電子教練實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的電子教練實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)包括：S1、獲取登錄用戶的身份信息，調(diào)取與用戶身份相匹配的運(yùn)動(dòng)方案；S2、從尚未執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息序列中，自首條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息開始引導(dǎo)用戶運(yùn)動(dòng)；S3、拍攝用戶運(yùn)動(dòng)圖像；S4、提取用戶當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)并與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)進(jìn)作比較，判斷兩者的差異是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；否則反饋給用戶動(dòng)作錯(cuò)誤提醒信息并執(zhí)行步驟S5；是則執(zhí)行步驟S6；S5、將當(dāng)前動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)信息反饋給用戶，引導(dǎo)用戶重做當(dāng)前動(dòng)作，然后執(zhí)行步驟S3；S6、判定當(dāng)前執(zhí)行的是否是最后一條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息，是則判定本次運(yùn)動(dòng)結(jié)束；否則返回執(zhí)行步驟S2。本發(fā)明方案可以對(duì)健身者運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)作進(jìn)行自動(dòng)比對(duì)和糾正，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)指導(dǎo)健身。
【專利說明】
電子教練實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及人機(jī)互動(dòng)領(lǐng)域，特別涉及一種電子教練實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活水平的逐步提高，人們?cè)絹碓街匾曌陨斫】?。其中，通過運(yùn)動(dòng)健身的方式來促進(jìn)身體健康是最根本的途徑。
[0003]與開展無序、無計(jì)劃性的自行健身相比，當(dāng)用戶在專業(yè)健身教練的指導(dǎo)下，開展針對(duì)性的健身活動(dòng)時(shí)，可以獲得更好的健身效果。但現(xiàn)有健身指導(dǎo)方式需要用戶到專業(yè)的健身房，通過與教練之間進(jìn)行面對(duì)面的交流，獲得健身指導(dǎo)，且存在以下不足:
(1)用戶在運(yùn)動(dòng)過程中無法隨時(shí)獲得教練的指導(dǎo)與督促；
(2)由于教練不是實(shí)時(shí)指導(dǎo)，用戶無法實(shí)時(shí)知道自己的動(dòng)作是否標(biāo)準(zhǔn)；
現(xiàn)有健身指導(dǎo)方式存在的不足，大大制約了人們參與健身活動(dòng)的積極性，因此，在健身活動(dòng)中，提供一種智能化的健身指導(dǎo)方式是有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種電子教練實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中無法實(shí)時(shí)開展健身指導(dǎo)，以及在運(yùn)動(dòng)中對(duì)運(yùn)動(dòng)者動(dòng)作是否標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)作出判斷的問題。
[0005 ]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電子教練實(shí)現(xiàn)方法，包括:
51、獲取登錄用戶的身份信息，調(diào)取與該用戶身份相匹配的運(yùn)動(dòng)方案;所述運(yùn)動(dòng)方案包括依序排列的各運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息；
52、從尚未執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息序列中，自首條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息開始引導(dǎo)用戶運(yùn)動(dòng)；
53、拍攝用戶運(yùn)動(dòng)圖像；
54、提取出拍攝到的用戶運(yùn)動(dòng)圖像中的當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)，將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)進(jìn)行比較，判斷兩者之間的差異是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；若否，反饋給用戶動(dòng)作錯(cuò)誤提醒信息并執(zhí)行步驟S5;若是，則執(zhí)行步驟S6;
55、將當(dāng)前動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)引導(dǎo)信息反饋給用戶，引導(dǎo)用戶重做當(dāng)前動(dòng)作，然后執(zhí)行步驟S3;
56、判定當(dāng)前執(zhí)行的是否是最后一條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息，若是，則判定本次運(yùn)動(dòng)結(jié)束;若否，則返回執(zhí)行步驟S2。
[0006]進(jìn)一步，每條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息內(nèi)包含了當(dāng)前動(dòng)作的允許重復(fù)次數(shù)，所述步驟S4中執(zhí)行步驟S6之前還包括:檢查用戶重復(fù)做當(dāng)前動(dòng)作的次數(shù)是否已達(dá)到預(yù)設(shè)的允許重復(fù)次數(shù)，若是，則判定用戶已執(zhí)行完畢本條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息，接著執(zhí)行步驟S6;若否，則執(zhí)行步驟S5。
[0007]進(jìn)一步，所述步驟S4中將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)進(jìn)行比較包括:
