球棒的運動參數識別方法及裝置與流程

本公開涉及互聯網應用技術領域，特別涉及一種球棒的運動參數識別方法及裝置。

背景技術：

隨著傳感器技術和運動參數識別技術的不斷發展，越來越多的電子產品運用到識別技術，比如基于手機傳感器的計步、體感游戲等，但在體育競技運動，如棒球等球類運動方面的運動參數識別仍然存在很大的技術缺陷。現有的運動參數識別技術是在運動過程中，通過攝像機等視頻錄像方式拍攝記錄活動的整個過程，再通過視頻分析提取運動參數。

現有技術通過視頻分析提取運動參數，使運動參數的提取分析限制于視頻，運動參數識別的準確性不高且計算運動參數的方法較為繁瑣。

技術實現要素：

為了解決相關技術中存在的運動參數識別的準確性不高且計算運動參數的方法較為繁瑣的問題，本公開提供了一種球棒的運動參數識別方法及裝置。

一種球棒的運動參數識別方法，所述方法包括：

通過裝設于球棒上的傳感器進行數據采集，獲得揮棒運動數據；

從所述揮棒運動數據提取揮棒特征值；

在提取的所述揮棒特征值中，濾除對應于無效揮棒動作的揮棒特征值，獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值；

通過對應于有效揮棒動作的揮棒特征值計算所述有效揮棒動作的運動參數。

在其中一個示例性實施例中，提取的所述揮棒特征值包括角速度和/或加速度，所述在提取的所述揮棒特征值中，濾除對應于無效揮棒動作的揮棒特征值，獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值的步驟包括：

在所述角速度和/或加速度上進行所述揮棒特征值的變化量計算，所述揮棒特征值對應于一揮棒動作；

判斷計算得到的所述變化量是否超出限值，若為否，則濾除對應于所述揮棒動作的所述揮棒特征值，通過余下的所述揮棒特征值獲得對應于有效揮棒動作的所述揮棒特征值。

在其中一個示例性實施例中，所述揮棒特征值包括角速度、重力的垂直分量和運動時間中的一種或者任意組合，所述在所述角速度和/或加速度上進行所述揮棒特征值的變化量計算，所述揮棒特征值對應于一揮棒動作之前，所述在提取的所述揮棒特征值中，濾除對應于無效揮棒動作的揮棒特征值，獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值的步驟還包括：

根據所述揮棒特征值中的角速度和/或重力的垂直分量粗略屏蔽掉對應于無效揮棒動作的揮棒特征值；

判斷所述揮棒特征值是否處于預設的閾值內，若為否，則濾除對應于所述揮棒動作的所述揮棒特征值，通過余下的所述揮棒特征值獲得對應于有效揮棒動作的所述揮棒特征值。

在其中一個示例性實施例中，所述在提取的所述揮棒特征值中，濾除對應于無效揮棒動作的揮棒特征值，獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值的步驟還包括：

根據所述揮棒特征值包含的角速度和運動時間進行運算得到球棒的旋轉角度；

判斷運算得到的所述旋轉角度是否處于預設的旋轉角度范圍，若為否，則濾除所述角度所在的揮棒特征值。

在其中一個示例性實施例中，所述通過對應于有效揮棒動作的揮棒特征值計算所述有效揮棒動作的運動參數的步驟包括：

在連續采集得到且對應于有效揮棒動作的揮棒特征值中，確定在角速度上的變化發生突變的揮棒特征值；

根據確定的所述揮棒特征值中的角速度和揮棒運動數據中的角速度初始值運算得到球棒運動的角速度差值；

通過所述角速度差值和預設的數據獲取時間間隔得到所述運動參數中球棒與棒球發生碰撞的時間。

在其中一個示例性實施例中，所述通過對應于有效揮棒動作的揮棒特征值計算所述有效揮棒動作的運動參數的步驟還包括：

從對應于所述有效揮棒動作的揮棒特征值得到球棒運動的最大加速度；

根據所述最大加速度和所述球棒質量獲得所述運動參數中球棒與棒球發生碰撞的力度。

一種球棒的運動參數識別裝置，所述裝置包括：

數據獲取模塊，用于通過裝設于球棒上的傳感器進行數據采集，獲得揮棒運動數據；

特征提取模塊，用于從所述揮棒運動數據提取揮棒特征值；

動作濾除模塊，用于在提取的所述揮棒特征值中，濾除對應于無效揮棒動作的揮棒特征值，獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值；

