健美操训练动作分析方法、系统及存储介质

本发明涉及图像识别，更具体涉及健美操训练动作分析方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、随着科技的不断发展，动作捕捉、计算机视觉、深度学习等技术在动作分析领域的应用日益成熟。这些技术不仅提高了动作分析的精度和实时性，还拓展了其应用领域。例如在健美操或者其他训练中，动作分析可以帮助教练更准确地评估用户的技术水平，并制定针对性的训练计划；类似的现有技术有,中国专利cn113691867a,公开了一种动作分析方法、装置、电子设备及存储介质。其中方法包括：获取目标人体的多个原始视频文件；每个所述原始视频文件分别由设置于不同位置的摄像装置对所述目标人体进行同步拍摄而得到；将所述多个原始视频文件进行合成，得到立体视频文件；从所述多个原始视频文件和所述立体视频文件中提取所述目标人体的第一动作特征数据；将所述第一动作特征数据与示范人体的第二动作特征数据进行比较；根据比较的结果以及从所述目标人体佩戴的至少一个可穿戴设备接收的身体数据，生成运动建议；提示所述运动建议，并显示所述多个原始视频文件及所述立体视频文件中的至少一个，能够提高动作分析的精确度，提供更适合的运动建议。类似的现有技术还有，韩国专利kr102201050b1，公开了一种舞蹈动作分析评估装置是安装在移动设备上的舞蹈动作分析评估装置，包括拍摄测试舞蹈图像的拍摄单元，以及由关节和关节构成的测试对象。使用测试舞蹈图像中的测试对象的链接。对象生成单元生成模式，评估单元将测试对象模式与样本对象模式进行比较，并通过比较测试的关节角度来评估测试舞蹈图像对象图案和样本对象图案的关节角度。上述两篇文件都解决了动作捕捉的问题，但是单从动作外形上并不能精准的分析上述动作是否标准，分析结果不够精准。

技术实现思路

1、为了更好的解决上述问题，本发明提供一种健美操训练动作分析方法，用户在进行健美操训练时，穿戴专业健美操服装和监测设备，并通过参考视频进行动作指导，所述方法包括如下步骤：

2、步骤s1：通过摄像单元的多个摄像头实时获取用户的多角度第一动作视频，并通过所述监测设备实时监测用户的心率；

3、步骤s2：调整所述第一动作视频的播放速度获得第二动作视频，其中所述第二动作视频的播放速度与所述参考视频的播放速度一致，周期性的从所述第二动作视频中获取子动作帧，并通过提取单元提取所述子动作帧的第一关节轨迹，并将所述第一关节轨迹与从所述参考视频中对应的参考关节轨迹进行对比，获取第一对比结果，根据所述第一对比结果和上一周期的第二关节轨迹和下一周期的第三关节轨迹获取子动作轨迹；

4、步骤s3：获取所述子动作轨迹中每一目标子区段对应的动作规则，将子动作视频中对应所述动作规则的要点部位进行放大，并将放大后的所述要点部位的线条变化和所述要点部位的参考线条进行对比，并获取第二对比结果，所述子动作视频为所述第二动作视频中与所述子动作轨迹对应的视频；

5、步骤s4：估算所述子动作轨迹中每一目标子区段的第一心率变化并将所述第一心率变化与对应所述目标子区段通过所述监测设备检测到的第二心率变化进行对比，获取第三对比结果；

6、步骤s5：根据所述子动作轨迹中每一所述目标子区段对应的所述第二对比结果和所述第三对比结果获取所述子动作的分析结果。

7、作为本发明一种优选技术方案，所述步骤s2包括：

8、步骤s21：从存储单元中读取全部所述参考视频，调整所述第一动作视频的播放速度，并将调整后的所述第一动作视频作为所述第二动作视频，其中，所述第二动作视频的播放速度与所述参考视频的播放速度一致；

