[发明专利]基于混合现实技术的实景骑行训练方法

说明书

一种基于混合现实技术的实景骑行训练方法，包括以下步骤：步骤1：实景障碍物检测；步骤2：实景路面分割；步骤3：路径规划；步骤4：路径拟合；步骤5：虚拟人物融合：虚拟人物融合利用虚拟人物的掩膜在图像上做高级图像融合，在多人联网比赛下，根据其余骑行者的距离参数来决定虚拟人物的位置和尺寸，并且根据路径拟合曲线方程的斜率来判断虚拟人物是否需要做出转弯动作。本发明将骑行用户的虚拟形象融入到实景视频中，并能够根据实景的路况信息，规划出虚拟人物的骑行路径，从而在实景视频中的虚拟人物模拟出在真实比赛场景骑行的过程，营造更加激烈的比赛氛围，使得骑行训练变得更有竞技性和趣味性。

技术领域

本发明涉及机器学习领域、图像处理领域以及视频控制领域，具体涉及基于混合现实技术的实景骑行训练方法。

背景技术

中国素有自行车王国之称，据中国自行车行业协会的统计，我国自行车保有量以4亿辆稳居世界首位，自行车企业数量的平均增长率约为7.4％，每年产量增长值约为7.8％。因此，我国自行车的保有量在一定程度上为自行车运动特别是自行车健身运动的发展奠定了良好的群众基础。同时，随着经济条件的不断提升，形形色色的健身运动已经普及到了家家户户，国人从未像现在这样关注自己的身体健康。以骑自行车这种简单、方便、绿色的方式来锻炼也越来越成为一种时尚健康的健身方式。

但是由于环境污染等原因，室外骑行时雾霾天气和寒冷空气会一定程度地损害骑友们的身体健康；而且糟糕的视线和道路条件也会带来一些安全隐患。这些都成了阻碍人们开展骑行运动的重要因素。因此，不受环境、天气、时间等骑行条件影响的室内骑行台就成为了广大骑友们的理想选择。

现在一般的固定式骑行训练台已经很常见，但他们大都是机械式的，功能比较单一。随着智能穿戴设备大量涌入国内市场，智能骑行这一理念也逐渐被大家所接受。将智能设备与普通骑行相结合的智能骑行平台，在重现真实路感的同时，实时监测心率、运动数据，从而使骑行更科学、更有趣。互联网背景下的全民骑行服务系统使得联网多人骑行竞技成为可能。骑友们随时可以自由组建车队在线上进行室内骑行比赛，也可以单独参加各大线上的自行车骑行竞赛，在进行室内健身的同时也能体会到体育竞技带来的快乐。现在人机交互技术在生活中已经得到了广泛的应用，其中处于研究前沿的混合现实技术正向生活中的各个领域渗透。在骑行训练系统中采用混合现实技术，将骑行用户虚拟形象与实景视频相融合，让骑行者身临实景风光之中，使骑行训练更具真实感和趣味性。

发明内容

为克服现有骑行训练系统的真实感和趣味性较差的不足，本发明设计了基于混合现实技术的实景骑行训练方法，将骑行用户的虚拟形象融入到实景视频中，并能够根据实景的路况信息，例如路面上的道路区域和出现在路面上的障碍物，规划出虚拟人物的骑行路径，从而在实景视频中的虚拟人物模拟出在真实比赛场景骑行的过程，营造更加激烈的比赛氛围，使得骑行训练变得更有竞技性和趣味性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于混合现实技术的实景骑行训练方法，包括以下步骤：

步骤1：实景障碍物检测：在实景视频中，会出现较多的障碍物，比如：行人、汽车、骑行者等，在做实景融合的过程中要做到对路面上出现的障碍物做出规避行为。利用KITTI、ImageNet、Pascal VOC这三个包含大量上述障碍物的数据集对神经网络进行训练，使训练后的神经网络能够对实景中的障碍物做出识别；

步骤2：实景路面分割：实景融合的过程中可融合的区域需要根据当前情景中的路面区域来决定。BDD、CityScapes中包含了路面分割的训练集，利用这两个训练集训练神经网络，使训练后的神经网络能够对实景中的路面进行分割；

步骤3：路径规划：经过步骤1和步骤2的处理之后，我们会得到可行驶的区域，然后结合A*算法做出路径规划；

步骤4：路径拟合：利用最小二乘法对路径规划得到的结果拟合，生成一条平滑的拟合曲线；