双向飞碟运动信息处理方法、装置及上位机

1.本技术属于运动信息处理技术领域，尤其涉及双向飞碟运动信息处理方法、装置及上位机。


背景技术：

2.双向飞碟作为一种兼顾娱乐和健身性的运动，在世界范围内日益流行。通过不断的实地练习，增强双向飞碟的控制能力和精确度一直是运动员所追寻的目标。然而，由于双向飞碟本身的运动力学复杂性以及双向飞碟飞行过程中的瞬间变化，对双向飞碟过程的统计分析一直是非常困难的。如何能够准确快速地获取双向飞碟运动的相关数据，成为对整个双向飞碟过程进行分析的必要条件。
3.而现阶段对于该双向飞碟项目的训练以及提供，基本还停留在通过分析录像然后进行人为的调整。然而，这种训练模式精确度不高，存在较大的误差，只是在宏观上进行显著调整，对于提高运动员的双向飞碟水平效果比较有限。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本技术实施例提供了双向飞碟运动信息处理方法、装置及上位机。
5.本技术是通过如下技术方案实现的：
6.第一方面，本技术实施例提供了一种双向飞碟运动信息处理方法，包括：获取运动员的第一运动信息和反曲弓枪体的第二运动信息，所述第一运动信息基于设置在运动员身体上的多个惯性传感器采集得到，所述第二运动信息基于设置在枪体上的惯性传感器，所述第一运动信息为整个双向飞碟过程中运动员身体多个肢体的运动信息，第二运动信息为整个双向飞碟射击过程中枪体的运动信息；获取高速摄像机发送的运动员在整个双向飞碟射击过程的视频图像，所述高速摄像机与所述多个惯性传感器节点的时钟同步；基于所述视频图像的采集时间确定运动员的各个射击阶段的阶段时间，以及根据所述阶段时间对所述第一运动信息和所述第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析。
7.本技术实施例，获取运动员的第一运动信息和枪体的第二运动信息；获取高速摄像机发送的运动员在整个双向飞碟过程的视频图像，高速摄像机与惯性传感器节点的时钟同步；基于视频图像的采集时间确定运动员的各个射击阶段的阶段时间，以及根据阶段时间对第一运动信息和第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析，能够通过高速摄像机采集的视频图像对惯性传感器节点采集的运动信息进行射击阶段划分，进而根据各个阶段的运动数据对运动员的动作进行分析和指导，相对于传统技术能够提高动作分析的准确性。
8.结合第一方面，在一些实施例中，运动员身体上的多个惯性传感器的设置位置包括：右手腕与拳面中部；右小臂；右大臂；左大臂；左小臂；右肩肩胛外侧缘；左肩肩胛外侧缘；右髋外侧中点；左髋外侧中点；头部；枪体上的惯性传感器的设置位置包括：枪托和枪
头。
9.结合第一方面，在一些实施例中，所述基于所述视频图像的采集时间确定运动员各个射击阶段的阶段时间，包括：将所述视频图像按照240帧/秒的速度回放；响应用户输入的射击阶段划分操作，确定每个射击阶段的首帧图像的时间到末帧图像的时间，首帧图像的时间为对应射击阶段的起始时间，末帧图像的时间为对应射击阶段的结束时间；其中，单靶射击的射击阶段包括准备阶段、起枪阶段、运枪阶段和击发瞬间，双靶射击的射击阶段包括准备阶段、起枪阶段、一靶运枪阶段、随靶阶段、二靶运枪阶段和二靶击发瞬间。
10.双向飞碟的击发为瞬时时刻，以其首帧作为上一阶段的结束标志，其中，单靶射击的射击阶段包括准备阶段、起枪阶段、运枪阶段、击发瞬间；准备阶段：以运动员合枪后身体的相对静止为起点，以持枪手手腕开始活动的首帧为止点；起枪阶段：以运动员持枪手手腕开始活动的首帧为起点，枪托贴近脸颊为止点；运枪阶段：以运动员枪托贴近脸颊为起点，以击发首帧为止点；击发瞬间：以击发时的首帧作为击发瞬间。
11.双靶射击的射击阶段包括准备阶段、起枪阶段、一靶运枪阶段、随靶阶段、二靶运枪阶段；准备阶段：以运动员合枪后身体的相对静止为起点，以持枪手手腕开始活动的首帧为止点；起枪阶段：以运动员持枪手手腕开始活动的首帧为起点，枪托贴脸的首帧为止点；一靶运枪阶段：以运动员枪托贴脸的首帧为起点，以第一次击发的首帧为止点；随靶阶段：以运动员第一次击发的首帧为起点，以运动员反向运枪的首帧为止点；二靶运枪阶段：以运动员反向运枪的首帧为起点，以第二次击发的首帧为止点；二靶击发瞬间：以二靶击发时的首帧作为击发瞬间。
12.结合第一方面，在一些实施例中，所述根据所述阶段时间对所述第一运动信息和所述第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析，包括：根据每个射击阶段的起始时间和结束时间，从第一运动信息和第二运动信息中确定与该射击阶段对应的运动数据；基于该运动数据确定在每个射击阶段中运动员身体多个部位以及枪体在该射击阶段的加速度和角速度。
13.结合第一方面，在一些实施例中，所述上根据所述阶段时间对所述第一运动信息和所述第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析，包括：根据运动员各个射击阶段的阶段时间，以及运动员身体多个部位以及枪体在该射击阶段的加速度和角速度，确定运动员在各个射击阶段的动作稳定性。
14.结合第一方面，在一些实施例中，对于每个运动员采集多次射击对应的第一运动信息和第二运动信息，第一运动信息包括运动员肢体的加速度和角速度，第二运动信息包括枪体的加速度和角速度；
15.所述根据运动员各个射击阶段的阶段时间，以及运动员身体多个部位以及枪体在该射击阶段的加速度和角速度，确定运动员在各个射击阶段的动作稳定性，包括：
16.对于每个运动员，根据多次射击对应的第一运动信息和射击命中率，确定该运动员在每个射击阶段的时间稳定性和肢体动作稳定性，肢体动作稳定性包括肢体加速度稳定性和肢体角速度稳定性；所述时间稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段所用时间的方差确定，所述肢体加速度稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段的肢体加速度的方差确定，所述肢体角速度稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段的肢体角速度的方差确定；
17.根据多次射击对应的第二运动信息确定该运动员在每个射击阶段的枪体加速度
稳定性和枪体角速度稳定性，所述枪体加速度稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段的枪体加速度的方差确定，所述枪体角速度稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段的枪体角速度的方差确定。。
18.结合第一方面，在一些实施例中，所述第一运动信息包含所述方法还包括：对运动员在起枪阶段和运枪阶段的第一运动信息进行采样，第一运动信息包含肢体加速度和所用时间；计算采样结果中肢体加速度的方差和所用时间的方差；若该肢体加速度的方差小于第一方差阈值，且该所用时间的方差小于第二方差阈值，则确定该运动员稳定性好；否则，确定该运动员稳定性差；其中，所述第一方差阈值和第二方差阈值基于该运动员的大于预设命中率时的起枪阶段和运枪阶段的运动信息确定
19.第二方面，本技术实施例提供了一种双向飞碟运动信息处理装置，包括：
20.运动信息获取模块，用于获取运动员的第一运动信息和枪体的第二运动信息，所述第一运动信息基于设置在运动员身体上的多个惯性传感器采集得到，所述第二运动信息基于设置在枪体上的惯性传感器，所述第一运动信息为整个双向飞碟射击过程中运动员身体多个肢体的运动信息，第二运动信息为整个双向飞碟射击过程中枪体的运动信息；
