室外竞技状态下运动员姿态摄像测量及应用

为解决竞技状态下运动员三维姿态现场测量的需求,利用非接触式摄像测量方法和为冬季体育运动项目量身打造的专用观测设备,采集了8名跳台滑雪运动员在训练过程中的原始数据.通过深度学习的改进方法识别与定位运动员关节点的三维信息,进而开展了运动员姿态测量与动作分析研究,获得了起跳阶段运动员的起跳速度对飞行距离的影响及主要关节夹角的变化规律.研究发现起跳速度是影响飞行距离的重要因素,同时获得了起跳到飞行初始阶段肢体角度的变化规律.该方法和设备可为各类体育项目的运动员姿态及器械运动参数测量提供新的手段,其所获得的观测结果可为教练员指导运动员技术动作提供精细化的数据支持.

绳索摆角高精度视觉测量系统设计及其在悬吊式重力补偿系统中的应用

载人航天任务中,需要建设地面模拟微重力环境,用于航天员适应性训练。悬吊式重力补偿系统通过绳索悬吊受训者,利用绳索拉力平衡重力,模拟微重力环境。为保持绳索拉力与重力平衡,必须在受训者运动过程中控制绳索方向与重力方向相同,为此,需要实时高精度测量绳索在运动过程中的微小摆角,作为绳索方向控制系统的输入。本文设计实现了一种基于相机位姿估计的高精度绳索摆角实时测量系统,系统由固定于绳索下端点的智能相机和固定于绳索上端点的标志架组成。运动过程中,智能相机拍摄标志架,实时提取其合作标志并解算相机与标志架的相对位姿,进一步通过预先标定的标志架与绳索上端点、相机与绳索下端点的安装关系计算绳索上下端点的空间坐标,最终解算得到高精度的绳索摆角。实验结果表明系统能够以20Hz的测量频率得到误差在0.05°以内的绳索摆角数据。该系统结构紧凑,自主性强,可推广应用于工业控制和科研实验中的小摆角测量。