【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，尤其涉及一種游泳考試實(shí)時(shí)評分方法、系統(tǒng)及終端。
技術(shù)介紹
1、游泳考試實(shí)時(shí)評分方法基于多種技術(shù)，包括視頻技術(shù)、傳感器技術(shù)、運(yùn)動(dòng)追蹤技術(shù)、數(shù)據(jù)分析和算法，以及智能穿戴設(shè)備。通過高清攝像設(shè)備記錄比賽，裁判員或評委可以通過實(shí)時(shí)回放功能仔細(xì)觀察運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作和姿勢。水下傳感器和計(jì)時(shí)設(shè)備監(jiān)測游泳運(yùn)動(dòng)員的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如速度和用時(shí)，而運(yùn)動(dòng)追蹤技術(shù)通過攝像頭和算法實(shí)時(shí)追蹤運(yùn)動(dòng)員的位置和姿勢。評分系統(tǒng)利用預(yù)設(shè)的評分標(biāo)準(zhǔn)和算法分析運(yùn)動(dòng)員數(shù)據(jù)，并結(jié)合智能穿戴設(shè)備記錄的生理指標(biāo)，給予實(shí)時(shí)評分，改善了比賽的公正性和準(zhǔn)確性。
2、在游泳考試實(shí)時(shí)評分方法的實(shí)際使用過程中，許多現(xiàn)有方法可能只從有限的角度獲取數(shù)據(jù)，導(dǎo)致三維運(yùn)動(dòng)軌跡的重建缺乏準(zhǔn)確性和全面性。沒有充分運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)和生物力學(xué)分析可能導(dǎo)致關(guān)鍵特征值的提取不夠精準(zhǔn)，從而影響后續(xù)模型的訓(xùn)練效果。許多現(xiàn)有方法可能只關(guān)注某些特定方面的評分，如僅評估技巧而忽視泳姿流暢性，使得評分缺乏全面性和深度。傳統(tǒng)方法可能缺乏個(gè)性化和針對性的評價(jià)，沒有結(jié)合具體的運(yùn)動(dòng)員特征和游泳知識圖譜進(jìn)行細(xì)化評估。沒有運(yùn)用如深度學(xué)習(xí)和生成對抗網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù)，可能限制了評分模型的精確度和靈活性。且現(xiàn)有方法可能涉及繁瑣的人工分析和評估流程，效率較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種游泳考試實(shí)時(shí)評分方法、系統(tǒng)及終端。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用了如下技術(shù)方案：一種游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，包括以下步
3、采集多攝像頭數(shù)據(jù)，生成運(yùn)動(dòng)員的三維運(yùn)動(dòng)軌跡；
4、對所述三維運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和生物力學(xué)分析，提取關(guān)鍵特征值；
5、使用所述關(guān)鍵特征值作為輸入，訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)算法，建立動(dòng)作評分模型；
6、應(yīng)用所述動(dòng)作評分模型對三維運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)評價(jià)，輸出初步動(dòng)作評分；
7、結(jié)合游泳知識圖譜生成動(dòng)作質(zhì)量評估指標(biāo)，對所述初步動(dòng)作評分進(jìn)行細(xì)化評估，得到細(xì)化評分結(jié)果；
8、結(jié)合包括泳姿流暢性、轉(zhuǎn)身技巧的評估因素，對細(xì)化評分結(jié)果進(jìn)行綜合評估，利用生成對抗網(wǎng)絡(luò)生成游泳動(dòng)作參考，與實(shí)際動(dòng)作進(jìn)行對比，進(jìn)一步修正評分，輸出最終評分報(bào)告。
9、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步方案，采集多攝像頭數(shù)據(jù)，生成運(yùn)動(dòng)員的三維運(yùn)動(dòng)軌跡的步驟具體為：
10、基于泳池設(shè)置攝像頭布局圖，并布設(shè)多組攝像頭對泳池的全景無死角監(jiān)控；
11、利用所述攝像頭實(shí)時(shí)捕獲運(yùn)動(dòng)員的游泳動(dòng)作，每一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間戳標(biāo)記，生成原始視頻數(shù)據(jù)流；
12、使用多目攝像頭技術(shù)，針對每幀數(shù)據(jù)計(jì)算深度信息，獲取深度信息數(shù)據(jù)；
13、基于所述深度信息數(shù)據(jù)，對原始視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行三維重建，獲取三維運(yùn)動(dòng)軌跡原始數(shù)據(jù)；
14、對所述三維運(yùn)動(dòng)軌跡原始數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲過濾和平滑處理，獲得準(zhǔn)確的三維運(yùn)動(dòng)軌跡。
15、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步方案，對所述三維運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和生物力學(xué)分析，提取關(guān)鍵特征值的步驟具體為：
16、導(dǎo)入三維運(yùn)動(dòng)軌跡；
17、使用具體為離散余弦變換的運(yùn)動(dòng)學(xué)算法，分析三維運(yùn)動(dòng)軌跡中的關(guān)節(jié)角度和速度，作為關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)參數(shù)；
