高性能计算机应用 【学员分享】【工程与计算机】为游泳运动员打造智能教练

原标题：【学员分享】【工程与计算机】为游泳运动员打造智能教练

近年来，美国大学的计算机(Computer Science, CS)和电子工程(Electrical Engineering, EE)录取要求随着申请人数的增加逐渐水涨船高。但另一方面，国内的相关工程教育却基本是缺位的。为了弥补这种差距，陈欣老师在过去的几年里，通过我们的规划项目辅导了一批学员。通过身体力行的学习利用知识解决生活中的问题，他们走出了自己的舒适区。事实证明，学校对这份努力也是相当认可的。

为了帮助到更多的人，陈欣老师在此整理一些往年的成功项目经验，并同简化过的项目源代码一道与大家分享。希望能够抛砖引玉，给同学们一些思路和帮助，为之后的申请助一臂之力。毕竟短期看，CS/EE是在美国本土就业的捷径，能够较为迅速的收回教育投资；长远看，CS/EE的相关技能也能在诸多行业里起到点石成金之效。高性能计算机应用

问题

AADPS的一位学员是市游泳队的成员。她利用暑假时间在国家游泳集训中心给教练帮忙。日前，世界大多数国家都使用视频录像的方式分析游泳运动员的训练情况。诸如澳大利亚等发达国家已经启用了先进的智能教练系统，自动根据和可穿戴设备等实时得出训练数据和反馈。而中国目前还做不到这一点，需要人工来对视频进行标记。一些关键的节点和动作环节还需要一帧帧的慢进比对，是一项耗时耗力的工作。在这上面花了两三周之后，我们的学员感觉确实是一个挑战。

那么是否有更好的解决方案呢？

工具 C++语言

C++是一种通用编译型高级计算机语言，同时提供面向过程和面向对象的编程特性。C++保留了其前身C语言的绝大部分功能，因而提供了与底层硬件直接交互的手段。同时，其也是一门高效的现代编程语言，在桌面程序、服务器应用、高性能应用和大型游戏等方面均有用武之地。

OpenCV

OpenCV是一个原本由英特尔俄国研究中心开发的实时计算机图形学函数库。目前，OpenCV是最有影响力的跨平台开源图像处理工具，可以实现导航、人机交互、手势识别、增强现实、人脸识别、运动追踪等先进功能。

Microsoft Visual Studio

Visual Studio是微软公司的集成开发环境(integrated development environment)，用于Windows平台上的软件开发。目前，Visual Studio主要支持C++，C#，Visual Basic等语言的开发、调试和部署。Visual Studio为个人开发者提供免费的社区版本可供下载。

原理 RGB颜色空间与HSV颜色空间

我们都知道视频是一连串图片的组合，而图片是以矩形排列的一系列颜色点的组合，术语称为像素(pixel)。对于计算机而言，所有的信息都是以数值的形式存储的，像素也不例外。当然，事实上有至少一打不同的储存颜色的方案或模型，我们称之为颜色空间(color space)。

对于一般人而言，最好理解的颜色空间是RGB，即是红(Red)绿(Green)蓝(Blue)三原色的组合。我们所有电子设备的彩色显示屏也是基于这种原理工作的，通过三原色不同强度的搭配以组合出千变万化的色彩。但是对于计算机图形学而言，一个更方便的颜色空间是HSV，即色相(Hue)饱和度(Saturation)明度(Value)。色相是色彩的基本属性，直接对应着整个色谱。饱和度是指颜色的纯度，值越大颜色越纯，反之则变灰。明度是指色彩的明亮程度。下图的圆柱直观展示了HSV颜色空间。

通过一个不太复杂的算数公式，两个颜色空间可以互相转换。那么我们为什么在这里要用到HSV呢？如果掌握一些线性代数知识的话会能很方便的解释。事实上，RGB到HSV是一个线性空间的旋转，把本来均匀分布在三个通道中我们所感兴趣的颜色特征信息一一抽取出来，以方便我们更好的操控和处理。如果从实践出发来讲，我们需要利用OpenCV提供的滑块条(trackbar)来减小干扰并最大化覆盖识别区域。调整HSV是有很明确的顺序的，先调H就能迅速的定下大范围，然后再接着S和V。但是如果是RGB的话，基本上调哪个可能都差不多，这就不太方便了。

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/jisuanjixue/article-65927-1.html