基于Kinect运动捕捉的太极拳辅助训练系统研究

发布时间：2017-10-13 10:34

  本文关键词：基于Kinect运动捕捉的太极拳辅助训练系统研究

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【摘要】：随着计算机技术的飞速发展,运动捕捉技术等科学技术逐渐应用到体育教学领域中,体育教学实践性很强,本系统将现代科学技术运用到太极拳的训练当中,可作为对传统教学的适当补充,提升太极拳教学效率。本文根据对太极拳教学现状需求分析,设计实现了基于Kinect运动捕捉的面向太极拳初学者需求的太极拳辅助训练系统。该系统可以给学员提供太极拳标准动作视频指导,运用运动捕捉技术搭建的Kinect开发平台采集标准数据,经过数据滤波降噪处理后保存,建立标准动作数据库。采集测试者太极拳动作,并将其动作序列的彩色视频流显示到界面窗口上,骨架数据流映射到彩色视频上并标记出关节点的位置。采集完成两组数据之后,通过采用动态时间规划(DTW)算法解决了对应帧匹配问题。根据特征提取技术,分别对两组骨架数据进行角度、速度特征提取,根据提取的特征进行对比,给予测试者准确的评估。运用虚拟现实技术把测试者关节点的旋转数据赋给Unity3D人物模型对应的关节点。针对可能出现的人物姿态扭曲的问题,给出相应的解决方法,驱动虚拟人物再现测试者的角色动画。测试结果表明系统将运动捕捉技术、DTW算法与Unity3D软件相结合,实现了原地太极拳运动的辅助训练和评分,可供其他辅助训练系统参考。
【关键词】：Kinect 太极拳 运动捕捉 虚拟现实 DTW 特征提取
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：G852.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 研究背景与意义8-10
• 1.1.1 研究背景8-9
• 1.1.2 研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-13
• 1.2.1 运动捕捉相关技术研究现状10-12
• 1.2.2 对应帧匹配技术研究现状12-13
• 1.3 研究内容13
• 1.4 论文的章节安排13-16
• 第2章 相关技术与开发平台16-30
• 2.1 运动捕捉技术16-20
• 2.1.1 运动捕捉技术原理与分类16-19
• 2.1.2 运动捕捉在体育训练中的作用19-20
• 2.2 虚拟现实技术20-22
• 2.2.1 虚拟现实技术组成原理与分类20-21
• 2.2.2 虚拟现实在体育训练中的作用21-22
• 2.3 系统开发平台22-29
• 2.3.1 Kinect开发平台22-28
• 2.3.2 Unity3D三维建模平台28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 太极拳辅助训练系统需求分析30-34
• 3.1 需求分析概述30-31
• 3.2 太极拳教学需求分析31
• 3.2.1 太极拳传统教学现状31
• 3.2.2 太极拳练习者学习需求31
• 3.3 太极拳辅助训练系统需求分析31-33
• 3.3.1 系统需求分析任务31-32
• 3.3.2 系统需求分析步骤32-33
• 3.3.3 系统功能性需求分析33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 太极拳辅助训练系统设计34-54
• 4.1 系统的逻辑框架设计34-35
• 4.2 标准数据库的设计35
• 4.3 系统视频教学设计35-36
• 4.4 人体姿态特征提取36-39
• 4.4.1 关节角度特征提取36-38
• 4.4.2 关节运动速度特征提取38-39
• 4.5 DTW算法匹配对应帧39-41
• 4.5.1 DTW算法原理39-40
• 4.5.2 DTW匹配对应帧40-41
• 4.6 系统评分设计41-43
• 4.6.1 人体姿态差异计算42-43
• 4.6.2 得分计算43
• 4.7 系统三维重建设计43-53
• 4.7.1 关节点角度描述43-46
• 4.7.2 Unity3D中角色模型的驱动46-53
• 4.8 本章小结53-54
• 第5章 太极拳辅助训练系统的实现54-64
• 5.1 开发环境54-56
• 5.1.1 硬件和软件需求54
• 5.1.2 配置Kinect开发环境54-56
• 5.2 系统实现总框架56-57
• 5.3 视频教学内容展示57
• 5.4 采集动作数据57-60
• 5.4.1 太极拳标准数据库建立58-60
• 5.4.2 实时采集训练者运动数据60
• 5.5 系统三维动画展示60-61
• 5.6 系统评分功能的实现61-63
• 5.7 本章小结63-64
• 结论64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70

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3 耿莺;浅谈体育课中教授太极拳的意义及方法[J];运城高等专科学校学报;2001年06期

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6 舒健智,陈明清;试论太极拳教学对培养大学生素质的作用[J];韩山师范学院学报;2002年02期

7 程梅玲;对中老年教学太极拳方法和手段的研究[J];南京体育学院学报(社会科学版);2002年04期

8 刘钦龙,宋世响;普通高校太极拳的优化教学研究[J];四川体育科学;2002年04期

9 梁廷方;表象演练对太极拳教学效果影响的实验研究[J];扬州教育学院学报;2002年03期

10 陈理标,叶凤玲,曾宪波,陈发平;运用太极拳“架”“势”“意”和合作学习模式教学对提高太极拳教学效果的实践[J];广州体育学院学报;2003年05期

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1 季景盛;;高校太极拳教学改革实验研究[A];高等教育改革的理论与实践研究——黑龙江省高等教育学会2002年学术年会交流论文集[C];2002年

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4 容建中;陈善平;诸杰;;大学生太极拳学习意愿影响因素的探索研究[A];第十五届全国高校田径科研论文报告会论文专辑[C];2005年

5 王雅芬;;自编青少年太极拳在中学开展的实验研究[A];第九届全国体育科学大会论文摘要汇编(2)[C];2011年

6 杜建辉;;太极拳教学中运用心理训练的探讨[A];福建师大福清分校第十二届科学论文研讨会专辑论文集[C];2004年

7 陈善平;张秋君;李淑娥;;太极拳教学对大学生A型行为的影响[A];第七届全国体育科学大会论文摘要汇编（一）[C];2004年

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1 陈苏邋叶丰收 杨秀兰;太极拳今日传奇[N];嘉兴日报;2007年

2 江苏省丰县群益中学 于跃;如何提高初中太极拳的教学效果[N];中国体育报;2008年

3 本报记者 李雪颖;赋予太极拳新的生命[N];中国体育报;2012年

4 经济视点报主笔 李万卿 记者 王勇;太极拳的大产业梦想[N];经济视点报;2005年

5 ;太极强身 经典养慧[N];东莞日报;2011年

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8 徐州市教育局 宋浩宇;浅谈太极拳在体育教学中的作用[N];山西青年报;2013年

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1 张杰;太极拳在美国的传播及文化影响[D];北京体育大学;2012年

2 李英奎;竞技太极拳技术分类及评价指标体系构建与应用研究[D];北京体育大学;2015年

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1 赵连保;论太极拳的道德观[D];河南大学;2006年

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4 张飞越;中学生太极拳教学开展现状调查及发展对策研究[D];吉林体育学院;2015年

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7 于良;心理因素对高校太极拳学习效果的影响调查研究[D];陕西师范大学;2015年

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本文编号：1024368