21.视频图像获取模块，用于获取高速摄像机发送的运动员在整个双向飞碟射击过程的视频图像，所述高速摄像机与所述多个惯性传感器节点的时钟同步；
22.处理模块，用于基于所述视频图像的采集时间确定运动员的各个射击阶段的阶段时间，以及根据所述阶段时间对所述第一运动信息和所述第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析。
23.第三方面，本技术实施例提供了一种上位机，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有、可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的双向飞碟运动信息处理方法。
24.第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的双向飞碟运动信息处理方法。
25.第五方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在上位机上运行时，使得上位机执行上述第一方面中任一项所述的双向飞碟运动信息处理方法。
26.可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
27.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是本技术一实施例提供的双向飞碟运动信息采集系统的结构示意图；
30.图2是本技术一实施例提供的射击采集点示意图；
31.图3是本技术一实施例提供的运动员身体设置惯性传感器节点的示意图；
32.图4是本技术一实施例提供的惯性传感器节点的结构示意图；
33.图5是本技术一实施例提供的双向飞碟运动信息处理方法的流程示意图；
34.图6(a)是本技术一实施例提供的加速度曲线射击阶段划分示意图；
35.图6(b)是本技术一实施例提供的角速度曲线射击阶段划分示意图；
36.图7是本技术一实施例提供的二靶命中和未命中时随靶阶段峰值图；
37.图8是本技术实施例提供的双向飞碟运动信息处理装置的结构示意图；
38.图9是本技术实施例提供的上位机的结构示意图。
具体实施方式
39.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
40.应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
41.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
42.如在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0043]
另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0044]
在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0045]
飞碟射击整套技术动作的细节很多，合理的起枪速度、运枪速度、击发时间与节奏等都是射击技术的重点，同时也是项目难点。由于飞碟射击动作是在很短的时间内完成的，技术动作的细节很难通过肉眼进行观察，在长期的训练过程中运动员技术动作如果发生细微变化教练员很难准确察觉，虽然也引进和开发了一些运动捕捉系统和动作分析仪器来辅助训练和科研，但这些设备大多是在实验室条件下使用的，造价较高，作为室外项目的一种，这并不能很好的贴合飞碟射击项目实际训练及比赛条件。我国缺乏一种针对飞碟射击项目运动特点的，受环境影响小的、实时的、操作便携的、造价较低的训练设备或系统来对飞碟射击运动员来进行监控和反馈。
[0046]
近年来，随着惯性传感技术的不断成熟，惯性传感器的精度得到大幅提升，体积变得越来越小，成本越来越低。其在消费电子产品、人工智能、机械制造、航空航天等领域都广泛使用，已成为热门设备。惯性传感器还凭借高精度性、稳定性、体积小巧的优势，能对物体运动方向和运动幅度进行精准便捷的测量，因此大量学者基于惯性传感器研发出各种人体姿态检测与运动识别系统。同时，无线通信模块的兴起，下位机之间以及下位机与上位机进行无线传输也更加便捷。在此基础上，研制适用于监控双向飞碟运动的设备成为可能。
[0047]
对于运动员来讲，刚开始接触项目训练时就养成正确的技术动作对其今后运动生涯的发展意义重大。因此辅以科学化的训练器材或训练辅助系统再加上教练员的针对性指导才是运动员又好又快提升的有效途径。本技术实施例中将从射击动作出发，通过飞碟射击项目运动信息采集系统的开发与应用，对运动员的技术水平现状作出客观评价，通过连续的运动信息采集，找出运动员射击中的个性化特点，从而让教练员更快的发现运动员射击动作中存在的不足，做到有针对性的指导，达到提升运动员运动成绩的目的。
[0048]
基于此，本技术实施例中将惯性传感器应用于双向飞碟运动信息的采集，再结合高速摄像机采集的视频图像对惯性传感器采集的数据进行双向飞碟射击阶段划分，基于各个射击阶段的运动信息对运动员的射击动作进行分析和指导。
[0049]
图1示出了本技术实施例可提供的双向飞碟运动信息采集系统，该系统包括多个惯性传感器节点101、高速摄像机102和上位机103。所述高速摄像机102和所述多个惯性传感器节点101分别与所述上位机103通信连接。图1中示出了惯性传感器节点1、惯性传感器节点2至惯性传感器节点n，n为大于或等于3的整数，例如n等于12。
[0050]
所述多个惯性传感器节点101设置在运动员身体的第一预设位置及枪体的第二预设位置上，用于采集在双向飞碟射击过程中运动员身体多个肢体的第一运动信息和枪体的第二运动信息，并将所述第一运动信息和所述第二运行信息发送给所述上位机103。
[0051]
所述高速摄像机102设置在运动员的右侧，用于采集运动员整个双向飞碟射击过程的视频图像，并将所述视频图像发送给所述上位机103。其中，所述高速摄像机102与所述多个惯性传感器节点101的时钟同步，从而可以基于视频图像确定各个双向飞碟各个射击阶段的阶段时间，进而确定各个射击阶段对应的运动信息。
[0052]
所述上位机103基于所述视频图像的采集时间确定运动员的各个射击阶段的阶段时间，以及根据所述阶段时间对所述第一运动信息和所述第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析。
[0053]
一些实施例中，第一预设位置可以包括：右手腕与拳面中部；右小臂；右大臂；左大臂；左小臂；右肩肩胛外侧缘；左肩肩胛外侧缘；右髋外侧中点；左髋外侧中点；头部。所述第二预设位置包括：枪托和枪头。
[0054]
如图2所示，飞碟射击的场地是一个半径为19.2m的半圆弧，位于室外，场地空旷无遮蔽，在正式比赛的资格赛中，运动员需要依次完成8个射击靶位的单双靶射击。在这8个射击靶位中，4号射击靶位因转体幅度大、运枪距离远、击发所需提前量大而被归为难度靶位。本技术实施例中挑选4号位的高台作为测试靶位，进行单、双靶的射击，采集运动员和枪体的运动信息。
[0055]
例如，可以对各个惯性传感器节点进行编号，各个编号的惯性传感器节点与运动员身体和枪体的位置对应关系如表1所示。
[0056]
表1惯性传感器节点对应身体和枪体的位置
[0057][0058]
1～12号惯性传感器节点与采集点一一对应，如图3所示，分别是1号右手腕与拳面中点(后文简称右手腕)、2号右小臂、3号右大臂、4号左小臂、5号左大臂、6号右肩肩胛外侧缘(右肩)、7号左肩肩胛外侧缘(左肩)、8号右髋外侧中点(右髋)、9号左髋外侧中点(左髋)、10号头部、11号枪托和12号枪头。
