【摘要】：游泳是一項歷史悠久的體育項目,在群眾體育和競技項目中占據(jù)著重要地位,是我國體育強國戰(zhàn)略的重要組成部分。當(dāng)前,群眾性的游泳健身運動面臨著公共水域水質(zhì)污染和安全隱患,及室內(nèi)泳池容量不足、衛(wèi)生狀況堪憂等問題。競技游泳項目雖然可使用游泳模擬器進行訓(xùn)練,但從科學(xué)訓(xùn)練的角度仍存在運動姿態(tài)評判困難和真實感欠缺的問題�；谏鲜霈F(xiàn)狀,課題將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入到游泳項目中,研制開發(fā)了一種虛擬游泳訓(xùn)練模擬裝置,論文主要工作包括:1、總體方案。針對虛擬游泳訓(xùn)練模擬裝置的技術(shù)和應(yīng)用需求,確定了裝置總體設(shè)計方案。從保證模擬虛擬游泳的舒適性和安全性角度出發(fā)進行支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計安裝和強度校核;從頭位檢測和虛擬環(huán)境呈現(xiàn)的要求出發(fā)進行硬件設(shè)計與選擇,包括定位球組設(shè)計、攝像頭選擇和VR頭顯選型;從實現(xiàn)自然人機交互方式的要求出發(fā)進行頭位檢測程序和虛擬場景程序的軟件功能設(shè)計。2、位姿檢測方法。確定了采用解Pn P問題的圖像處理方法獲取位姿數(shù)據(jù)的方案。首先研究了用于獲取攝像頭參數(shù)的張正友標(biāo)定法;其次針對運動圖像中有效信息占比小的特點,研究了目標(biāo)識別方法,分析了LBP、Haar和HOG圖像特征的原理,提出利用級聯(lián)Adaboost分類器進行多尺度滑動檢測,提取定位球組所在區(qū)域的方法;最后,研究了用于確定坐標(biāo)對應(yīng)關(guān)系的顏色識別方法和計算特征點圖像坐標(biāo)的形態(tài)學(xué)濾波及斑點檢測方法。3、頭位檢測軟件。運用張正友標(biāo)定法進行了攝像頭標(biāo)定,運用重投影方法獲取了當(dāng)前攝像頭在固定地面坐標(biāo)系中的位姿。基于Open CV進行了分類器訓(xùn)練,并對采用不同特征的分類器進行性能對比試驗,最終選擇了使用HOG特征的級聯(lián)Adaboost分類器進行目標(biāo)區(qū)域識別�；赩isual Studio 2010開發(fā)環(huán)境,實現(xiàn)了位姿檢測算法并開發(fā)了頭位檢測程序。4、虛擬環(huán)境軟件�；赨nity3D軟件,開發(fā)了虛擬場景程序,搭建了初始菜單場景和虛擬游泳場景,編寫C#腳本實現(xiàn)了數(shù)據(jù)收發(fā)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和視場更新的功能,并最終部署在VR頭顯中的Android手機上。5、實驗與測試。設(shè)計并進行了實時性測試和準確性實驗,對實驗數(shù)據(jù)進行了分析,驗證了虛擬游泳訓(xùn)練模擬裝置中視場更新的實時性和頭位檢測的準確性。本課題研發(fā)的虛擬游泳訓(xùn)練模擬裝置可以仿真實景游泳運動環(huán)境,并基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供全真的游泳運動實感體驗,不僅安全,且兼具實時性、交互性和舒適性。在為群眾性的游泳健身項目引進全新運動模式的同時,還能提升競技游泳項目的科學(xué)訓(xùn)練水平,對于提升虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的社會認可度也具有重要價值。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.9;G861.1
【圖文】：

不僅能為群眾性的游泳健身項目引進全新運動模目的科學(xué)訓(xùn)練水平，同時對提升虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的社會認可度具研究現(xiàn)狀泳國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和 Coiffet 將虛擬現(xiàn)實的重要特性歸納為“3I”，即沉浸性(Immn)和想象性(Imagination)[9]。在對虛擬游泳方案的研究中，“3I擬游泳體驗、與虛擬游泳環(huán)境的自然交互方式和可自由定義游泳方案成功與否需要從沉浸性、交互性和想象性三個方面不少研究者對虛擬現(xiàn)實技術(shù)和游泳運動的融合做出了探索，紹了與歐洲里斯本海洋館對應(yīng)的虛擬海洋館。該虛擬海洋館其立體投影系統(tǒng)通過一個 12 平方米的屏幕作為電腦生成的者在正確的視角下通過偏振眼鏡可以觀察到立體影像，并且者選擇的不同選項展示多種海底景象和海洋生物。

圖 1-2 Takala 虛擬水族館15 年 3 月，美國 Remotte 公司在 KickStarter 上對水下虛擬現(xiàn)實頭盔 Nau籌。NautilusVR 操作方式與 GoogleCardboard 類似，需要將手機作為顯示卡槽中。所不同的是，NautilusVR 頭盔的卡槽封口以特殊防水材料制成，防霧系統(tǒng)和水下呼吸系統(tǒng)。用戶可以佩戴 Nautilus VR 在水下體驗世界各洋景觀。

圖 1-2 Takala 虛擬水族館2015 年 3 月，美國 Remotte 公司在 KickStarter 上對水下虛擬現(xiàn)實頭盔 Nautilus VR發(fā)起眾籌。NautilusVR 操作方式與 GoogleCardboard 類似，需要將手機作為顯示屏插入專門的卡槽中。所不同的是，NautilusVR 頭盔的卡槽封口以特殊防水材料制成，且配有專門的防霧系統(tǒng)和水下呼吸系統(tǒng)。用戶可以佩戴 Nautilus VR 在水下體驗世界各地的河流、海洋景觀。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 江茹莉;牛健壯;呂鑫;;體感交互技術(shù)在高校游泳教學(xué)中的研究[J];人力資源管理;2015年05期

2 湯勇;顧宏斌;張叢U

本文編號：2784587