根據(jù)當(dāng)前動(dòng)作定出人體上的關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算出當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)中各關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度；
將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)中各關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)中相對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行比較。
[0008]進(jìn)一步，步驟S5中將當(dāng)前動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)引導(dǎo)信息反饋給用戶包括:播放視頻糾正出用戶當(dāng)前動(dòng)作錯(cuò)誤之處，并演示標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)。
[0009]進(jìn)一步，步驟S6中判定若本次運(yùn)動(dòng)結(jié)束之后還包括，對(duì)用戶該次運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行記錄以據(jù)此進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方案更新。
[0010]本發(fā)明還提供了一種電子教練實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括:
登錄單元，用于獲取登陸用戶的身份信息，并調(diào)取與該用戶身份相匹配的運(yùn)動(dòng)方案;所述運(yùn)動(dòng)方案包括依序排列的各運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息；
運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)單元，用于從尚未執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息序列中，自首條運(yùn)動(dòng)信息開始引導(dǎo)用戶運(yùn)動(dòng)；
拍攝單元，用于拍攝用戶運(yùn)動(dòng)圖像；
動(dòng)作判定單元，用于提取出拍攝單元拍攝到的用戶運(yùn)動(dòng)圖像中的當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)，將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)進(jìn)行比較，判斷兩者之間的差異是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；若否則反饋給用戶動(dòng)作錯(cuò)誤提醒信息并啟動(dòng)姿勢引導(dǎo)單元，若是則啟動(dòng)進(jìn)度單元；
姿勢引導(dǎo)單元，將當(dāng)前動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)引導(dǎo)信息反饋給用戶，引導(dǎo)用戶重做當(dāng)前動(dòng)作；進(jìn)度單元，判定當(dāng)前執(zhí)行的是否是運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)單元所發(fā)出的最后一條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息，若是則判定本次運(yùn)動(dòng)結(jié)束，若否則啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)單元以引導(dǎo)用戶繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。
[0011]進(jìn)一步，每條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息內(nèi)包含了當(dāng)前動(dòng)作的允許重復(fù)次數(shù)，所述電子教練實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)還包括一計(jì)數(shù)單元，所述動(dòng)作判定單元在啟動(dòng)姿勢引導(dǎo)單元之前先啟動(dòng)所述計(jì)數(shù)單元，
所述計(jì)數(shù)單元用于檢查用戶重復(fù)做當(dāng)前動(dòng)作的次數(shù)是否已達(dá)到預(yù)設(shè)的允許重復(fù)次數(shù)，若是，則判定用戶已執(zhí)行完畢本條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息，并啟動(dòng)進(jìn)度單元;若否，則啟動(dòng)姿勢引導(dǎo)單元。
[0012]進(jìn)一步，所述動(dòng)作判定單元包括:
關(guān)節(jié)點(diǎn)確定模塊，用于根據(jù)當(dāng)前動(dòng)作定出人體上的關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)；
旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算模塊，用于計(jì)算出當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)中各關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度;以及比較判定模塊，用于將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)中各關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)中相對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行比較，判斷差異值是否在預(yù)設(shè)的容錯(cuò)范圍內(nèi)。
[0013]進(jìn)一步，所述動(dòng)作判定單元包括錯(cuò)誤提示模塊，用于播放視頻糾正出用戶當(dāng)前動(dòng)作錯(cuò)誤之處。