18、利用生物力學(xué)原理，評估運(yùn)動(dòng)員的肌肉力和關(guān)節(jié)力，作為生物力學(xué)參數(shù)；
19、結(jié)合所述關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)參數(shù)與生物力學(xué)參數(shù)，確定運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作穩(wěn)定性和效率，生成動(dòng)作效率評估；
20、從所述三維運(yùn)動(dòng)軌跡中提取包括軌跡長度、旋轉(zhuǎn)角度的特征，作為三維軌跡特征；
21、結(jié)合所述關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)參數(shù)、生物力學(xué)參數(shù)、動(dòng)作效率評估、三維軌跡特征，建立關(guān)鍵特征值合集。
22、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步方案，使用所述關(guān)鍵特征值作為輸入，訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)算法，建立動(dòng)作評分模型的步驟具體為：
23、劃分所述關(guān)鍵特征值為訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測試集，作為訓(xùn)練驗(yàn)證測試數(shù)據(jù)集；
24、選擇具體為循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)架構(gòu)，初始化模型參數(shù)，獲取初始評分模型；
25、使用所述訓(xùn)練驗(yàn)證測試數(shù)據(jù)集中的訓(xùn)練集，對所述初始評分模型進(jìn)行訓(xùn)練，使用adam優(yōu)化器對模型的損失進(jìn)行優(yōu)，生成訓(xùn)練中的評分模型；
26、利用所述訓(xùn)練驗(yàn)證測試數(shù)據(jù)集中的驗(yàn)證集對訓(xùn)練中的評分模型進(jìn)行性能驗(yàn)證，調(diào)整包括學(xué)習(xí)率、批次大小的超參數(shù)，進(jìn)行模型的微調(diào)，獲取優(yōu)化后的評分模型；
27、對所述優(yōu)化后的評分模型，使用所述訓(xùn)練驗(yàn)證測試數(shù)據(jù)集中的測試集進(jìn)行測試，獲取最終動(dòng)作評分模型。
28、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步方案，應(yīng)用所述動(dòng)作評分模型對三維運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)評價(jià)，輸出初步動(dòng)作評分的步驟具體為：
29、使用所述三維運(yùn)動(dòng)軌跡作為動(dòng)作評分模型的輸入，進(jìn)行前向傳播，獲取模型預(yù)測評分；
30、結(jié)合所述模型預(yù)測評分和運(yùn)動(dòng)員的歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)加權(quán)處理，獲取加權(quán)評分；
31、分析所述加權(quán)評分的趨勢和穩(wěn)定性，對評分進(jìn)行微調(diào)，生成動(dòng)態(tài)調(diào)整后的評分；
32、對所述動(dòng)態(tài)調(diào)整后的評分進(jìn)行歸一化處理，使其在0-100之間，作為歸一化評分；
33、結(jié)合包括泳姿、速度、節(jié)奏的評分標(biāo)準(zhǔn)，得到初步的動(dòng)作評分。
34、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步方案，結(jié)合游泳知識圖譜生成動(dòng)作質(zhì)量評估指標(biāo)，對所述初步動(dòng)作評分進(jìn)行細(xì)化評估，得到細(xì)化評分結(jié)果的步驟具體為：
35、查詢所述游泳知識圖譜，根據(jù)專家知識和數(shù)據(jù)庫中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，使用圖數(shù)據(jù)庫查詢，識別動(dòng)作的關(guān)鍵指標(biāo)，包括姿勢穩(wěn)定性、動(dòng)作對稱性，作為優(yōu)質(zhì)參考動(dòng)作；
36、通過特征匹配算法，將所述初步動(dòng)作評分與優(yōu)質(zhì)參考動(dòng)作進(jìn)行比對，采用余弦相似性或流形學(xué)習(xí)方法來度量動(dòng)作的相似性，生成動(dòng)作差異性評估；
37、使用加權(quán)算法，基于啟發(fā)式規(guī)則來分配權(quán)重，根據(jù)動(dòng)作差異性評估，分配細(xì)化評分，生成細(xì)化部分評分；
38、通過多屬性決策分析方法，對所述細(xì)化部分評分進(jìn)行綜合和平衡，得到綜合細(xì)化評分；
39、結(jié)合初步動(dòng)作評分和綜合細(xì)化評分，使用融合算法，如線性回歸或支持向量機(jī)，得到細(xì)化評分結(jié)果。
40、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步方案，結(jié)合包括泳姿流暢性、轉(zhuǎn)身技巧的評估因素，對細(xì)化評分結(jié)果進(jìn)行綜合評估，利用生成對抗網(wǎng)絡(luò)生成游泳動(dòng)作參考，與實(shí)際動(dòng)作進(jìn)行對比，進(jìn)一步修正評分，輸出最終評分報(bào)告的步驟具體為：
41、基于運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺算法，對所述三維運(yùn)動(dòng)軌跡中運(yùn)動(dòng)員的游泳姿勢流暢性和轉(zhuǎn)身技巧進(jìn)行分析，生成一組預(yù)先定義的評估因子得分，包括流暢性得分、轉(zhuǎn)身技巧得分，作為初步評估結(jié)果；
42、基于大量的優(yōu)質(zhì)泳姿數(shù)據(jù)，使用gans生成近似的優(yōu)質(zhì)游泳動(dòng)作參考，作為gan參考動(dòng)作；
