基于动态三维模型的排球运动姿态标准化研究(2)_船舶标准化与质量杂志社投稿

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基于动态三维模型的排球运动姿态标准化研究(2)

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。除此之外，该技术能够对每个模型节点下安插一个控制，通过节点的运动带动整个模型的运动，使动态三维模型更加逼真和灵活。(4)场景特效：该软件支持多种场景特效，比如天空盒、天空面等。下图为OGRE 三维模型场景设计流程。图3 OGRE三维模型场景设计流程当三维模型场景设计完成后，通过安装Kinect 相关驱动，将OGRE三维模型场景与三维动态数据融合在一起，形成一个动态三维模型。 1.4 三维人体动作对比由于建立的是用于规范排球运动姿势标准的动态三维模型，所以需要在模型中设计一个排球运动姿势对比方法用于比较排球运动姿势是否标准。此次采用欧式距离对比方法，该方法是通过排球运动姿势与模型中标准运动姿势中各个关节距离对比，形成一个阈值，阈值越小代表排球运动姿势越区域标准。其计算公式如下所示：公式(1)中D代表两个排球运动姿势关节之间的绝对距离，两点三维坐标分别为A(x1，y1，z1)、B(x2，y2，z2)。则两个排球运动姿势阈值T为：阈值T是两个排球运动姿势所有的各个关节的绝对距离，当得到的T 值越大，说明排球运动姿势越不标准，以此来规范排球运动姿势标准化。 2 案例分析为了验证此次设计的动态三维模型对排球运动姿势标准化规范效果，在安徽省某排球对应用该模型对球员进行案例分析，为了保证此次案例分析结果的有效性，对排球队员和动态三维模型使用提出了如下要求：(1)在训练过程中，让5 名队员做排球动作，动作姿势包括伸展、弯曲等，由教练和动态三维模型同时对队员排球动作姿势进行评判。(2)模型在动态数据捕捉过程中光线和场景背景恒定(3)模型帧速率设置为150 帧/s。(4)模型开发环境选Win5x12+VS2012。运动三维模型具体实现步骤如下：第一步，通过Kinect收集队员运动数据，筛选有用的原始深度数据；步骤二，将获取的数据转化为四元数数据格式，并已BVH 文件格式对动态数据进行储存；第三步，应用OGRE驱动运动三维模型，并塑造三维环境；步骤四，运用欧式距离对比方法评判队员运动姿势。下表为教练和模型五个排球队员运动姿势评判情况。表2 教练和模型评判结果队员队员1队员2队员3队员4队员5教练评判伸展标准标准不标准不标准标准弯曲不标准标准不标准标准不标准动态三维模型评判伸展标准标准不标准不标准标准弯曲不标准标准不标准标准不标准从上表可以看出，动态三维模型与排球教练评判结果一致，能准确地判断出排球队员运动姿势是否标准，并且无论是伸展动作还是弯曲动作，动态三维模型都能做出准确判断，证明了动态三维模型对规范排球运动姿势标准具有较高的可靠性。 3 结束语运动三维模型融合了Kinect、四元数、BVH、OGRE 和欧式距离对比方法等多个技术，将其应用到排球运动训练中能准确地捕捉到排球学员的动态姿势，并且通过与标准的排球动作对比纠正学员打球动作，促使排球运动姿势标准化，对排球教学就有良好的应用价值。 [1]徐静, 董雁. 基于区域分割的零件三维模型检索方法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2017, 29(5):929-938. [2]周明明, 赵果庆, 罗亚兰. 中国存在赤字率与M2/GDP 的双重风险吗——基于三维非线性动态系统(D3NLDS)模型的研究[J]. 金融经济学研究, 2017(1):14-25. [3]朱子君, 张玉龙, 崔玲玲, 等. 基于BIM技术的大型建筑景观三维仿真系统设计与实现[J]. 现代电子技术, 2017, 40(4):111-114. 在排球比赛中，排球运动员姿势是否标准不光决定着排球运动能力稳定的发挥，同时也决定着排球运动员出现受伤概率。传统的排球运动姿势只能依靠教练肉眼观看对其进行纠正，但是大部分情况下都是一个教练面对一帮排球队员，使队员排球运动错误姿势不能得到及时纠正，使大部分排球运动员普遍存在运动姿势不标准。所以提出将动态三维模型与排球教学相结合，减轻教练教学压力，同时促进排球运动姿势标准化。1 构建排球运动标准化姿势动态三维模型1.1 三维动态数据采集三维动态信号采集是建立排球运动标准化姿势动态三维模型至关重要的一个环节，三维动态信号采集是否完整以及好坏将直接影响到后面排球三维运动姿势重建的效果，所以此次利用Kinect 中编码技术(Light Coding)与骨骼追踪技术，获取排球运动员人体的深度信息，运用随机决策算法来标记排球运动员人体的各个部位，最后从标记的人体部位中获取人体的骨骼信息，从而完成三维动态信号采集任务实现三维动态信号采集任务。Kinect 是一种具有动态捕捉、人体识别、语音识别、动作识别等多种功能的主机外设，通过红外深度摄像头获取图像数据，经传感器对数据信息进行处理然后传送给芯片系统，形成深度数据图像[1]。Kinect 在对采集到的数