[0059]
如图4所示，一些实施例中，惯性传感器节点101可以包括惯性传感器1011、处理器1012、电源1013、通信模块1014和卡座(图3未示出)，所述惯性传感器1011、所述通信模块1014和所述卡座均与所述处理器1012连接。
[0060]
所述电源1013用于为所述惯性传感器1011、所述处理器1012和所述通信模块1014供电。所述卡座用于放置存储卡1015，所述存储卡1015与所述处理器1012连接。所述通信模块1014用于接收所述上位机103下发的指令，并将所述指令传送给所述处理器1012。所述处理器1012用于响应所述指令，控制所述惯性传感器1011采集运动信息，并将所述惯性传感器1011采集到的运动信息通过所述通信模块1014发送给所述上位机103，以及将所述惯性传感器1011采集到的运动信息存储至所述存储卡1015。
[0061]
参见图4，一些实施例中，每个惯性传感器节点101还可以包括指示灯1016，所述指示1016与所述处理器1012连接。在所述惯性传感器节点101与所述上位机103未建立通信连接时，所述处理器1012控制所述指示灯1016以第一工作方式工作。在所述惯性传感器节点101与所述上位机103建立通信连接后，所述处理器1012控制所述指示灯1016以第二工作方式工作。在所述惯性传感器节点101向所述上位机103发送运动信息时，所述处理器1012控制所述指示灯1016以第三工作方式工作。
[0062]
例如，第一工作方式可以为指示灯1016发出红光，第二工作方式可以为指示灯1016发出蓝光，第三工作方式可以为指示灯1016发出闪烁蓝光。指示灯1015发出红光即为惯性传感器节点101与上位机103未建立通信连接，指示灯1015发出蓝光即为惯性传感器节点101与上位机103已建立通信连接，指示灯1015发出闪烁蓝光即为惯性传感器节点101在向上位机103发送运动信息。
[0063]
一些实施例中，每个惯性传感器节点101还可以包括type c接口和线性稳压器。所
述type c接口与所述电源1013连接，type c接口能够与外部电源连接，来为电源1013中的储能部分充电。所述电源1013通过所述线性稳压器为所述惯性传感器1011、所述处理器1012和所述通信模块1014供电，为其提供稳定的直流输出电压，保护设备安全并长期可靠的工作。
[0064]
另外，本技术实施例中还对高速摄像机102的放置位置进行了研究。若将高速摄像机102放置在运动员正前方或右前方，会对运动员看靶产生影响。若将高速摄像机102放置在运动员左前方，不能观察到运动员的持枪手动作，且会对运动员看靶产生影响。若将高速摄像机102放置在运动员正后方、左后方、正左方或右后方，不能观察到运动员的持枪手动作。若将高速摄像机102放置在运动员正右方，能够记录到运动员的完整技术动作，且不影响运动员看靶。
[0065]
作为举例，惯性传感器1011可以选用mpu6050惯性传感模块，其包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和数字运动处理器(dmp)，所有集成在一个4*4*0.9mm的小型封装中，免除了组合陀螺仪与加速计时间轴之差的问题，减少了大量的封装空间。处理器1012可以选用意法半导体stm32f4系列下的stm32f405rgt6单片机，该单片机基于高性能的arm cortex-m4 32位risc核心架构，工作频率高达168mhz，计算能力强，非常适合对多个传感器数据进行实时读取。通信模块1014可以选用atk-esp-01模块，该wifi模块外形尺寸仅为24*16*3(
±
0.2)mm，是一款高性能802.11b/g/n wifi soc模块，工作温度为-20℃～85℃，工作湿度为10％rh～90％rh。
[0066]
双向飞碟运动信息采集系统是需要进行无线传输的，若使用固定电源为惯性传感器节点进行供电，会失去灵活性特点，因此要选取移动电源。作为与身体接触的穿戴设备，电池的安全质量要高，所占空间应尽可能小，同时选取的电源模块要满足长时间采集数据的需求，其输出电压也应在惯性传感器节点的工作电压区间。综合上述内容并结合实际情况，电源1013可以选取603040型号锂电池。
[0067]
本实施例中，可以通过烧录器将各个惯性传感器节点与上位机(例如电脑)连接，将写好的连接硬件与软件的无线通信代码通过烧录器依次传输到每个惯性传感器节点中，这样每个惯性传感器节点就能通过同一个ip地址与上位机软件建立通信连接。
[0068]
一些实施例中，上位机103基于视频图像的采集时间确定运动员各个射击阶段的阶段时间的过程，可以包括：将所述视频图像按照240帧/秒的速度回放；响应用户输入的双向飞碟阶段划分操作，确定每个射击阶段的首帧图像的时间到末帧图像的时间，首帧图像的时间为对应射击阶段的起始时间，末帧图像的时间为对应射击阶段的结束时间。
[0069]
双向飞碟的击发为瞬时时刻，以其首帧作为上一阶段的结束标志，其中，单靶射击的射击阶段包括准备阶段、起枪阶段、运枪阶段、击发瞬间。准备阶段：a-b，以运动员合枪后身体的相对静止为起点，以持枪手手腕开始活动的首帧为止点。起枪阶段：b-c，以运动员持枪手手腕开始活动的首帧为起点，枪托贴近脸颊为止点。运枪阶段：c-d，以运动员枪托贴近脸颊为起点，以击发首帧为止点。击发瞬间：d，以击发时的首帧作为击发瞬间。
[0070]
双靶射击的射击阶段包括准备阶段、起枪阶段、一靶运枪阶段、随靶阶段、二靶运枪阶段。准备阶段：a-b，以运动员合枪后身体的相对静止为起点，以持枪手手腕开始活动的首帧为止点。起枪阶段：b-c，以运动员持枪手手腕开始活动的首帧为起点，枪托贴脸的首帧为止点。一靶运枪阶段：c-d，以运动员枪托贴脸的首帧为起点，以第一次击发的首帧为止
点。随靶阶段：d-e，以运动员第一次击发的首帧为起点，以运动员反向运枪的首帧为止点。二靶运枪阶段：e-f，以运动员反向运枪的首帧为起点，以第二次击发的首帧为止点。二靶击发瞬间：f，以二靶击发时的首帧作为击发瞬间。
[0071]
上位机103根据阶段时间对第一运动信息和第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析，可以包括：根据每个射击阶段的起始时间和结束时间，从第一运动信息和第二运动信息中确定与该射击阶段对应的运动数据；基于该运动数据确定在每个射击阶段中运动员身体多个部位以及枪体在该射击阶段的加速度和角速度。
[0072]
例如，单靶射击的射击阶段可以划分为准备阶段、起枪阶段、运枪阶段和击发瞬间四个部分，则上位机103根据各个射击阶段对应的阶段时间对第一运动信息和第二运动信息进行划分，可以得到准备阶段、起枪阶段、运枪阶段和击发四个部分分别对应的运动数据。之后，上位机103根据准备阶段、起枪阶段、运枪阶段和击发四个部分的运动数据即可以确定身体多个部位以及枪体在这四个部分的加速度和角速度。
[0073]
例如，双靶射击的射击阶段包括准备阶段、起枪阶段、一靶运枪阶段、随靶阶段、二靶运枪阶段和二靶击发瞬间等六个部分，则上位机103根据各个射击阶段对应的阶段时间对第一运动信息和第二运动信息进行划分，可以得到准备阶段、起枪阶段、一靶运枪阶段、随靶阶段、二靶运枪阶段和二靶击发瞬间等六个部分分别对应的运动数据。之后，上位机103根据准备阶段、起枪阶段、一靶运枪阶段、随靶阶段、二靶运枪阶段和二靶击发瞬间等六个部分的运动数据即可以确定身体多个部位以及枪体在这四个部分的加速度和角速度。
[0074]
