基本信息

第一作者姓名：葛蓓尔

性别：女

民族：汉族

第一作者学校：上海市实验学校

第一作者人所在年级：八年级

第一作者人所在年级：

性别：

民族：

第二作者人所在学校：

第二作者人所在年级：

辅导教师姓名：裴明

作品摘要

*主要特征：

针对太极拳爱好者练习时不知定势动作是否标准的问题，设计一种可以给动作打分的智能音箱。用音箱上的摄像头和树莓派卡片电脑，采用姿态识别算法与标准动作数据对比，在屏幕显示分数，达到帮助改进动作准确度的目的。

*主要用途：

既可以播放音乐还能为动作打分，使太极拳练习更加精确与安全。能够录入多种派系太极拳定势。电子分数显示屏在不影响公共环境的前提下实现提示分数。既增加练习效率，也节约调整动作的精力，还能加快太极拳广泛推广。

*与人工智能的相关性说明：

1. 利用树莓派和MediaPipe实现了姿态识别

2. 完成几个常见定势的关节姿态特征库的建立

3. 能够利用音箱上的摄像头实时为练习者打分

4. 便于携带，可进行蓝牙音乐播放，适合户外场景

作品说明

*构思形成：

自小学习太极拳的经历：在拳师指导下进行姿势修正，受场地时间限制，而自行练习存在受伤隐患。希望设计一款既可以播放背景音乐，还能为动作打分的智能音箱，提高日常练习精准度与安全性，助力太极拳非遗推广和传承。

*设计过程：

1.硬件：用3D建模设计外观，用蓝牙音响、摄像头、树莓派电脑、屏幕和储能电源组装，通过Python设计操作界面

2.软件：摄像头捕捉练习者图像，用MediaPipe软件包对已经过OpenCV处理的图像进行姿态识别，计算4个角度数据与已建立的定势标准数据库做对比，根据差值进行打分显示

3.测试：经过定势数据正确性、动态视频匹配性及整体可用性测试，在单人情况下，可以连续实时完成定势各个阶段的识别与打分

*演示效果：

1.打开音箱播放音乐，点击屏幕启动摄像头和程序，进行习拳者图像摄入与处理，对摄像头捕获的视频进行姿态识别。

2.完成后会得到图像中人体的32个关键点的位置，根据选定的左右手肘部位置，左右脚膝盖部位置，计算出这4个角关节的角度。

3.这4个关节的角度与标准定势的角度数据进行比对，根据差值的多少进行打分，显示到屏幕上，分值越高姿势越标准。

4.练习者连续完成动作，并根据分值修正姿势。

*优点：

1.经测试，在单人情况下，可以连续实时完成定势各个阶段的自动识别和打分，为太极拳的练习增添乐趣，给出提高水平的方向。

2.经查新，目前涉及能为太极拳定势打分的智能音箱的专利和文章，尚未见报道

*还需进一步研究的问题：

1. 可增加更多太极拳派系的更多数量的定势；

2. 可增加侧面姿势标准库数据解决拍摄角度问题；

3. 仅选取了4个关节的角度进行比对，可增加更多关节；

4. 改进为从音箱自带的电源取电，增加可携带性。

作品图片