基于Kinect的体育教学示教系统研究.pdf

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1、基于Kinect的体育教学示教系统研究杨志强基于Ⅺnect的体育教学示教系统研究杨志强(宝鸡职业技术学院医学分院陕西宝鸡，721000)摘要：基于Kinect设计体育教学示教系统，分析了系统的整体架构，硬件平台包括Kinect和Pc机，软件系统包括运动数据采集、遮挡关节点修复、带骨骼的三维人体模型、人体动作重建，最后对平台的系统进行应用分析，结果表明，该系统能够精准地捕捉运动者的数据，并指出学生动作中存在的问题。关键词：体育教学示教；数据采集；三维人体重建中图分类号：TP29文献标识码：BDOI编码：10．14016巧．cnki．

2、1001—9227．2016．11．226Abstract：ItDesignofPhysicalEducationteachingsystembasedonKinect，andanalysetheoverallsystemarchitecture，whichhardwareplatfo珊includesKinectandPCandsoftwaresvstemincludesamotiondataacquisition，occlusioniointsrepairwiththree—di—mensionalhumanbodymodel

3、skeleton，humanactionreconstmction，Finally，Itanalysetheapplicationofpladb瑚svstem，theresultsshowthatthesvstemcanaccuratelvcapturethemovementofthedata，Andpointedoutthe口IDblemsinstudentwork．Keywords：physicaleducationteaching；datacollection；three—dimensionaIreconstmctionof

4、thehumanbodv0引言2系统软件平台随着计算机技术的不断发展，运动捕捉技术及其相关理论在运动辅助系统的应用逐渐广泛。三维人体运动捕捉与分析包含了图像处理、计算机视觉与骨骼动画等知识，动作捕捉(运动跟踪)技术先测量记录物体在三维空间中的运动轨迹，并转化成数字化的抽象运动，当前我国对于人体动作捕捉的相关研究已经取得了一定的进展，如浙江大学陈成博士、庄越挺教授等人在基于视频还原三维姿势模型方面做了大量工作‘21，并提出了许多提取算法。浙江大学周冬鑫等人对当前惯性动作捕捉系统一·频分析、运动目标分类、人体运动跟踪、人体行为识别与描

5、述等进行了全面的研究，并提出了相关的解决方案。陈睿等人研究是从同步的视频序列中自动恢复人体的三维运动姿态”1。王征等从运动视频信息人手，提取人体的空间运动轨迹，在通用模型的基础上使用径向基函数进行变形”o，以获得重建的中间模型。美国的视觉监控项目VsAM，主要研究内容是基于视频内容的人体动作理解技术。61。麻省理工学院多媒体实验室在单目视觉的条件下，利用空间特征点和头部统计模型¨1，IBM与Microsoft等公司也正逐步将基于视觉的手势识别接口应用于商业领域。1体育教学示教系统整体框架体育教学示教系统主要包括四个模块，分别为运动

6、数据采集、运动数据处理、运动数据分析、动作动画，其中，运动数据采集通过Kinect设备完成，包括学生的运动数据采集和教师的标准运动数据采集。采集体育教师的运动信息，然后建立标准的运动数据库；采集教师的运动数据主要是为体育教学示教训练提供。运动数据的处理通过遮挡关节信息的恢复。数据分析就是将学生的运动数据和教师的运动进行对比，根据对比结果提出相关的训练指导建议，从而快速提高学生的体育动作水平。动作画面再现，由捕捉的运动数据制成运动文件，驱动虚拟人体，再现人体动作。体育教学示教系统的硬件主要包括两部分，分别为xB0x360Kinect

7、和Pc机，通过usB接口将Kinect和Pc机相连，通过Kinect进行图像采集，然后跟踪人体，Pc机实时对采集的数据进行分析。收稿日期：2016一07—20作者简介：杨志强(1984一)，男，陕西宝鸡人，讲师，主要研究方向为体育产业与教育教学。·226·体育教学示教系统的软件平台在VisualStudio2008环境下搭建，包括实时运动捕捉、动作分析、动作标准。驱动Kinect开始运动捕捉、结束运动捕捉，保存运动数据。运动分析包括学生动作的平面判断及关节物理参数的比对。标准动画是采集到教师的高水平运动数据制作的，包含了完整运动动

8、作的各个关节点的全部信息。2．1数据采集——l(inect技术Kinect是一款体感周边外设产品，它由微软为xbox360研发，通过一个红外激光投影镜头将一组红外激光点阵投射到使用者身上，另外两个CMOS摄像头对使用者进行3D扫描，获得x，Y，z坐