另外，上位机103还用于：根据运动员各个射击阶段的阶段时间，以及运动员身体多个部位以及枪体在该射击阶段的加速度和角速度，确定运动员在各个射击阶段的动作稳定性。
[0075]
惯性传感器节点主要功能包括：
①
测量运动员在射击过程中身体和枪体在x、y、z三个方向的加速度大小；
②
可以测量三轴加速度随时间变化的曲线；
③
可以得到合力加速度的大小及随时间而变化的曲线；
④
可以测量运动员在射击过程中身体和枪体在x、y、z三个方向的大小及变化；
⑤
可以测量三轴角速度随时间变化的曲线；
⑥
可以通过wifi方式进行数据的发送和采集命令的接收；
⑦
内置储存卡进行数据的备份，重新上电时自动覆盖已储存的数据。
[0076]
另外，上位机103还可以对惯性传感器节点101发送的第一运动信息和第二运动信息进行如下处理：(1)实时读取各个惯性传感器节点在x、y、z三个方向上的加速度、角速度数据；(2)实时显示各个惯性传感器节点在x、y、z三个方向的加速度、角速度曲线；(3)能够截取、放大、缩小、保存(2)中曲线；(4)能够任意切换各个惯性传感器节点数据实时接收界面；(5)能够任意显示和隐藏其中一条轴的加速度或角速度曲线；(6)能够保存x、y、z三个方向的加速度、角速度的原始数据到excel中；(7)能将已有的加速度、角速度原始数据导入软件中形成曲线。
[0077]
图5是本技术一实施例提供的双向飞碟运动信息处理方法的示意性流程图，参照图5，对该双向飞碟运动信息处理方法的详述如下：
[0078]
步骤201，获取运动员的第一运动信息和枪体的第二运动信息。
[0079]
其中，所述第一运动信息基于设置在运动员身体上的多个惯性传感器采集得到，所述第二运动信息基于设置在枪体上的惯性传感器，所述第一运动信息为整个双向飞碟射
击过程中运动员身体多个肢体的运动信息，第二运动信息为整个双向飞碟射击过程中枪体的运动信息。
[0080]
关于惯性传感器节点在运动员身上的设置位置，以及在枪体上的设置位置，请参考前述相关内容，在此不再赘述。
[0081]
步骤202，获取高速摄像机发送的运动员在整个双向飞碟射击过程的视频图像，所述高速摄像机与所述多个惯性传感器节点的时钟同步。
[0082]
其中，高速摄像机与惯性传感器节点的时钟同步，可以基于视频图像确定双向飞碟的各个设计阶段的阶段时间，进而确定各个射击阶段对应的运动信息。
[0083]
步骤203，基于所述视频图像的采集时间确定运动员的各个射击阶段的阶段时间，以及根据所述阶段时间对所述第一运动信息和所述第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析。
[0084]
一些实施例中，上述基于所述视频图像的采集时间确定运动员的各个射击阶段的阶段时间，可以包括：将所述视频图像按照240帧/秒的速度回放；响应用户输入的射击阶段划分操作，确定每个射击阶段的首帧图像的时间到末帧图像的时间，首帧图像的时间为对应射击阶段的起始时间，末帧图像的时间为对应射击阶段的结束时间。
[0085]
其中，各个射击阶段的划分请参考前述相关内容，在此不再赘述。
[0086]
示例性的，以位于枪头的惯性传感器节点采集到的运动信息(加速度和角速度)为例，进行说明。通过视频图像对该运动员的各个射击阶段进行划分，可以确定各个射击阶段的阶段时间。之后，根据该阶段时间对枪头上的惯性传感器节点采集到的角速度数据进行分割，得到如图6(a)所示的各个射击阶段，根据该阶段时间对枪头上的惯性传感器节点采集到的角速度数据进行分割，得到如图6(b)所示的各个射击阶段。
[0087]
一些实施例中，上述根据所述阶段时间对所述第一运动信息和所述第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析，包括：根据每个射击阶段的起始时间和结束时间，从第一运动信息和第二运动信息中确定与该射击阶段对应的运动数据；基于该运动数据确定在每个射击阶段中运动员身体多个部位以及枪体在该射击阶段的加速度和角速度。
[0088]
一些实施例中，上根据所述阶段时间对所述第一运动信息和所述第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析，可以包括：根据运动员各个射击阶段的阶段时间，以及运动员身体多个部位以及枪体在该射击阶段的加速度和角速度，确定运动员在各个射击阶段的动作稳定性。
[0089]
其中，各个射击阶段的阶段时间，身体多位的加速度和角速度，以及枪体的加速度和角速度，通常都是有一定规律范围的，若在某个射击阶段中这些数据的波动过大，则可以确定该运动员的动作稳定性较差，从而可以根据具体阶段以及加速度和角速度的具体数据对该运动员的动作进行分析指导。
[0090]
示例性的，对于每个运动员采集多次射击对应的第一运动信息和第二运动信息，第一运动信息包括运动员肢体的加速度和角速度，第二运动信息包括枪体的加速度和角速度。
[0091]
上述根据运动员各个射击阶段的阶段时间，以及运动员身体多个部位以及枪体在该射击阶段的加速度和角速度，确定运动员在各个射击阶段的动作稳定性，可以包括：
[0092]
对于每个运动员，根据多次射击对应的第一运动信息和射击命中率，确定该运动
员在每个射击阶段的时间稳定性和肢体动作稳定性，肢体动作稳定性包括肢体加速度稳定性和肢体角速度稳定性；所述时间稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段所用时间的方差确定，所述肢体加速度稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段的肢体加速度的方差确定，所述肢体角速度稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段的肢体角速度的方差确定；
[0093]
根据多次射击对应的第二运动信息确定该运动员在每个射击阶段的枪体加速度稳定性和枪体角速度稳定性，所述枪体加速度稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段的枪体加速度的方差确定，所述枪体角速度稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段的枪体角速度的方差确定。
[0094]
一些实施例中，上述方法还可以包括：对运动员在起枪阶段和运枪阶段的第一运动信息进行采样，第一运动信息包含肢体加速度和所用时间；计算采样结果中肢体加速度的方差和所用时间的方差；若该肢体加速度的方差小于第一方差阈值，且该所用时间的方差小于第二方差阈值，则确定该运动员稳定性好；否则，确定该运动员稳定性差；其中，所述第一方差阈值和第二方差阈值基于该运动员的大于预设命中率时的起枪阶段和运枪阶段的运动信息确定。
[0095]
一些实施例中，上述方法还可以包括：对运动员在起枪阶段和运枪阶段的第二运动信息进行采样，第二运动信息包含枪体加速度和所用时间；计算采样结果中枪体加速度的方差和所用时间的方差；若该枪体加速度的方差小于第三方差阈值，且该所用时间的方差小于第四方差阈值，则确定该运动员稳定性好；否则，确定该运动员稳定性差；其中，所述第三方差阈值和第四方差阈值基于该运动员的大于预设命中率时的起枪阶段和运枪阶段的运动信息确定。
[0096]
一些实施例中，上述方法还可以包括：对运动员在随靶阶段的第一运动信息进行采样，第一运动信息包含肢体加速度和所用时间；计算采样结果中肢体加速度的方差和所用时间的方差；若该肢体加速度的方差小于第五方差阈值，且该所用时间的方差小于第六方差阈值，则确定该运动员稳定性好；否则，确定该运动员稳定性差；其中，所述第五方差阈值和第六方差阈值基于该运动员的大于预设命中率时的随靶阶段的运动信息确定。
