基于四元数的滑雪运动员姿态检测算法

钟晓婉，匡 军，韩冬桂, 刘 芳，燕 怒

(武汉纺织大学机械工程与自动化学院，武汉 430200)

随经济发展，滑雪参与人数呈指数增长，滑雪受伤人数呈递增态势[1]，即使是专业国家滑雪集训队运动员，其损伤比例也居高不下[2]。因此，亟需一种专用设备对滑雪运动过程人员姿态实时监测。以提升滑雪人员训练质量并提供相应安全防护。

目前人体姿态研究主要分为：视觉图像识别与惯性传感器数据分析[3-6]。季刚等[7]提出基于图像分析的运动员姿态分析模型，利用多特征光流跟踪运动员关节点。赵从英[8]利用体育场馆监控设备采集图像，提出基于加权量化矩阵方法得到运动员技术姿态的特征向量，实现运动员姿态判断。图像识别可在固定场景有效完成姿态检测目的，精准评价动作标准程度[9]。但视觉法对应用场所有所限制，跳台滑雪属于高速、不固定场所及场景复杂的运动，视觉法对滑雪运动员姿态判断受限较大，检测精度及效率不足。

利用多类传感器，并依靠数据算法还原运动过程是目前广泛应用的一种采集、监控物体位姿的技术手段，并已在智能手环、跌倒检测、飞行器控制等领域使用[10-11]。曾亿山等[12]利用六轴传感器通过动态事件规整算法识别四肢动作，实现对婴儿爬行动作的识别和姿态检测，同时实现对动作的判断与预测。李元良等[13]利用MEMS传感器采集运动员持拍手臂加速度、角速度等数据，通过反向传播(back propagation,BP)神经网络算法实时输出动作识别结果，实现了对乒乓球等球类运动多达7种动作识别及成绩统计，该方法对提升运动成绩统计效果显著。……