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基于人工智能的视频运动比对分析教学平台
2018-02-08 16:38:38 来源: 作者: 【 】 浏览:12414

第七届大赛--A组赛题


赛题名称: 基于人工智能的视频运动比对分析教学平台

组类:  A 本科及以上   

赛题简介:介绍整个赛题的思路和整体要求

思路: 
     
随着计算机软硬件以及互联网的飞速发展,计算机视觉在各个领域得到了广泛的关注。其中,视频中的人体动作识别技术已经在安防和监控等领域具有重要作用,同样也可以在视频教学中得到很好地应用。

传统视频教学以单纯的灌输式知识讲解为主,无法了解学习者对于知识掌握情况,这种问题在涉及到动作的教学中就更加突显。我们应用人工智能技术对视频中的人物动作进行特征提取,通过摄像头捕捉用户学习画面,将教学视频与用户学习动作进行比较,就能对用户学习效果进行评估,根据评估结果能够更好的指导用户进行学习。
  整体要求: 
       基于人工智能的视频运动比对分析教学平台,主要是以人工智能算法为依托,通过设备自带摄像头采集用户动作,以视频中动作为判定标准,实现人物动作与视频动作的相似度识别。本课题中使用的教学视频与动作相关,比如动作教学、运动健身、动作游戏类等不同资源,实现丰富的教学或者娱乐的互动方式;同时为了增加平台娱乐性,可增加课程大厅、会员管理、积分管理、第三方分享等娱乐功能。

赛题业务场景:描述赛题相关的真实企业业务背景。从真实场景中,适当简化或者提炼出适合比赛的赛题场景

在目前普遍的视频教学中,特别是针对运动类型的教学,如Keep,采用传统的讲解式教学效果不理想,针对这类教学采用面对面的教学方式是常见的,现在应用图像处理技术,能够让视频与学习者进行实时的动作比对和互动,达到与视频进行面对面学习的效果。这样学习者只需要在摄像头前模仿视频中的动作,运用图像处理算法对视频进行特征检测和识别,实时的反馈给学习者相似度和学习建议,就可以达到在学习中与学习者互动的效果,本赛题就是基于此技术开发视频教学平台。

 基于人工智能的视频运动比对分析教学平台,我们选定运动健身作为应用场景。通过系统预先初始化的运动视频,用户选择该项目后,系统将播放视频,用户在摄像头前做出相同动作,系统实时计算相似度,在运动结束后做出总体评价。具体功能具有以下特点:

1)基于设备自带摄像头即可应用,无需另外购置其他设备,携带使用方便;

2)课程资源管理:管理员可通过后台发布运动视频教学课程,可以进行分类、标签、推荐、特征学习与标定等其他操作,这将是用户选择运动项目的基础和特征匹配的标准。

3)视频播放:用户选定运动项目后,系统将进入到运动环节,该界面将自动播放用户当前选定的教学视频。

4)动作识别:通过摄像头捕捉用户动作,对用户动作进行检测和识别,包括上肢动作和下肢动作,并在视频播放界面能显示动作轨迹,并实时显示与视频内容的拟合影像。

5)相似度识别:在对用户动作识别的基础上,需要将视频动作作为标准,用户动作作为样本,实时进行相似度计算并显示,完成后对项目整体情况进行相似度计算和评价。

6)教学平台:基于上述核心技术,在教学的同时也可以赋予系统更多的管理功能和娱乐属性,比如:运动分享、评论、积分等其他互动娱乐方式。

7)数据统计与分析:将用户产生的学习数据和运动数据,首先是对这些数据进行统计,得到用户总体运动报告;其次通过用户在平台的长期活跃数据,对用户兴趣进行挖掘,能够产生用户特征画像,以及平台活跃的用户群体的特征画像。