[0097]
一些实施例中，上述方法还可以包括：对运动员在随靶阶段的第二运动信息进行采样，第二运动信息包含枪体加速度和所用时间；计算采样结果中枪体加速度的方差和所用时间的方差；若该枪体加速度的方差小于第七方差阈值，且该所用时间的方差小于第八方差阈值，则确定该运动员稳定性好；否则，确定该运动员稳定性差；其中，所述第七方差阈值和第八方差阈值基于该运动员的大于预设命中率时的随靶阶段的运动信息确定。
[0098]
以下通过对多名运动员的运动信息进行采集分析，对本技术实施例进行进一步说明。
[0099]
测试采用一台gopro8运动相机对运动员进行摄像，拍摄帧率为240帧/s，测试靶位为4号位的高台，按照贴点位置对1-12号惯性传感器节点进行安放，对运动员进行1单1双两次射击的运动信息采集。
[0100]
测试结果如下：
[0101]
表2两次测试的阶段用时
[0102][0103]
由表2可知，单靶射击的运枪时间最短为0.15s，双靶射击中二靶运枪阶段的用时(0.28s)长于一靶运枪阶段的用时(0.24s)，两次射击的结果都是命中。
[0104]
准备阶段运动员保持相对静止，未有多余动作，其加速度值在1g上下波动。
[0105]
起枪阶段运动员由相对静止状态变为运动状态，其加速的过程是快速提速—平滑提速—微调变化—击发，阶段中运动员最大加速度值在2g附近，其值出现在枪托处，阶段中以枪托的活动为主，完成运枪贴脸的动作。起枪阶段结束，运动员主动运枪与碟靶飞行轨迹相吻合，根据碟靶轨迹来调整自身的运枪加速度，完成运枪动作并击发，此阶段为单靶射击的运枪阶段和双靶中的一靶运枪，测试的两次射击的用时分别为0.15s和0.24s，单双靶射击运枪时间上会存在一定差异，但其动作的本质都是对第一枚碟靶的追踪。
[0106]
双靶射击的随靶阶段是指从第一次击发至回枪追踪第二枚碟靶前的一段时间内的活动，涵盖了一靶的击发和随枪动作，此阶段是承接二靶运枪的重要阶段，受试运动员此阶段耗时0.31s。阶段中运动员会受一靶射击后坐力的影响，各采集点处会出现记录极大值，除枪托处外，其余点位处的值较小，这是受运动员自身动作控制的原因，运动员受后坐力影响越小，阶段动作越稳定，后续阶段的衔接就更为顺畅。
[0107]
双靶射击的二靶运枪阶段是指对第二枚碟靶进行追踪，此阶段会受前三个阶段的影响，属于双向飞碟射击技术的难点，其阶段用时会较一靶运枪阶段更长，测试中运动员用时为0.28s，较一靶的0.24s更长。当运动员对第二枚碟靶的追踪时，传感器会记录测量值变化的情况，此阶段只有运枪追靶的动作，阶段内加速度曲线应较为平稳。
[0108]
运动员在击发后除枪托处传感器外，其余点位的传感器峰值出现的时间会稍晚。以枪托和枪头处为例，当枪托传感器受击发影响出现峰值后的0.02s左右，枪头处传感器才出现峰值，在视频中的表现就是击发后枪头会在枪托移动后5-8帧(8帧约为0.03s)开始出现上扬的趋势，从而出现合加速度的最大值。
[0109]
表2和表3为单靶射击和双靶射击的各采集点阶段加速度值。
[0110]
表3单靶射击各采集点阶段加速度值
[0111][0112]
注：表中加速度数值的单位为g，1g＝9.8m/s2
[0113]
表4双靶射击各采集点阶段加速度值
[0114][0115]
注：表中加速度数值的单位为g，1g＝9.8m/s2
[0116]
从表3和表4中可以看出，在准备阶段所有部位的加速度值均在1.000
±
0.020g附近，其中以右手腕处的加速度均值最大(单靶射击1.006g，双靶射击1.009g)，枪托处的标准差最大(
±
0.20g)，这是受运动员持枪手的影响，文中运动员均右手持枪握住枪柄，当右手腕处微动时，枪托的位置也会发生变化。阶段内所有采集点的总体变化幅度较小，运动员在完成准备姿势后，其动作稳定，身体保持相对静止，不会出现大幅度的身体动作变化。
[0117]
在起枪阶段运动员各部位的加速度值表现出双靶射击较单靶射击更大的情况，阶段中主要以枪托处(单靶射击1.404
±
0.449g，双靶射击1.510
±
0.476)和右手腕处(单靶1.375
±
0.550g，双靶1.395
±
0.390g)的运动为主，这两个部位的加速度值最大，其余点位中持枪手(右小臂，右大臂)、托枪手(左小臂，左大臂)和枪头需要配合完成起枪动作，其值也会相应增加，动作幅度较大。躯干(肩部和髋部)和头部为维持身体稳定和看靶的稳定，其加速度的变化较小，动作幅度小。
[0118]
单靶射击的运枪和双靶射击的一靶运枪阶段时的动作是依靠身体、持枪手和托枪
手的协同配合去带动枪身的移动，从而做到追靶，阶段中手部和枪身的运动幅度较大，其加速度值变化明显，且表现出双靶射击的加速度值大于单靶射击的现象。
[0119]
在单靶射击的击发瞬间，受枪支击发后坐力影响，运动员身体各处的采集点会记录到受击发后坐力影响身体的变化情况，所有采集点的值都有较大变化，变化的总体规律是离枪身越近值所采集到的值越大。击发时枪管轴线向后施加击发后坐力，枪托采集点所记录到的值最为明显(6.67
±
5.226g)，其值大于枪头处的(4.50
±
4.664g)；手部的采集点位于身体的远端且无固定，受后坐力的影响也较大，所记录到的加速度值表现出持枪手大于托枪手；躯干处的采集点虽然离枪身也近，但在运动中过程中运动员为维持身体的稳定，会主动发力去对发后坐力，从而做到维持身体姿势稳定的目的，这一点在双靶射击的随靶阶段得到了很好的印证。双靶射击随靶阶段包括一靶击发和击发后的随靶，阶段中能够完整记录到一靶击发时枪支对运动员所产生的的后坐力，此处用均值和标准差展示各采集点受后坐力影响下的加速度变化，从中可以看出在击发时枪托(7.280
±
7.318g)处受后坐力影响最大，其次为枪头(4.396
±
5.819g)，持枪手的加速度均值大于托枪手，躯干采集点的加速度均值最小。
[0120]
双靶射击的二靶运枪阶段，除活动部位最大的枪头外，其余点位的加速度均值都较小，在此阶段运动员需要做到稳定运枪追靶，从而提高二靶的命中率。
[0121]
为更直观的进行展示，将运动员分为男女两组进行单靶、双靶射击第1发的1号采集点(右手腕)的加速度值，详细分析如下。
[0122]
对于单靶射击，在起枪阶段，运动员的加速度值呈一个倒“u”型的波峰，在此阶段中，运动员从静止到活动，加速度峰值出现在运动员起枪阶段中期，此时运动员右手腕已经开始启动，待加速度曲线出现一个较大的变化时，运动员已经施加一个较大的力去通过手腕带动起枪，随后逐渐控制动作，放慢手腕处加速度的增加范围，以一个较小的加速度的继续移动，使起枪更为平稳，为接下来的运枪阶段打好基础。
[0123]
在起枪阶段末期到运枪阶段初期，右手腕处的加速度值趋近于向0值靠近，此时手腕已经完成垂直方向的移动，之后就是随着身体的转动开始水平方向的位移，即运枪追靶。在运枪阶段后期运动员的加速度曲线会有一段上升的值，此时运动员需要做到加速追靶，使自身活动与碟靶的运动相匹配，随后运动员会控制动作做到平滑加速，此时动作员做到的是使自身运动与碟靶相吻合，这是运枪动作的关键，图中男女运动员在运枪阶段的加速度值曲线变化趋势较为一致，但存在着个人动作上的差别，阶段中后期会存在细微的动作差异，曲线会有一定的波峰变化，在单靶射击中这类差异相对较小。
[0124]
对于双靶射击，用时基本在1.2s附近，第1发的整体用时较为一致。双靶射击在准备阶段、起枪阶段和一靶运枪阶段的变化同单靶较为一致，此处不展开进行描述。
[0125]