參數計算模塊，用于通過對應于有效揮棒動作的揮棒特征值計算所述有效揮棒動作的運動參數。

在其中一個示例性實施例中，所述動作濾除模塊包括：

變化量計算單元，用于在所述角速度和/或加速度上進行所述揮棒特征值的變化量計算，所述揮棒特征值對應于一揮棒動作；

限值判斷單元，用于判斷計算得到的所述變化量是否超出限值，若為否，則濾除對應于所述揮棒動作的所述揮棒特征值，通過余下的所述揮棒特征值獲得對應于有效揮棒動作的所述揮棒特征值。

在其中一個示例性實施例中，所述動作濾除模塊還包括：

無效屏蔽單元，用于根據所述揮棒特征值中的角速度和/或重力的垂直分量粗略屏蔽掉對應于無效揮棒動作的揮棒特征值；

閾值判斷單元，用于判斷所述揮棒特征值是否處于預設的閾值內，若為否，則濾除對應于所述揮棒動作的所述揮棒特征值，通過余下的所述揮棒特征值獲得對應于有效揮棒動作的所述揮棒特征值。

在其中一個示例性實施例中，所述動作濾除模塊還包括：

角度運算單元，用于根據所述揮棒特征值包含的角速度和運動時間進行運算得到球棒的旋轉角度；

角度判斷單元，用于判斷運算得到的所述旋轉角度是否處于預設的旋轉角度范圍，若為否，則濾除所述角度所在的揮棒特征值。

本公開的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

球棒的運動參數識別的實現過程中，通過裝設于球棒上的傳感器進行數據采集，獲得揮棒運動數據；從揮棒運動數據提取揮棒特征值；在提取的揮棒特征值中，濾除對應于無效揮棒動作的揮棒特征值，獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值；通過對應于有效揮棒動作的揮棒特征值計算有效揮棒動作的運動參數，由此提高運動參數識別的準確性，并且實現計算運動參數的方法簡化的效果。

應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性的，并不能限制本公開。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施例，并于說明書一起用于解釋本發明的原理。

圖1是根據一示例性實施例示出的一種球棒的運動參數識別方法的流程圖；

圖2是圖1對應實施例示出的在提取的所述揮棒特征值中，濾除對應于無效揮棒動作的揮棒特征值，獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值步驟在一個實施例的流程圖；

圖3是圖1對應實施例示出的在提取的所述揮棒特征值中，濾除對應于無效揮棒動作的揮棒特征值，獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值步驟在另一個實施例的流程圖；

圖4是圖1對應實施例示出的在提取的所述揮棒特征值中，濾除對應于無效揮棒動作的揮棒特征值，獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值步驟在另一個實施例的流程圖；

圖5是圖1對應實施例示出的通過對應于有效揮棒動作的揮棒特征值計算有效揮棒動作的運動參數步驟在一個實施例的流程圖；

圖6是圖1對應實施例示出的通過對應于有效揮棒動作的揮棒特征值計算有效揮棒動作的運動參數步驟在另一個實施例的流程圖；

圖7是根據一示例性實施例示出的一種球棒的運動參數識別裝置的框圖；

圖8是根據圖7對應實施例示出的動作濾除模塊在一個實施例的框圖；

圖9是根據圖7對應實施例示出的動作濾除模塊在另一個實施例的框圖；

圖10是根據圖7對應實施例示出的動作濾除模塊在另一個實施例的框圖。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例執行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

圖1是根據一示例性實施例示出的一種球棒的運動參數識別方法的流程圖。如圖1所示，該球棒的運動參數識別方法可以包括以下步驟。

在步驟110中，通過裝設于球棒上的傳感器進行數據采集，獲得揮棒運動數據。

其中，球棒上裝有用于進行數據采集的傳感器。隨著球棒所進行的運動，球棒上裝設的傳感器工作，以為運動的球棒采集數據。揮棒運動數據為裝設于球棒上的傳感器進行數據采集得到的球棒在揮棒運動過程中的運動數據。

