排球拦网扣球动作双臂末端轨迹实时跟踪算法设计

摘要

针对排球运动员在拦网扣球时，上肢呈现湍流运动特征，手臂末端速度产生类似刺水现象中入水涡环的非稳态流体轨迹，导致难以捕捉排球运动员双臂末端位置，跟踪末端位置误差较大的问题，设计一种排球拦网扣球动作双臂末端轨迹实时跟踪算法。利用边界区域信息重构方法，确定动作视频中排球拦网扣球动作的起止帧。利用LM(Levenberg-Marquardt algorithm)算法，将起止帧图像中的双臂末端骨骼点间的欧拉角作为优化变量，捕捉排球运动员双臂末端位置。基于双臂末端位置捕捉结果，选取Mean Shift算法，通过衡量双臂末端轨迹跟踪的目标模型与候选模型的相似性，实时跟踪排球拦网扣球动作双臂末端轨迹。实验结果表明，该方法能精准跟踪排球拦网扣球动作的双臂末端轨迹，末端位置误差低于3 cm,跟踪速度高于30 f/s,能满足高速运动环境下的排球动作分析需求。

关键词

排球 / 拦网扣球动作 / 双臂末端 / 轨迹实时跟踪 / LM算法 / Mean Shift算法