9、步骤s22：将所述第二动作视频和全部所述参考视频放入以时间为x轴的坐标系中，周期性的从所述第二动作视频中获取预设时间段对应的所述子动作帧，并通过提取单元从所述子动作帧中提取所述第一关节轨迹，并从所述参考视频中提取所述参考关节轨迹，其中，所述预设时间段为每一所述参考视频对应的时间段；

10、步骤s23：将所述第一关节轨迹与所述参考关节轨迹进行对比，在所述第一对比结果为两者相似度大于等于预设相似度时，将所述第一关节轨迹作为所述子动作轨迹。

11、作为本发明一种优选技术方案，所述步骤s23还包括：在所述第一对比结果为两者相似度小于所述预设相似度时，将所述第一关节轨迹进行子区段划分并获取与所述参考关节轨迹相似度大于等于所述预设相似度的目标子区段，基于所述目标子区段和所述参考关节轨迹获取所述参考关节轨迹中除去多个所述目标子区段的至少一个参考子区段；

12、分别获取本周期前一个周期的子动作帧的所述第二关节轨迹和下一周期的子动作帧的第三关节轨迹，将所述第二关节轨迹和所述第三关节轨迹分别和每一所述参考子区段进行比较，获取与所述参考子区段相似度大于等于所述预设相似度的其他所述目标子区段，并将全部所述目标子区段按照时间顺序获取所述子动作轨迹。

13、作为本发明一种优选技术方案，所述步骤s3包括如下步骤：

14、步骤s31：从存储单元中读取所述子动作轨迹中每一所述目标子区段对应的所述动作规则，并基于所述动作规则获取所述目标子区段的动作要点，所述动作要点为所述目标子区段对应动作的发力部位；

15、步骤s32：从所述第二动作视频中剪切出所述目标子区段对应的所述子动作视频，并将所述子动作视频中对应所述动作要点的要点部位进行放大，并从所述子动作视频中基于放大的所述要点部位获取所述要点部位的线条变化；

16、步骤s33：基于所述线条变化与所述要点部位的参考线条进行对比，并获取第二对比结果。

17、作为本发明一种优选技术方案，所述步骤s4包括如下步骤：

18、步骤s41：获取所述子动作轨迹中每一所述目标子区段，通过每一所述目标子区段的区段轨迹和所述用户信息，计算所述用户对应每一所述区段轨迹的第一运动量，并基于所述区段轨迹初始时刻所述用户的心率和所述第一运动量计算所述用户在所述目标子区段内的所述第一心率变化，所述用户信息包括所述用户的体重；

19、步骤s42：通过所述监测设备分别获取每一所述目标子区段内起始时刻和结束时刻所述用户的心率，并将所述起始时刻的心率和所述结束时刻心率之间的差值作为所述第二心率变化，将所述第一心率变化与所述第二心率变化进行对比获取所述第三对比结果。

20、作为本发明一种优选技术方案，所述步骤s5包括：在每一所述目标子区段对应的所述第二对比结果都小于等于第一阈值且每一所述目标子区段对应的所述第三对比结果都小于等于第二阈值的情况下，若所述子动作轨迹中所述目标子区段的时间为连续，则所述子动作为标准动作且适合所述用户的训练强度，若所述子动作轨迹中所述目标子区段的时间为不连续，则所述子动作为合格动作；在全部所述目标子区段中至少一个对应的所述第二对比结果大于所述第一阈值时，所述子动作不合格；在每一所述目标子区段对应的所述第二对比结果都小于等于第一阈值且在全部所述目标子区段中在至少一个对应的所述第三对比结果大于所述第二阈值时，所述子动作的训练强度不适合所述用户。

21、作为本发明一种优选技术方案，所述步骤s5还包括：所述子动作的训练强度不适合所述用户时，获取至少一个大于所述第二阈值的所述第三对比结果对应所述目标子区段，并将所述目标子区段对应所述参考视频中的动作由第一难度等级降低至第二难度等级，并在训练设定时间后，再恢复至所述第一难度等级。