[0014]進(jìn)一步，所述電子教練實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)還包括一記錄模塊，用于在進(jìn)度單元判定本次運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，對(duì)用戶該次運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行記錄以據(jù)此進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方案更新。
[0015]
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供的電子教練實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)，在獲取用戶身份信息后，調(diào)取出用戶匹配的運(yùn)動(dòng)方案，讓用戶根據(jù)運(yùn)動(dòng)方案做運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程中，采用圖像拍攝的方式，對(duì)用戶運(yùn)動(dòng)動(dòng)作與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作進(jìn)行比較，實(shí)時(shí)糾正不標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作。采用本發(fā)明方案，通過視覺識(shí)別的方式，為健身者提供了一名電子教練，可以對(duì)健身者運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)作進(jìn)行自動(dòng)比對(duì)和糾正，從而實(shí)時(shí)指導(dǎo)其按照運(yùn)動(dòng)處方開展健身活動(dòng)。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，其中:
圖1是本發(fā)明電子教練實(shí)現(xiàn)方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的流程圖；
圖2是本發(fā)明電子教練實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的模塊圖；
圖3是人體主要關(guān)節(jié)示意圖；
圖4a是人體左手部處于水平狀態(tài)的關(guān)節(jié)示意圖；
圖4b是人體左肘關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)后的關(guān)節(jié)示意圖；
圖5a是標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)下的太極起勢動(dòng)作的人體關(guān)節(jié)示意圖；
圖5b是用戶做太極起勢動(dòng)作的人體關(guān)節(jié)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018]
請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明電子教練實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括登錄單元1、運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)單元2，拍攝單元3，動(dòng)作判定單元4，姿勢引導(dǎo)單元5和進(jìn)度單元6，若有必要，還可以包括計(jì)數(shù)單元7。
[0019]請(qǐng)結(jié)合參閱圖1，用戶通過登錄單元I進(jìn)入電子教練實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。此時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行步驟SI，即
S1、獲取登錄用戶的身份信息，調(diào)取與該用戶身份相匹配的運(yùn)動(dòng)方案。
[0020]登錄單元I獲取用戶的身份信息，該身份信息包括用戶的身份證、人臉等可以區(qū)分用戶身份的信息。相應(yīng)的，登錄單元I可以是身份掃描器、人臉掃描器或者是多種身份信息掃描儀器的集成體。該身份信息已經(jīng)進(jìn)行過注冊(cè)和存儲(chǔ)，并在該用戶身份下，存儲(chǔ)有與其身份相匹配的運(yùn)動(dòng)方案。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在云端或本地服務(wù)器中。當(dāng)用戶通過身份證、人臉掃描等方式進(jìn)行登陸時(shí)，通過對(duì)獲取的身份證、人臉等身份信息與存儲(chǔ)的身份信息進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)身份后，調(diào)取出與該用戶身份相匹配的運(yùn)動(dòng)方案。該運(yùn)動(dòng)方案包括依序排列的各運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息。運(yùn)動(dòng)方案是針對(duì)用戶身體體質(zhì)狀況出具的針對(duì)性健身計(jì)劃，基于該健身計(jì)劃，分解生成各運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息。如該運(yùn)動(dòng)方案為完成一套四十二式太極拳鍛煉。經(jīng)過分解后，形成的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息為，“依次進(jìn)行如下動(dòng)作:起勢(并腳站立)一起勢(左腳開立)一起勢(屈膝按掌)一…….一收勢(分手下按)一收勢(收腳并立)”；又如該運(yùn)動(dòng)方案為劃船器鍛煉，鍛煉時(shí)長30分鐘。經(jīng)過分解后，運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息為，“依次進(jìn)行全身耐力鍛煉5分鐘(腿部伸直，腰部后仰，雙臂向兩側(cè)后劃)一…….一下半身爆發(fā)力鍛煉5分鐘(雙臂伸直后腰部后仰，雙腿彎曲蹬直)”。
[0021]在登錄單元I調(diào)取出登錄用戶的運(yùn)動(dòng)方案，用戶做好運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備后，系統(tǒng)執(zhí)行步驟S2，即
52、從尚未執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息序列中，自首條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息開始引導(dǎo)用戶運(yùn)動(dòng)。