在一個示例性實施例中，傳感器類型包括：三軸陀螺儀，三軸加速度傳感器，時間傳感器和三軸重力傳感器。與之對應的，傳感器采集到的揮棒運動數據包括：球棒在三軸上的角速度及其合量，球棒在三軸上的加速度及其合量，球棒的運動時間和球棒在三軸上受到的重力及其合量。

在球棒的運動參數識別過程中，通過球棒上的傳感器對球棒運動過程中的狀態進行數據采集，獲得揮棒運動數據，從而計算球棒的運動參數。所獲得的揮棒運動數據，將準確反映了球棒在運動過程中的狀態，并且由于傳感器在球棒運動時即開始進行自身的數據采集工作，因此，保證了球棒運動過程中的數據準確性和完整性。

在步驟130中，從揮棒運動數據提取揮棒特征值。

其中，揮棒特征值是計算球棒的運動參數所需的揮棒運動數據，揮棒特征值包括：球棒的角速度、球棒的加速度，球棒受到重力的垂直分量和球棒的運動時間中的一種或者任意組合。

當球棒開始揮動到停止，三軸陀螺儀旋轉角速度會逐漸變大然后又逐漸變小，同時三軸加速度大小也會相應變化，說明球棒有一個運動的過程。

提取揮棒特征值的目的是更有效的利用揮棒運動數據計算球棒的運動參數，簡化計算運動參數的方法。當球棒上的傳感器采集數據，獲得揮棒運動數據后，根據所需要計算球棒的運動參數，從揮棒數據中提取計算球棒運動參數所需的揮棒特征值。

在步驟150中，在提取的所述揮棒特征值中，濾除對應于無效揮棒動作的揮棒特征值，獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值。

其中，一組連續的揮棒特征值對應于一次揮棒動作，提取的特征值中，有對應于無效揮棒動作的，也有對應于有效揮棒動作的，對應于無效揮棒動作的揮棒特征值指這組特征值對應的揮棒動作為無效的揮棒動作，與之相對的，對應于有效揮棒動作的揮棒特征值指這組特征值對應的揮棒動作為有效的揮棒動作。

在提取的揮棒特征值中，包含無效揮棒動作對應的特征值，通過在提取的揮棒特征值中，判斷出對應于無效揮棒動作的特征值，并將無效揮棒動作的揮棒特征值濾除，從而得到對應于有效揮棒動作的揮棒特征值。

在步驟170中，通過對應于有效揮棒動作的揮棒特征值計算有效揮棒動作的運動參數。

其中，有效揮棒動作的運動參數為對應于有效揮棒動作的運動參數，需要運動揮棒特征值的數據進行相應的計算。

對應于有效揮棒動作的揮棒特征值中包含計算有效揮棒動作的運動參數所需的特征值，通過對有效揮棒動作的揮棒特征值進行相關計算，得到的結果即為有效揮棒動作的運動參數。

此實施例用于采集揮棒運動數據，從揮棒運動數據提取揮棒特征值后，計算出對應于有效揮棒動作的運動參數。

本發明的應用場景為棒球運動中的揮棒動作，所指的球棒為棒球棒。

圖2是根據一示例性實施例示出的對步驟150的細節進行描述。如圖2所示，該步驟150可以包括以下步驟。

在步驟151中，在角速度和/或加速度上進行揮棒特征值的變化量計算，揮棒特征值對應于一揮棒動作。

其中，提取的揮棒特征值包括角速度和/或加速度，并且對應于一揮棒動作，通過對揮棒特征值中的角速度和/或加速度進行計算，得到揮棒特征值的變化量。

在步驟152中，判斷計算得到的變化量是否超出限值，若為否，則濾除對應于揮棒動作的揮棒特征值，通過余下的揮棒特征值獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值。

其中，限值為預設的球棒進行無效揮棒動作時的揮棒特征值變化量的極限數值，即揮棒特征值變化量未超過該限值時，該揮棒特征值對應的揮棒動作為無效揮棒動作。超過判斷計算得到的變化量是否超出限值之前，對連續若干個點的變化量進行平均值計算，從而提高變化量的準確度。