随靶阶段包括运动员一靶的击发和二靶运枪前的惯性随靶动作，阶段中能完整记录到身体受后坐力影响下的动作变化幅度，同为射击击发，随靶阶段的击发(一靶)峰值变化较二靶击发峰值变化更小，此幅度变化在女性运动员的中尤为明显。击发后的随靶动作受击发时枪支控制的影响较大，在一靶击发时右手腕处所记录到的加速度峰值较大，在随后的惯性随靶时幅度大，阶段动作完成质量较差。
[0126]
二靶运枪阶段时在完成随靶阶段后，运动员反向运枪追靶的过程，阶段中运动员运枪加速度越均匀，其动作质量越好。运动员段在此阶段加速度曲线的变化范围越大，动作
越不稳定。
[0127]
准备阶段从运动员合枪一直到起枪动作开始前(持枪手手腕开始活动前)，选取8名运动员起枪阶段前0.5s准备阶段的加速度数据(以编号1右手腕处采集点为例)进行展示。在准备阶段8名运动员单靶第1发时右手腕处，单靶第1发不同测量点位间的加速度值均未发生大幅变化，其值围绕着1g
±
0.1g间上下波动，此时运动员的动作稳定，身体处于相对静止状态，双靶射击时准备阶段的加速度变化同单靶一致，故不再对准备阶段的动作做单独讨论。
[0128]
不同运动员在起枪阶段的加速度曲线存在着差异，不同运动员表现出各自的特点，但其整体变化的趋势较为相似，多数运动员的加速度曲线可以做到的重合。
[0129]
在起枪阶段，右手腕、右小臂、右大臂和枪托处的加速度变化趋势一致，右臂为持枪臂，在起枪阶段的动作是控制枪托处的位移，主动发力使枪托贴处脸阶段中上述点位加速度曲线变化趋势一致，动作较为流畅，其加速度趋势是先快后慢，阶段动作平滑，加速度曲线平滑。左小臂、左大臂和枪头处的变化趋一致，在起枪阶段，左臂为托枪臂，其动作是维持枪头的平稳以及配合持枪臂和枪托构建瞄准基线，此三个处属于被动配合，动作启动时间较持枪手一致，但动作的幅度和加速度变化较此阶段的托枪手小。右肩、左肩、右髋、左髋和头部在起枪阶段前期和中期基本未大的加速度发生变化，待起枪基本完成，运动员基本构建运枪基线后，为衔接下一阶段动作，这五处才会出现一个较小的加速度值的变化。
[0130]
运枪阶段需要运动员做好运枪追靶的动作，保持枪头的指向与碟靶的飞行轨迹向吻合，在阶段中运动员通过转动躯干去带动枪身活动，此时持枪手的动作任务是稳定住枪身，使其紧贴身体抵枪点；托枪手则是维持枪头活动的平稳，包括追靶的平稳以及瞄准基线的平稳；躯干负责转体，枪身活动受躯干影响；头部在此阶段主要是盯实碟靶，运动员应该做到头部和枪头运动相一致，指哪打哪。
[0131]
随靶阶段的起点是运动员一靶击发的时刻，此时各部位采集点均记录到受击发后坐力影响的加速度值变化，在此过程中运动员需要做到对身体，尤其是枪头的保持，即击发后不能让枪头随击发后坐力而顺势上扬，从而去进行之后的随靶动作，以迎合接下来的二靶的运枪和击发，运动员要在一靶射击后保持枪口的指向，主动克服击发的后坐力，阶段末尾处运动员的动作趋于静止，且已经将枪口大致指向碟靶将要飞行至的位置，略作等待看实碟靶后即进行下一阶段的动作。
[0132]
不同运动员右手腕处加速度值的起点并不一致，这可以反映出在一靶击发时运动员主动对抗击发后坐力的程度，阶段初始值越小，阶段中加速度值的波动范围越小，其阶段动作越稳定。在随靶阶段不同采集点位的加速初始值不一致，不同部位受击发后坐力影响的程度不一，枪托和枪头处的初始值最大，阶段中各采集点的变化较小，且耗时短，在克服后坐力后运动员各处的加速度值逐渐趋于1g，此时运动员已经做好二靶运枪的准备。
[0133]
二靶运枪阶段是是从运动员反向追靶开始，此时运动员已经做好了二靶的看靶，随后的动作就是以均匀的加速度对二靶进行追踪，阶段中需要做到平稳运枪，使自身动作与飞碟飞行相吻合。第二次运枪阶段的加速度曲线较第一次运枪阶段的曲线平滑，阶段内加速度值变化较为均匀，阶段耗时较一靶运枪阶段长，运动员需要在运枪时更好的做到与碟靶相吻合后再进行击发。
[0134]
表5运动员阶段用时
[0135][0136]
如表5所示，单靶射击和双靶射击的m
±
sd分别为0.466
±
0.046s和1.073
±
0.071s，双靶射击需要对两枚不同的碟靶进行追踪和击发，其总时间长于单靶射击。
[0137]
在单靶射击中起枪阶段用时(0.282
±
0.027s)长于运枪阶段(0.189
±
0.047s)，运枪阶段的标准差(0.047)较起枪阶段(0.027)大，运动员起枪阶段动作在用时上更为稳定。
[0138]
双靶射击各阶段用时由长至短分别为二靶运枪阶段(0.375
±
0.075s)，起枪阶段(0.281
±
0.030s)，随靶阶段(0.223
±
0.050s)和一靶运枪阶段(0.194
±
0.045s)，其中以二靶运枪时间的标准差最大(0.075)，该阶段动作不同运动员间差异较大。
[0139]
单靶射击和双靶射击的起枪阶段和(一靶)运枪阶段在用时上较为一致，两个阶段的用时均值和标准差的差异极小，这表明所测试的运动员在完成起枪动作和(一靶)运枪动作时的动作一致性较好。
[0140]
双靶射击随靶阶段用时为0.223
±
0.050s，不同运动员间存在一定差异。二靶运枪阶段的用时均值为0.375s，是双靶射击中用时最长的阶段，阶段用时标准差(
±
0.075s)最大，不同运动员间的差异较大。
[0141]
所选运动员的总命中率为75％，其中单靶射击命中率(83％)大于双靶射击(72％)。双靶射击一靶的命中率(86％)大于双靶射击二靶(58％)，按照靶位的射击难度来说，双靶射击难于单靶射击，双靶射击中的二靶又较一靶更难，运动员在双靶射击二靶处的命中率远低于单靶射击和双靶射击的一靶。
[0142]
对具备一定训练水平的运动员来说，双靶射击的命中率是其成绩突破的关键，运动员最容易在双靶射击的第二发处出现脱靶。命中结果也表明所测运动员在双靶射击二靶命中率上也与其它两次击发存在着差异，二靶的命中率偏低。运动员双靶射击中二靶的命中结果由二靶运枪阶段所决定，但也会受到随靶阶段的影响，优秀运动员在二靶处的自动化程度较高，其阶段动作一致性较好，故为更好的对运动员的动作进行诊断，发现其在双靶射击二靶中存在的不足，本技术从随靶阶段去探讨运动员存在的差异。用随靶阶段加速度峰值的均值和标准差来体现运动员对于击发后坐力的控制，根据二靶命中和未命中时各点位随靶阶段处所记录到的加速度峰值来分析其对二靶命中结果的影响。
[0143]
表6命中和未命中对比
[0144][0145]
由表6中数据可知，在命中时运动员随靶阶段的加速度峰值变化幅度均较未命中时的变化小，随靶阶段的整体趋势是枪身点位所测量出的均值和标准差最大，其次是持枪手、托枪手、肩部和髋部，枪身所在的一侧的值大于对侧值，此结果反映出出在命中时运动员对击发后坐力对抗更好，身体克服后坐力能力强，阶段动作更为平稳。
[0146]
从表5中可知，运动员在二靶命中和未命中时因远动员a在双靶射击时随靶阶段的峰值会存在差异，此处将会对运动员在双靶射击中的随靶阶段峰值进行横向比较，以发现其在其二靶的命中是否会受到随靶阶段峰值的影响，挑选出每名运动员在二靶命中和未命中时身体个采集点的随靶阶段峰值。图7展示了运动员a在二靶命中时和未命中时随靶阶段加速度峰值的大小。
[0147]
表7男性运动员二靶命中和未命中时随靶阶段峰值
[0148][0149]
表8女性运动员二靶命中和未命中时随靶阶段峰值
[0150][0151]
从表7和表8可以看出，在命中时身体各采集点位的加速度峰值总体小于未命中时的值，运动员在命中时所表现出的身体对抗枪身后坐力的趋势更为明显，运动员可以在击发时控制身体各部位的稳定，从而做好阶段动作，更稳定的过度到二靶运枪中去。
[0152]
女性运动员在命中和未命中时的阶段峰值均总体较男性更大，这或许与其自身力量的大小有关，男性绝对力量较女性大，在做相同动作克服击发后坐力时的优势明显。女性运动员g在击发未命中时出现的值为27.14g,其值较命中时差异特别明显。