功能性需求

主要是实现三个方面的功能:一是通过摄像头捕捉的用户动作及轨迹,在教学视频播放时同步显示用户动作轨迹和实时相似度;二是开发娱乐平台,包含资源管理、用户管理、运动管理等功能模块;三是针对系统用户产生的运动数据,能够分析用户兴趣爱好。系统应具备以下功能:

(1)动作识别引擎

使用设备自带Webcam摄像头捕捉用户运动画面,实现人物动作识别,并可在教学视频上显示动作轨迹。(15分)

(2)动作判定

预先录制运动教学视频,如广播体操、太极拳等,用户在摄像头前模仿运动,平台实时给出相似度,并在教学视频上显示拟合影响,最后对整体效果进行判定。(20分)

(3)教学平台

实现基于摄像头的互动教学,可自行创意,但是需与用户运动结合。基本功能包括:一是教学互动大厅,可动态增删运动教学课程;二是运动记录(单条明细基本数据包括:运动次数、有效时间、运动时间、卡路里消耗量、评分),实现运动照片和视频录制并压缩上传到后台,同时也可以进行分享;四是用户可对课程进行分享、评论、评分功能,总体评价作为课程排序依据之一。(15分)

(4)娱乐游戏

    实现基于摄像头的以动作识别为基础的娱乐游戏,每实现一个得3分,最多得15分(15分)

(5)数据管理

对于用户学习记录数据,可实现多级数据权限,比如省市区区域级别。同时也可以按个人、用户组、区域、运动项目统计运动数据,并进行自定义时间区间的对比。根据用户在平台使用时间、使用周期、课程类别等其他数据进行分析,分析用户爱好特征及人群划分。(10分)

非功能性需求

(1)人机交互界面友好,操作简单、易用。(5分)

(2)如果是BS架构或者H5混合开发,页面支持响应式,对移动端设备(手机、平板)有很好的支持。(5分)

(3)开发文档完整性。(5分)

(4)对于视频的特征检测、识别和比对算法能跨平台,同时支持Windows、Android、IOS平台,并且在各个平台上有比较好的性能表现(10分)

附加分:

 (1)教学视频以动画角色实现的加10分;动画角色可动态更换的加10分。

 (2)其他创新或创意功能(20分)

其他限制条件:开发环境、实验平台、开发语言、数据库、编译器等限制条件(请尽量明确)

开发环境:不限

开发语言:不限

数据库:不限

 

测试数据或平台:提供给参赛者的测试环境和测试数据。(可提供电子档)

测试环境:Windows 7及以上、Android5.0及以上或IOS10及以上,测试机器带摄像头

测试数据:

(1)单个动作判定:主要含四肢、头部及躯干六个部分的动作识别,如左臂抬起、左臂放下、头部抬起、右脚跨出等,需精准识别和描述;

(2)组合动作判定:同时做出四肢及头部组合动作,系统给出动作描述;

(3)测试视频:以第三套全国小学生广播体操 希望风帆为参考视频,用户在摄像头前根据视频做出动作,系统实时给出相似度判断。

开发所需设备及设备指标需求说明

图像采集设备:通过设备自带的摄像头采集,不允许使用深度摄像头或体感设备。

其他要求

提交相关文档: 

1.需求规格书:详细描述课题的功能与非功能需求;  

2.系统设计说明书:详细描述软件的架构、设计理念、算法思路等;  

3.测试文档:描述测试环境的搭建、准备的测试数据、测试方法等;  

4.程序源代码:指未编译的按照一定的程序设计语言规范书写的程序代码,包括代码结构说明书。  

评分标准: 

评分以综合方案技术可行性、功能性要求的实现程度和非功能性要求的实现程序三个方面进行。分别占总分值的20%,40%,40%。既要考虑系统解决思路的方向性,也要考虑实现过程中的可实现性以及对技术方案的先进性。


word版赛题下载

基于人工智能的视频运动比对分析教学平台.doc


答疑QQ群:366515229





关键字: 责任编辑:cnsoft
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