時間窗口I進行計算，以分別獲得所述時間窗口I的X軸、Y軸及Z軸的加速度變化程度ΔX、ΔY、ΔZ，以及X軸、Y軸及Z軸的角加速度變化程度ΔωX、ΔωY、ΔωZ，并基于所述三軸加速度的變化程度ΔX、ΔY、ΔZ以及三軸角加速度的變化程度ΔωX、ΔωY、ΔωZ，通過融合算法計算出整體變化程度A

【技術特征摘要】
1.一種獲得撞擊點時空信息的方法，其用于測定球拍與球之間的撞擊點，所述球拍上設有傳感器；其特征在于，所述方法步驟包括：步驟a、通過球拍上的傳感器在揮拍過程中持續采集獲取球拍動作的原始數據、采樣點及其持續時段；步驟b、基于原始數據，獲得球拍動作的空間軌跡；步驟c、從球拍動作的持續時段的開始時刻開始，滑動生成多個時間窗口I；步驟d、對各時間窗口I進行計算，以分別獲得所述時間窗口I的X軸、Y軸及Z軸的加速度變化程度ΔX、ΔY、ΔZ，以及X軸、Y軸及Z軸的角加速度變化程度ΔωX、ΔωY、ΔωZ，并基于所述三軸加速度的變化程度ΔX、ΔY、ΔZ以及三軸角加速度的變化程度ΔωX、ΔωY、ΔωZ，通過融合算法計算出整體變化程度AI；步驟e、對所有的整體變化程度AI取最大值AI,MAX，從所述最大值AI,MAX對應的時間窗口I內的采樣點獲得撞擊點時刻；步驟f、基于撞擊點時刻，在球拍動作的空間軌跡中獲得撞擊點的空間位置。2.根據權利要求1所述的獲得撞擊點時空信息的方法，其特征在于：在步驟c中，所述時間窗口I是基于每個采樣點生成一個時間窗口I；其中，相鄰時間窗口的起始時間間隔等同于傳感器采樣間隔。3.根據權利要求1所述的獲得撞擊點時空信息的方法，其特征在于：在步驟c中，所述時間窗口I是基于可配置的時間值來決定相鄰時間窗口I的起始時間間隔。4.根據權利要求1所述的獲得撞擊點時空信息的方法，其特征在于：在所述步驟c中，所述時間窗口I的寬度可選擇配置，但每一時間窗口I內包括至少兩個采樣點。5.根據權利要求1所述的獲得撞擊點時空信息的方法，其特征在于：在步驟d中，所述X軸的加速度變化程度是依公式ΔX＝(XMAX-XMIN)計算獲得；其中，XMAX是所述時間窗口中X軸加速度的最大值，XMIN是所述時間窗口中X軸加速度的最小值；所述Y軸的加速度變化程度是依公式ΔY＝(YMAX-YMIN)計算獲得；其中，YMAX是所述時間窗口中Y軸加速度的最大值，YMIN是所述時間窗口中Y軸加速度的最小值；所述Z軸的加速度變化程度是依公式ΔZ＝(ZM...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孟勤，李珂，張韞贇，
申請(專利權)人：悅物電子科技上海有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31