[0153]
从运动员等级来看，健将运动员a与运动员e在随靶阶段各点位处的峰值相对于同性别其他等级运动员来说更小。
[0154]
上述双向飞碟运动信息处理方法，获取运动员的第一运动信息和枪体的第二运动信息；获取高速摄像机发送的运动员在整个双向飞碟过程的视频图像，高速摄像机与惯性传感器节点的时钟同步；基于视频图像的采集时间确定运动员的各个射击阶段的阶段时间，以及根据阶段时间对第一运动信息和第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析，能够通过高速摄像机采集的视频图像对惯性传感器节点采集的运动信息进行射击阶段划分，进而根据各个阶段的运动数据对运动员的动作进行分析和指导，相对于传统技术能够提高动作分析的准确性。
[0155]
本技术实施例能够在日常训练中使用，在不破坏运动员技术动作的前提下，采集到最真实的动作数据，可以被用来记录同一运动员在不同训练周期个人技术动作的变化、同一运动员在单次训练时的动作变化、不同水平运动员训练运动信息对比等。这对于教练员的训练指导来讲意义重大，不仅可以对运动员不同训练阶段技术动作的变化进行判断，检查运动员阶段训练效果；也可以在单次训练中发现运动员前后动作的变化，提高单次训练的效率，通过对比运动员的运动信息进行记录，发现更多动作细节上的差异，从而方便指导训练，通过科学的手段对运动进行记录，为摆脱以往全凭教练的经验主义的做法起到重要作用。
[0156]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限
定。
[0157]
对应于上文实施例所述的双向飞碟运动信息处理方法，图8示出了本技术实施例提供的双向飞碟运动信息处理装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分。
[0158]
参见图8，本技术实施例中的双向飞碟运动信息处理装置可以包括运动信息获取模块301、视频图像获取模块302和处理模块303。
[0159]
其中，运动信息获取模块301用于获取运动员的第一运动信息和枪体的第二运动信息，所述第一运动信息基于设置在运动员身体上的多个惯性传感器采集得到，所述第二运动信息基于设置在枪体上的惯性传感器，所述第一运动信息为整个双向飞碟射击过程中运动员身体多个肢体的运动信息，第二运动信息为整个双向飞碟射击过程中枪体的运动信息。
[0160]
视频图像获取模块302用于获取高速摄像机发送的运动员在整个双向飞碟射击过程的视频图像，所述高速摄像机与所述多个惯性传感器节点的时钟同步。
[0161]
处理模块303用于基于所述视频图像的采集时间确定运动员的各个射击阶段的阶段时间，以及根据所述阶段时间对所述第一运动信息和所述第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析。
[0162]
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本技术方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
[0163]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0164]
本技术实施例还提供了一种上位机，参见图9，该上位机400可以包括：至少一个处理器410和存储器420，所述存储器420中存储有可在所述至少一个处理器410上运行的计算机程序，所述处理器410执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤，例如图4所示实施例中的步骤201至步骤203。或者，处理器410执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图8所示模块301至303的功能。
[0165]
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器420中，并由处理器410执行，以完成本技术。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序段，该程序段用于描述计算机程序在上位机400中的执行过程。
[0166]
本领域技术人员可以理解，图9仅仅是上位机的示例，并不构成对上位机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0167]
处理器410可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0168]
存储器420可以是上位机的内部存储单元，也可以是上位机的外部存储设备，例如插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。所述存储器420用于存储所述计算机程序以及上位机所需的其他程序和数据。所述存储器420还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0169]
总线可以是工业标准体系结构(industry standard architecture，isa)总线、外部设备互连(peripheral component，pci)总线或扩展工业标准体系结构(extended industry standard architecture，eisa)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本技术附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
[0170]
本技术实施例提供的双向飞碟运动信息处理方法可以应用于上位机(例如计算机、平板电脑、笔记本电脑、服务器等)、可穿戴设备、车载设备、上网本、个人数字助理(personal digital assistant，pda)、增强现实(augmented reality，ar)/虚拟现实(virtual reality，vr)设备、手机等设备上，本技术实施例对上位机的具体类型不作任何限制。
[0171]
本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述双向飞碟运动信息处理方法各个实施例中的步骤。
[0172]
本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述双向飞碟运动信息处理方法各个实施例中的步骤。
[0173]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/上位机的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如u盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。
[0174]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0175]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单