[0022]根據(jù)登錄單元I調(diào)取出的登錄用戶的運(yùn)動(dòng)方案，運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)單元2從尚未執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息序列中，自首條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息開始引導(dǎo)用戶運(yùn)動(dòng)。以運(yùn)動(dòng)方案為“完成一套四十二式太極拳鍛煉”為例，若用戶已完成運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息中的“起勢(并腳站立)”動(dòng)作，則在尚未執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息序列中，首條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息為“起勢(左腳開立)”，則運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)單元2開始引導(dǎo)用戶做“起勢(左腳開立)”這一運(yùn)動(dòng)動(dòng)作。
[0023]在用戶根據(jù)運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)單元2引導(dǎo)做運(yùn)動(dòng)過程中，系統(tǒng)執(zhí)行步驟S3，SP
53、拍攝用戶運(yùn)動(dòng)圖像。
[0024]拍攝用戶運(yùn)動(dòng)圖像由拍攝單元3完成，該拍攝單元3可以是采用電荷耦合器件(CXD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)類型的圖像傳感器。
[0025]拍攝得到的圖像信息經(jīng)拍攝單元3傳輸給動(dòng)作判定單元4，此時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行步驟S4，即
54、提取出拍攝到的用戶運(yùn)動(dòng)圖像中的當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)，將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)進(jìn)行比較，判斷兩者之間的差異是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；若否，反饋給用戶動(dòng)作錯(cuò)誤提醒信息并執(zhí)行步驟S5;若是，則執(zhí)行步驟S6。
[0026]動(dòng)作判定單元4從拍攝單元3拍攝到的用戶運(yùn)動(dòng)圖像中提取出用戶當(dāng)前動(dòng)作，并將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)進(jìn)行比較，判斷兩者之間的差異是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。關(guān)于如何從運(yùn)動(dòng)圖像中提取出動(dòng)作姿態(tài)，在圖像處理領(lǐng)域已有成熟的技術(shù)方案，在這里不再贅述。
[0027]在闡述動(dòng)作判定單元4如何將提取出的用戶當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)進(jìn)行比較之前，先對(duì)人體的關(guān)節(jié)關(guān)系進(jìn)行說明，如圖3所示，人體的關(guān)節(jié)分為五大部分:
身體部:胯中、脊柱、肩中心、頭部，其中胯中為身體部的根關(guān)節(jié)。另外，胯中是脊柱的父關(guān)節(jié)，脊柱是肩中心的父關(guān)節(jié)，肩中心是頭部的父關(guān)節(jié)，即后面每個(gè)關(guān)節(jié)的父關(guān)節(jié)為前一個(gè)關(guān)節(jié);肩中心為左肩和右肩的父關(guān)節(jié)、膀中為左膀和右膀的父關(guān)節(jié)。
[0028]左手部:左肩、左肘、左腕，其中左肩為左手部的根關(guān)節(jié)，后面每個(gè)關(guān)節(jié)的父關(guān)節(jié)為前一個(gè)關(guān)節(jié)。
[0029]右手部:右肩、右財(cái)、右腕，其中右肩為右手部的根關(guān)節(jié)，后面每個(gè)關(guān)節(jié)的父關(guān)節(jié)為前一個(gè)關(guān)節(jié)。
[0030]左腿部:左膀、左膝、左踩、左腳，其中左膀?yàn)樽笸炔康母P(guān)節(jié)，后面每個(gè)關(guān)節(jié)的父關(guān)節(jié)為前一個(gè)關(guān)節(jié)。
[0031 ] 右腿部:右胯、右膝、右踝、右腳，其中右胯為右腿部的根關(guān)節(jié)，后面每個(gè)關(guān)節(jié)的父關(guān)節(jié)為前一個(gè)關(guān)節(jié)。
[0032]人體運(yùn)動(dòng)本質(zhì)上是各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，即各個(gè)關(guān)節(jié)相對(duì)于父關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)，以及胯中的位移。
[0033]父關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)帶著它的所有子孫關(guān)節(jié)(相對(duì)于父關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié))一起旋轉(zhuǎn)，而不會(huì)影響其它父關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn);關(guān)節(jié)的子孫關(guān)節(jié)作為此關(guān)節(jié)的一部分，若只是此關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，其子孫關(guān)節(jié)本身并不旋轉(zhuǎn)，其關(guān)系說明如下:
請(qǐng)參照?qǐng)D4a，以人體左手部動(dòng)作為例，此時(shí)左手部處于水平狀態(tài)，A點(diǎn)代表左肩，B點(diǎn)代表左肘，C點(diǎn)代表左腕。建立三維直角坐標(biāo)系，X軸沿左手部水平方向，Y軸為垂直左手部方向7軸為垂直XY平面方向。關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度用(x，y，z)表示，其中X，y，Z分別表示該關(guān)節(jié)相對(duì)于其父關(guān)節(jié)繞x、y、z軸的旋轉(zhuǎn)角度。在圖4a所示左手部處于水平狀態(tài)時(shí)，A、B、C三點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度信息分別為六(0，0，0)、8(0，0，0)、(:(0，0，0)。當(dāng)左手部由處于水平狀態(tài)進(jìn)行左肘旋轉(zhuǎn)，具體為左肘繞Y軸旋轉(zhuǎn)45度，繞Z軸旋轉(zhuǎn)45度后，如圖4b所示，則此時(shí)A、B、C三點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度信息分別變化為A(0，0，0)、B(0，45，45)、C(0，0，0)，即作為左肘子孫關(guān)節(jié)的左腕并不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
