差异性教学体育论文提纲

论文题目：基于Openpose的姿态匹配研究及其在体育教学中的应用

摘要：长期以来,中小学生体育学习和锻炼的情况不容乐观,尤其是课后体育基础动作学习和锻炼,由于缺乏便捷的动作评价途径,无法实现对众多学生课后体育学习情况进行有效评估。随着线上教学兴起,有效实现体育基础动作评价对完善体育教学评估具有现实意义,本文通过对基于Openpose的姿态匹配算法研究,提出一种利用人体骨骼点空间特征实现体育基础动作的姿态匹配算法,完成对动作评分并识别不达标动作中的偏差肢体,实现体育基础动作学习评价。本文提出体育基础动作的人体差异性姿态特征及抽取算法。该算法根据人体骨架空间的形状特点,抽取人体差异性姿态特征信息。利用Openpose获取骨骼点坐标数据并进行标准化处理,根据人体形态学空间几何关系抽取人体重心信息、人体肢体夹角信息作为基本人体姿态特征,结合脚方向、肩关节矢量和髋关节矢量抽取上下身肢体向量信息作为人体朝向信息,融合三种特征信息为人体差异性姿态特征,提高体育基础动作中姿态特征对相似动作区分度,用于体育基础动作姿态匹配。本文提出基于人体差异性姿态特征的DTW姿态匹配算法,实现姿态匹配并进行动作评价,主要思想是将待匹配视频帧和模板视频帧中的人体动作姿态特征作距离计算,改变DTW算法中的规整路径搜索条件并量化为评分,通过单调的最大匹配程度搜索原则实现帧序列的动态匹配,解决待匹配动作序列与模板动作序列长度不一致导致无法匹配的问题;定义肢体角度偏差因子并计算得到每个肢体夹角的偏差度,将偏差程度大于设定标准的肢体输出,识别出影响整体动作达标的偏差肢体,实现对体育基础动作的评价和结果反馈。本文基于上述研究设计智能的体育基础动作教学评价系统,将待匹配动作视频与模板库标准动作进行匹配,得到并反馈该动作的评价结果。教师通过系统获取众多学生动作学习情况,动作学习者通过系统反馈调整自己的动作,由此达到便捷的体育基础动作教学互动。

关键词：Openpose;姿态特征;姿态匹配;动作评价;体育教学

学科专业：计算机技术（专业学位）

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 智能体育发展现状

1.2.2 骨骼点数据获取

1.2.3 特征信息表达

1.2.4 姿态匹配

1.3 本文的主要工作

1.4 本文的组织结构

第2章 骨骼点数据获取及标准化预处理

2.1 Openpose简介

2.2 Openpose基本原理

2.3 Openpose速度测试

2.4 骨骼点数据处理

2.4.1 骨骼点坐标数据获取

2.4.2 基于骨架空间的坐标系重建

2.4.3 骨架坐标标准化处理

2.5 本章小结

第3章 基于骨骼点的差异性姿态特征抽取算法研究

3.1 人体姿态特征问题分析及差异性姿态特征抽取算法流程

3.2 人体姿态特征抽取算法实现

3.2.1 人体重心矢量角特征抽取

3.2.2 人体肢体夹角特征抽取

3.2.3 人体上下身朝向特征抽取

3.3 人体姿态特征融合及表示形式

3.4 实验结果与分析

3.5 本章小结

第4章 基于姿态特征信息的动作姿态匹配算法研究

4.1 体育基础动作介绍及问题分析

4.2 动作姿态视频序列长度不一致问题描述

4.3 基于姿态特征的DTW姿态匹配算法

4.3.1 基于姿态特征差异的DTW算法描述

4.3.2 基于姿态特征差异的DTW算法实现

4.3.3 错误肢体提取与标示算法

4.4 实验结果与分析

4.5 本章小结

第5章 体育基础动作教学评价系统的设计与实现

5.1 开发环境及系统设计

5.2 系统功能介绍

5.2.1 主要功能模块介绍

5.2.2 系统操作基本流程

5.3 模板动作录入流程

5.4 系统测试结果和分析

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