當判斷計算得到的變化量未超出限值，即球棒進行的動作為無效揮棒動作時，濾除該無效揮棒動作對應的揮棒特征值，從余下的揮棒特征值中，獲取有效揮棒動作對應的揮棒特征值。

此實施例用于通過在角速度和/或加速度上進行揮棒特征值的變化量計算，濾除掉無效揮棒動作對應的揮棒特征值。

圖3是根據另一示例性實施例示出的對步驟150的細節進行描述。如圖3所示，在步驟151之前，該步驟150還可以包括以下步驟：

在步驟153中，根據揮棒特征值中的角速度和/或重力的垂直分量粗略屏蔽掉對應于無效揮棒動作的揮棒特征值。

其中，揮棒特征值包括角速度、重力的垂直分量和運動時間中的一種或者任意組合。在步驟151之前，根據揮棒特征值中的角速度和/或重力的垂直分量，粗略屏蔽掉對應于無效揮棒動作的揮棒特征值。

粗略屏蔽是指精度有限制的濾除無效揮棒動作的揮棒特征值的過程，角速度和/或重力的垂直分量可直接根據傳感器采集的數據得到，根據角速度和/或重力的垂直分量做粗略屏蔽的方法較為簡便。

在步驟154中，判斷揮棒特征值是否處于預設的閾值內，若為否，則濾除對應于揮棒動作的揮棒特征值，通過余下的揮棒特征值獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值。

其中，閾值為預設的球棒球棒進行有效揮棒動作時的揮棒特征值的極限數值，即當揮棒特征值未超過閾值時，該揮棒特征值對應的揮棒動作為有效揮棒動作。通過比較閾值與揮棒特征值中的角速度、重力的垂直分量和運動時間中的一種或者任意組合，判斷揮棒特征值是否處于預設的閾值內。

當揮棒特征值不處于預設的閾值內，即球棒進行的動作為無效揮棒動作時，濾除該無效揮棒動作對應的揮棒特征值，從余下的揮棒特征值中，獲取有效揮棒動作對應的揮棒特征值。

此實施例通過判斷揮棒特征值是否處于預設的閾值內，濾除掉無效揮棒動作對應的揮棒特征值。

圖4是根據另一示例性實施例示出的對步驟150的細節進行描述。如圖4所示，該步驟150還可以包括以下步驟：

在步驟155中，根據揮棒特征值包含的角速度和運動時間進行運算得到球棒的旋轉角度。

其中，通過運算揮棒特征值中的角速度對運動時間的積分，得到球棒的旋轉角度。

在步驟156中，判斷運算得到的旋轉角度是否處于預設的旋轉角度范圍，若為否，則濾除角度所在的揮棒特征值。

其中，預設的旋轉角度范圍為預設的球棒球棒進行有效揮棒動作時的旋轉角度范圍，通過比較運算得到球棒的旋轉角度和預設的旋轉角度，判斷運算得到的旋轉角度是否處于預設的旋轉角度范圍。

當運算得到的旋轉角度不處于預設的旋轉角度的范圍，即球棒進行的動作為無效揮棒動作時，濾除該角度所對應的揮棒特征值。

此實施例通過判斷運算得到的旋轉角度是否處于預設的旋轉角度范圍，濾除無效揮棒動作對應的揮棒特征值。

圖5是根據一示例性實施例示出的對步驟170的細節進行描述。如圖5所示，該步驟170可以包括以下步驟：

在步驟171中，在連續采集得到且對應于有效揮棒動作的揮棒特征值中，確定在角速度上的變化發生突變的揮棒特征值。

其中，有效揮棒動作對應的揮棒特征值是一組連續的特征值。在連續采集得到的對應于有效揮棒的揮棒特征值中，判斷對應于有效揮棒的揮棒特征值中的角速度變化量是否發生突變，當角速度的變化量遠大于該點之前的角速度變化量時，即判角速度變化量發生突變。若判斷結果為是，則確定在角速度上的變化發生突變的揮棒特征值。

在步驟173中，根據確定的揮棒特征值中的角速度和揮棒運動數據中的角速度初始值運算得到球棒運動的角速度差值。

其中，確定的揮棒特征值即為在角速度上的變化發生突變的揮棒特征值。通過計算在角速度上的變化發生突變的揮棒特征值中的角速度和該運動數據中角速度的初始值，得到球棒運動的角速度差值。

