基于图像识别技术的高尔夫挥杆动作分析仪的研制

论文摘要

在进行高尔夫挥杆动作分析的过程中,依赖于现代数字图像处理技术打造的分析系统发挥着越来越重要的作用。它作为一种辅助教学手段,因其直观、迅速等特点,能很好地克服传统高尔夫教学的弊端,帮助学习者快速掌握挥杆要领,并获得越来越多高尔夫爱好者的重视。由于高尔夫挥杆动作独特的运动方式,对挥杆过程中识别、检测与分析技术的研究呈现出巨大的潜力。本文在视频采集与视频处理的基础上,利用图像识别技术开发研制了一套高尔夫挥杆动作分析仪系统。该系统通过前端摄像头与采集卡将高尔夫挥杆动作视频采集录制到指定文件中,在对视频进行基本回放对比的过程中添加多种画线分析工具,利用图形与线条对动作视频进行辅助分析。在基本视频采集分析功能能够满足高尔夫教学的需求基础上,本文研究了一套图像识别算法,利用背景差法通过将捕捉到的图像序列进行灰度化、边缘提取、中值滤波、二值化等处理,最终得到挥杆过程的运动轨迹；利用帧间差法对比前后两帧的变化趋势,判断挥杆过程中身体指定部位是否移动并报警提示。该分析仪系统能够帮助高尔夫练习者纠正挥杆动作,配合后期开发的人机界面和简单文件管理模块,使高尔夫教学更加直观化。系统经过大量的现场实验,达到高尔夫教学使用的要求。论文首先概述了本课题提出的背景以及国内外的研究现状,对视频采集技术以及数字图像处理技术做了简要介绍。然后提出了整个分析仪系统的总体设计和软硬件结构,在此基础上详细论述该系统各模块开发研制的基本情况及过程。其后又重点介绍了运动检测技术在该分析仪系统中的具体运用与实现。最后,对该系统进行了调试与分析,总结全文并对系统的开发前景做出展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 课题的国内外研究现状
• 1.3 本论文的研究内容与结构安排
• 第2章 关键技术介绍
• 2.1 DirectShow技术基础
• 2.1.1 DirectShow技术简介
• 2.1.2 DirectShow系统功能及框架
• 2.1.3 Filter Graph的构建原理
• 2.2 数字图像处理技术
• 2.2.1 数字图像处理技术基础
• 2.2.2 图像识别技术
• 2.2.3 运动检测方法综述
• 2.3 BMP文件格式
• 第3章 分析仪系统的总体设计
• 3.1 系统的需求分析
• 3.2 系统的结构设计
• 3.2.1 系统硬件的选择
• 3.2.2 系统软件开发平台与开发工具的选择
• 第4章 分析仪系统软件的设计与实现
• 4.1 分析仪的软件总体设计
• 4.2 分析仪系统软件的实现
• 4.2.1 视频采集模块
• 4.2.2 视频处理模块
• 4.2.3 辅助分析模块
• 4.2.4 非标动作识别与报警模块
• 4.2.5 杆头识别与跟踪模块
• 4.2.6 运动轨迹提取模块
• 4.2.7 文件管理的实现
• 4.2.8 人机界面的开发
• 第5章 分析仪中运动检测技术的实现
• 5.1 运动目标检测方案概述
• 5.2 图像的灰度化
• 5.3 图像的目标分割
• 5.4 图像的中值滤波
• 5.5 图像的二值化
• 5.6 图像运动区域的叠加
• 5.7 分析仪系统中运动轨迹提取的实现
• 第6章 系统的调试与实际运行结果分析
• 6.1 系统调试
• 6.2 系统实际运行结果与分析
• 第7章 结束语
• 参考文献
• 致谢