43、使用光流估計(jì)、時(shí)序動(dòng)作比對算法，將運(yùn)動(dòng)員的實(shí)際動(dòng)作與所述gan參考動(dòng)作進(jìn)行比對，識別兩者之間的差異，獲取動(dòng)作差異評分；
44、根據(jù)所述初步評估結(jié)果和動(dòng)作差異評分，進(jìn)行評分修正，獲取修正后評分；
45、整合所述修正本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，采集多攝像頭數(shù)據(jù)，生成運(yùn)動(dòng)員的三維運(yùn)動(dòng)軌跡的步驟具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，對所述三維運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和生物力學(xué)分析，提取關(guān)鍵特征值的步驟具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，使用所述關(guān)鍵特征值作為輸入，訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)算法，建立動(dòng)作評分模型的步驟具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，應(yīng)用所述動(dòng)作評分模型對三維運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)評價(jià)，輸出初步動(dòng)作評分的步驟具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，結(jié)合游泳知識圖譜生成動(dòng)作質(zhì)量評估指標(biāo)，對所述初步動(dòng)作評分進(jìn)行細(xì)化評估，得到細(xì)化評分結(jié)果的步驟具體為：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，結(jié)合包括泳姿流暢性、轉(zhuǎn)身技巧的評估因素，對細(xì)化評分結(jié)果進(jìn)行綜合評估，利用生成對抗網(wǎng)絡(luò)生成游泳動(dòng)作參考，與實(shí)際動(dòng)作進(jìn)行對比，進(jìn)
8.一種游泳考試實(shí)時(shí)評分系統(tǒng)，其特征在于，所述一種游泳考試實(shí)時(shí)評分系統(tǒng)用于執(zhí)行權(quán)利要求1-7所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，所述一種游泳考試實(shí)時(shí)評分系統(tǒng)是由三維軌跡重建模塊、運(yùn)動(dòng)學(xué)與生物力學(xué)分析模塊、深度學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練模塊、動(dòng)態(tài)動(dòng)作評價(jià)模塊、細(xì)化評分模塊、綜合評估與動(dòng)作參考生成模塊組成；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分系統(tǒng)，其特征在于，所述三維軌跡重建模塊通過多攝像頭實(shí)時(shí)捕捉運(yùn)動(dòng)員的游泳動(dòng)作，為每幀數(shù)據(jù)打上時(shí)間戳標(biāo)記，根據(jù)多攝像頭的視角和位置，應(yīng)用三角測量法計(jì)算深度信息，利用計(jì)算出的深度信息和攝像頭捕捉到的像素信息，實(shí)現(xiàn)三維重建，得到三維軌跡數(shù)據(jù)；
10.一種游泳考試實(shí)時(shí)評分終端，其特征在于，所述游泳考試實(shí)時(shí)評分終端用于搭載權(quán)利要求8-9所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分系統(tǒng)，所述游泳考試實(shí)時(shí)評分終端包括終端主體、傳感器模塊、通訊模塊、評分算法模塊、外圍設(shè)備接口；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，采集多攝像頭數(shù)據(jù)，生成運(yùn)動(dòng)員的三維運(yùn)動(dòng)軌跡的步驟具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，對所述三維運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和生物力學(xué)分析，提取關(guān)鍵特征值的步驟具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，使用所述關(guān)鍵特征值作為輸入，訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)算法，建立動(dòng)作評分模型的步驟具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，應(yīng)用所述動(dòng)作評分模型對三維運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)評價(jià)，輸出初步動(dòng)作評分的步驟具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，結(jié)合游泳知識圖譜生成動(dòng)作質(zhì)量評估指標(biāo)，對所述初步動(dòng)作評分進(jìn)行細(xì)化評估，得到細(xì)化評分結(jié)果的步驟具體為：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的游泳考試實(shí)時(shí)評分方法，其特征在于，結(jié)合包括泳姿流暢性、轉(zhuǎn)身技巧的評估因素，對細(xì)化評分結(jié)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊炳杰，林鵬，劉添隆，
申請(專利權(quán))人：廣州華夏匯海科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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