在步驟175中，通過角速度差值和預設的數據獲取時間間隔得到運動參數中球棒與棒球發生碰撞的時間。

其中，預設的數據獲取時間間隔即為球棒的運動開始之前，預設的球棒上的傳感器的數據獲取時間間隔，該時間間隔可根據實際需要進行調整。通過計算角速度差值和預設的數據獲取時間間隔的乘積，得到運動參數中的球棒與棒球發生碰撞的時間。

此實施例用于計算得到運動參數中的球棒與棒球發生碰撞的時間。

圖6是根據另一示例性實施例示出的對步驟170的細節進行描述。如圖6所示，該步驟170還可以包括以下步驟：

步驟177在步驟150之后執行，在步驟177中，從對應于有效揮棒動作的揮棒特征值得到球棒運動的最大加速度。

其中，在步驟177之前，進行平滑濾波處理，即計算多組有效揮棒動作的揮棒特征值中的球棒運動的加速度的平均值，該加速度的平均值重新構成對應于有效揮棒動作的加速度，從而減小球棒振動對加速度的影響。

平滑濾波處理之后，從對應于有效揮棒動作的揮棒特征值得到球棒運動的最大加速度。

在步驟179中，根據最大加速度和球棒質量獲得運動參數中球棒與棒球發生碰撞的力度。

其中，通過計算最大加速度和球棒質量的乘積，獲得運動參數中球棒與棒球發生碰撞的力度。

此實施例通過對最大加速度和球棒質量進行計算，獲得運動參數中球棒與棒球發生碰撞的力度。

圖7是根據一示例性實施例示出的一種球棒的運動參數識別裝置的框圖。該裝置執行圖1任一所示的球棒的運動參數識別方法的全部或者部分步驟。如圖7所示，該裝置包括但不限于：數據獲取模塊710，特征提取模塊730，動作濾除模塊750和動作濾除模塊770。

數據獲取模塊710用于通過裝設于球棒上的傳感器進行數據采集，獲得揮棒運動數據。

特征提取模塊730用于從揮棒運動數據提取揮棒特征值。

動作濾除模塊750用于在提取的揮棒特征值中，濾除對應于無效揮棒動作的揮棒特征值，獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值。

參數計算模塊770用于通過對應于有效揮棒動作的揮棒特征值計算有效揮棒動作的運動參數。

圖8是根據圖7對應實施例的動作濾除模塊在一個實施例的框圖。如圖8所示，該動作濾除模塊750包括但不限于：變化量計算單元751和限值判斷單元752。

變化量計算單元751用于在角速度和/或加速度上進行揮棒特征值的變化量計算，揮棒特征值對應于一揮棒動作；

限值判斷單元752用于判斷計算得到的變化量是否超出限值，若為否，則濾除對應于揮棒動作的揮棒特征值，通過余下的揮棒特征值獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值。

圖9是根據圖7對應實施例的動作濾除模塊在另一個實施例的框圖。如圖9所示，該動作濾除模塊750還包括但不限于：無效屏蔽單元753和閾值判斷單元754。

無效屏蔽單元753用于根據揮棒特征值中的角速度和/或重力的垂直分量粗略屏蔽掉對應于無效揮棒動作的揮棒特征值；

閾值判斷單元754用于判斷揮棒特征值是否處于預設的閾值內，若為否，則濾除對應于揮棒動作的揮棒特征值，通過余下的揮棒特征值獲得對應于有效揮棒動作的揮棒特征值。

圖10是根據圖7對應實施例的動作濾除模塊在另一個實施例的框圖。如圖10所示，該動作濾除模塊750還包括但不限于：角度運算單元755和角度判斷單元756。

角度運算單元755用于根據揮棒特征值包含的角速度和運動時間進行運算得到球棒的旋轉角度；

角度判斷單元756用于判斷運算得到的旋轉角度是否處于預設的旋轉角度范圍，若為否，則濾除角度所在的揮棒特征值。

上述裝置中各個模塊的功能和作用的實現過程詳見上述技術解決方案搜索應用的實現方法中對應步驟的實現過程，在此不再贅述。

應當理解的是，本發明并不局限于上面已經描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍執行各種修改和改變。本發明的范圍僅由所附的權利要求來限制。