Система автоматического мониторинга физической подготовки учащихся на основе технологии Microsoft Kinect
- 1. Дипломная работа на тему: «Система автоматического мониторинга физической подготовки учащихся на основе технологии Microsoft Kinect» Руководитель дипломной работы: Сошников Дмитрий Валерьевич Дипломник группы 08-606: Королькова Виктория Викторовна 1
- 2. Радикальные инновации на уроках физической культуры Совместный проект с Государственным Университетом Физической Культуры, Спорта, Молодежи и Туризма при поддержке Департамента Образования 2 • Игрофикация • Постоянный мониторинг отслеживания результатов • Технологическая вовлеченность детей
- 3. Kinect 3
- 4. Постановка задачи Цель: создание оригинального программного обеспечения поддержки проведения уроков физической культуры с элементами игрофикации и непрерывным мониторингом; разработать методы отслеживания тестирующих упражнений; создать прототип системы автоматического мониторинга физической подготовки учащихся; реализовать комплекс физических упражнений в системе. 4
- 5. Подбор тестов Тест на быстроту: простая двигательная реакция. Тест на гибкость: наклоны вперед из исходного положения стоя. Тест на силовую выносливость: удержание рук в стороны с гантелями весом 500 г. Скоростное упражнение: бег на месте в максимальном темпе 10 секунд. Скоростно-силовое упражнение: прыжок в длину с места толчком двух ног. Скоростно-силовое упражнение: прыжок в высоту с места толчком двух ног. *Волков Л.В. Система управления развитием физических способностей детей школьного возраста в процессе занятий физической культурой и спортом - М.: Астрель, 2002. 5
- 6. Прыжок в длину. Простой метод расчета Когда пользователь принимает начальное положение, фиксируются начальные координаты ноги Ankle_right. Как только человек сделал прыжок, фиксируется его конечные координаты ноги. Расстояние прыжка 𝑆 есть разность конечных и начальных координат. 6
- 7. Прыжок в длину. Простой метод расчета. Проблемы Измерение получается неточным. Под ошибками выступают эффекты хаотического дрожания. Описанные эффекты возникают из-за недостаточно высокого разрешения сенсора, быстрого физического смещения пользователя в пространстве. 7
- 8. Прыжок в длину. Нахождение координат приземления по построению параболы 1. Когда пользователь принимает начальное положение, фиксируются начальные координаты ноги Ankle_right - 2. В прыжке, координаты траектории правой ноги сглаживаются фильтром Калмана или МНК. 3. Высчитывать конечные координаты траектории будем несколько раз в момент совершения прыжка по трем точкам точкам , выбранным в разные моменты времени и лежащим на траектории прыжка. 4. Значения координат приземления усредняются. 5. Расстояние прыжка 𝑆 есть разность конечных и начальных координат. 8
- 10. МНК Дана экспериментальная таблица. Нужно составить многочлен степени m: В точечном МНК строится функционал, наилучшим образом сглаживающий дискретную функцию в среднеквадратическом смысле: 10
- 11. Аппроксимация траектории во время прыжка в длину МНК Фильтр Калмана 11
- 12. МНК Фильтр Калмана 12 Аппроксимация траектории во время прыжка в длину . «Плохой прыжок»
- 13. Вычислительный эксперимент Простой алгоритм прыжка в длину. Данные получены при опробовании системы. 13 Количество прыжков Точные данные, (см) Рассчитанные данные, усредненное значение (см) Погрешность (%) 80 130 147,3 13,3 90 100 123 23
- 14. Вычислительный эксперимент 14 Точный результат, (см) Метод с МНК, (см) Метод с фильтром Калмана, (см) Погрешности (%) 100 105 97 5% и 3 % 122 130 128 6 и 4 % 70 84 79 20 и 12 %
- 15. Для системы нужно: cенсор Kinect for Windows или Kinect for Xbox 360 большой экран (дисплей телевизора) ноутбук с ОС Windows и Kinect SDK резиновый коврик 15
- 18. 23
- 20. Результаты Предложены метод отслеживания и расчета для ряда физических упражнений с использованием фильтра Калмана и МНК, позволившие приблизить результат к точному. Проведен эксперимент, показавший результаты с достаточной точностью. Создан прототип системы мониторинга для уроков физкультуры в младших классах, включающий комплекс упражнений, позволяющих определять развитие таких физических качеств как быстроту, силу, гибкость и теоретические знания. 25
- 21. 26