22、作为本发明一种优选技术方案，所述步骤s5之后还包括步骤s6：重复所述步骤s1-步骤s5获取全部所述子动作的所述分析结果。

23、本发明还提供一种健美操训练动作分析系统，所述系统用于实现上述的方法，所述系统包括：

24、摄像单元，用于通过多个摄像头实时获取用户的多角度第一动作视频；

25、监测设备，用于监测用户的心率；

26、处理单元配置为：调整所述第一动作视频的播放速度获得第二动作视频，其中所述第二动作视频的播放速度与参考视频的播放速度一致，周期性的从所述第二动作视频中获取子动作帧，并通过提取单元提取所述子动作帧的第一关节轨迹，并将所述第一关节轨迹与从所述参考视频中对应的参考关节轨迹进行对比，获取第一对比结果，根据所述第一对比结果和上一周期的第二关节轨迹和下一周期的第三关节轨迹获取子动作轨迹；

27、对比单元配置为：获取所述子动作轨迹中每一目标子区段对应的动作规则，将所述子动作视频中对应所述动作规则的要点部位进行放大，并将放大后的所述要点部位的线条变化和所述要点部位的参考线条进行对比，并获取第二对比结果；估算所述子动作轨迹中每一目标子区段的第一心率变化并将所述第一心率变化与对应所述目标子区段检测到的第二心率变化进行对比，获取第三对比结果；

28、分析单元，用于根据所述子动作轨迹中每一所述目标子区段对应的所述第二对比结果和所述第三对比结果获取所述子动作的分析结果。

29、本发明还提供一种计算机存储介质，所述存储介质存储有程序指令，其中在所述程序指令运行时控制所述存储介质所在设备执行上述的方法。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：

31、本发明通过从上述第二动作视频中截取每一上述参考视频对应的上述子动作帧，从上述子动作帧中提取上述第一关节轨迹，并从上述参考视频中提取参考关节轨迹，通过将上述第一关节轨迹与上述参考关节轨迹进行对比，并获取上述第一对比结果，在上述第一对比结果为上述第一关节轨迹与上述参考关节轨迹的相似度大于等于上述预设相似度时，将上述第一关节轨迹作为上述子动作轨迹，在上述第一关节轨迹与上述参考关节轨迹的相似度小于上述预设相似度时，将上述第一关节轨迹进行子区段划分，并将上述子区段与上述参考关节轨迹进行对比，获取与上述参考关节轨迹相似度大于等于上述预设相似度的目标子区段，还获取上述参考关节轨迹中没有匹配到上述目标子区段的参考子区段，通过本周期的上一周期子动作帧对应的上述第二关节轨迹和下一周期的动作帧对应的上述第三关节轨迹中的子区段分别与上述参考子区段进行对比，并获取与上述参考子区段相似度大于等于上述预设相似度的其他上述目标子区段，对于匹配不到上述目标子区段的上述参考子区段生成提示信息提示用户上述参考子区段对应的训练动作缺失，还将全部上述目标子区段按照时间顺序进行拼接获取上述子动作轨迹，由于健美操每个动作都有训练目标，都对应不同的锻炼部位即肌肉的发力部位，从上述第二动作视频中剪切出上述目标子区段对应的上述子动作视频，并将上述子动作视频中对应上述发力部位进行放大，获取上述发力部位的线条变化，并将上述线条变化与上述参考线条变化进行对比获取上述第二对比结果，从而通过第二对比结果判断上述子动作的发力部位发力是否正确，通过比较每一上述目标子区段用户的第一心率变化和上述第二心率变化，可以精准分析上述区段轨迹对应的动作是否适合用户，从而提高了动作分析的精度，根据子动作轨迹中每一目标子区段对应的第二对比结果和第三对比结果获取子动作的分析结果并准确的调整每一上述目标子区段对应动作的难度等级，通过上述技术方案的相互配合不仅能够精准的分析健美操训练动作的，还能使得训练动作更适合用户的训练强度。