元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0176]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0177]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0178]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种双向飞碟运动信息处理方法，其特征在于，包括：获取运动员的第一运动信息和枪体的第二运动信息，所述第一运动信息基于设置在运动员身体上的多个惯性传感器采集得到，所述第二运动信息基于设置在枪体上的惯性传感器，所述第一运动信息为整个双向飞碟过程中运动员身体多个肢体的运动信息，第二运动信息为整个双向飞碟射击过程中枪体的运动信息；获取高速摄像机发送的运动员在整个双向飞碟射击过程的视频图像，所述高速摄像机与所述多个惯性传感器节点的时钟同步；基于所述视频图像的采集时间确定运动员的各个射击阶段的阶段时间，以及根据所述阶段时间对所述第一运动信息和所述第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析。2.如权利要求1所述的双向飞碟运动信息处理方法，其特征在于，运动员身体上的多个惯性传感器的设置位置包括：右手腕与拳面中部；右小臂；右大臂；左大臂；左小臂；右肩肩胛外侧缘；左肩肩胛外侧缘；右髋外侧中点；左髋外侧中点；头部；枪体上的惯性传感器的设置位置包括：枪托和枪头。3.如权利要求1所述的双向飞碟运动信息处理方法，其特征在于，所述基于所述视频图像的采集时间确定运动员各个射击阶段的阶段时间，包括：将所述视频图像按照240帧/秒的速度回放；响应用户输入的射击阶段划分操作，确定每个射击阶段的首帧图像的时间到末帧图像的时间，首帧图像的时间为对应射击阶段的起始时间，末帧图像的时间为对应射击阶段的结束时间；双向飞碟的击发为瞬时时刻，以其首帧作为上一阶段的结束标志，其中，单靶射击的射击阶段包括准备阶段、起枪阶段、运枪阶段、击发瞬间；准备阶段：以运动员合枪后身体的相对静止为起点，以持枪手手腕开始活动的首帧为止点；起枪阶段：以运动员持枪手手腕开始活动的首帧为起点，枪托贴近脸颊为止点；运枪阶段：以运动员枪托贴近脸颊为起点，以击发首帧为止点；击发瞬间：以击发时的首帧作为击发瞬间；双靶射击的射击阶段包括准备阶段、起枪阶段、一靶运枪阶段、随靶阶段、二靶运枪阶段；准备阶段：以运动员合枪后身体的相对静止为起点，以持枪手手腕开始活动的首帧为止点；起枪阶段：以运动员持枪手手腕开始活动的首帧为起点，枪托贴脸的首帧为止点；一靶运枪阶段：以运动员枪托贴脸的首帧为起点，以第一次击发的首帧为止点；随靶阶段：以运动员第一次击发的首帧为起点，以运动员反向运枪的首帧为止点；二靶运枪阶段：以运动员反向运枪的首帧为起点，以第二次击发的首帧为止点；二靶击发瞬间：以二靶击发时的首帧作为击发瞬间。4.如权利要求3所述的双向飞碟运动信息处理方法，其特征在于，所述根据所述阶段时间对所述第一运动信息和所述第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析，包括：根据每个射击阶段的起始时间和结束时间，从第一运动信息和第二运动信息中确定与该射击阶段对应的运动数据；基于该运动数据确定在每个射击阶段中运动员身体多个部位以及枪体在该射击阶段的加速度和角速度。5.如权利要求3所述的双向飞碟运动信息处理方法，其特征在于，所述上根据所述阶段时间对所述第一运动信息和所述第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析，包括：
根据运动员各个射击阶段的阶段时间，以及运动员身体多个部位以及枪体在该射击阶段的加速度和角速度，确定运动员在各个射击阶段的动作稳定性。6.如权利要求5所述的双向飞碟运动信息处理方法，其特征在于，对于每个运动员采集多次射击对应的第一运动信息和第二运动信息，第一运动信息包括运动员肢体的加速度和角速度，第二运动信息包括枪体的加速度和角速度；所述根据运动员各个射击阶段的阶段时间，以及运动员身体多个部位以及枪体在该射击阶段的加速度和角速度，确定运动员在各个射击阶段的动作稳定性，包括：对于每个运动员，根据多次射击对应的第一运动信息和射击命中率，确定该运动员在每个射击阶段的时间稳定性和肢体动作稳定性，肢体动作稳定性包括肢体加速度稳定性和肢体角速度稳定性；所述时间稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段所用时间的方差确定，所述肢体加速度稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段的肢体加速度的方差确定，所述肢体角速度稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段的肢体角速度的方差确定；根据多次射击对应的第二运动信息确定该运动员在每个射击阶段的枪体加速度稳定性和枪体角速度稳定性，所述枪体加速度稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段的枪体加速度的方差确定，所述枪体角速度稳定性基于多次射击对应的各个射击阶段的枪体角速度的方差确定。7.如权利要求3所述的双向飞碟运动信息处理方法，其特征在于，所述方法还包括：对运动员在起枪阶段和运枪阶段的第一运动信息进行采样，第一运动信息包含肢体加速度和所用时间；计算采样结果中肢体加速度的方差和所用时间的方差；若该肢体加速度的方差小于第一方差阈值，且该所用时间的方差小于第二方差阈值，则确定该运动员稳定性好；否则，确定该运动员稳定性差；其中，所述第一方差阈值和第二方差阈值基于该运动员的大于预设命中率时的起枪阶段和运枪阶段的运动信息确定。8.一种双向飞碟运动信息处理装置，其特征在于，包括：运动信息获取模块，用于获取运动员的第一运动信息和枪体的第二运动信息，所述第一运动信息基于设置在运动员身体上的多个惯性传感器采集得到，所述第二运动信息基于设置在枪体上的惯性传感器，所述第一运动信息为整个双向飞碟射击过程中运动员身体多个肢体的运动信息，第二运动信息为整个双向飞碟射击过程中枪体的运动信息；视频图像获取模块，用于获取高速摄像机发送的运动员在整个双向飞碟射击过程的视频图像，所述高速摄像机与所述多个惯性传感器节点的时钟同步；处理模块，用于基于所述视频图像的采集时间确定运动员的各个射击阶段的阶段时间，以及根据所述阶段时间对所述第一运动信息和所述第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析。9.一种上位机，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。

技术总结
本申请适用于运动信息处理技术领域，提供了双向飞碟运动信息处理方法、装置及上位机。该方法包括：获取运动员的第一运动信息和枪体的第二运动信息；获取高速摄像机发送的运动员在整个双向飞碟过程的视频图像，高速摄像机与惯性传感器节点的时钟同步；基于视频图像的采集时间确定运动员的各个射击阶段的阶段时间，以及根据阶段时间对第一运动信息和第二运动信息进行射击阶段划分及射击动作分析。本申请通过高速摄像机采集的视频图像对惯性传感器节点采集的运动信息进行射击阶段划分，进而根据各个阶段的运动数据对运动员的动作进行分析和指导，能够提高动作分析的准确性。能够提高动作分析的准确性。能够提高动作分析的准确性。


技术研发人员：赵毅博 冯倬 潘癸名 蔡亚林 彭多宝 乔璐
受保护的技术使用者：河北师范大学
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/12