[0034]因此，動(dòng)作判定單元4將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)進(jìn)行比較，判定動(dòng)作是否符合要求，其基本原理是根據(jù)當(dāng)前動(dòng)作，定出人體上的關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)，然后檢測這些關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)的誤差是否在指定的容錯(cuò)范圍內(nèi)。因此，具體的，動(dòng)作判定單元4具體包括一關(guān)節(jié)點(diǎn)確定模塊(圖中未示出)，用于根據(jù)當(dāng)前動(dòng)作定出人體上的關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)；一旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算模塊(圖中未示出)，用于計(jì)算出當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)中各關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度；以及一比較判定模塊(圖中未示出)，用于將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)中各關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)中相對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行比較，判斷差異值是否在預(yù)設(shè)的容錯(cuò)范圍內(nèi)。
[0035]其中，檢測用戶動(dòng)作是否標(biāo)準(zhǔn)的算法公式如下:
公式中，P1.x、P1.y、P1.ζ:分別表示用戶動(dòng)作關(guān)鍵關(guān)節(jié)中第i個(gè)關(guān)節(jié)相對(duì)于其父關(guān)節(jié)繞X軸、y軸、Z軸的旋轉(zhuǎn)角度;T1.X、T1.y、T1.Z:分別表示標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作關(guān)鍵關(guān)節(jié)中第i個(gè)關(guān)節(jié)相對(duì)于其父關(guān)節(jié)繞X軸、y軸、ζ軸的旋轉(zhuǎn)角度;error表示用戶此動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的誤差;預(yù)先設(shè)定一表示允許的最在容錯(cuò)閾值，用Tolerance表示，則，如果error < Tolerance，則表明用戶動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作動(dòng)作間的誤差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，符合動(dòng)作要求;如果error >= Tolerance,則表明用戶動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作動(dòng)作間的誤差不在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，不符合動(dòng)作要求。
[0036]下面繼續(xù)以太極的起勢動(dòng)作為例，對(duì)判斷當(dāng)前動(dòng)作是否符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行說明。由于對(duì)如何從提取的人體姿態(tài)中，計(jì)算出各個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度信息，已有大量技術(shù)文獻(xiàn)公開，如微軟的Kinect技術(shù)，因此，該部分在這里不再贅述。
[0037]以檢測太極的起勢動(dòng)作中，左手部是否標(biāo)準(zhǔn)為例。關(guān)節(jié)點(diǎn)確定模塊定出左手部關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)為左肩、左肘和左腕，檢測時(shí)，只對(duì)該三個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度檢測。標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)下，如圖5a所示，左肩即圖中a點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度為(47.6,40.2,11.1),左肘即圖中b點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度為(-53.2，-20.7，-3.9)，左腕即圖中(:點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度為(4.3，-9.8，23.2);當(dāng)用戶做出的動(dòng)作如圖5b所示，旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算模塊分別檢測出左肩即圖中a’點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度為(28.8，22.1，2.5)，左肘即圖中b ’點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度為(-54.5,-20.2,-8.1),左腕即圖中c ’點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度為(21.9,8.5,30.8)；在經(jīng)過比較判定模塊的計(jì)算后，
左肩的誤差為:
sqrt((47.6-28.8)*(47.6-28.8)+(40.2-22.1)*(40.2-22.1)+(11.1-2.5)*(11.1-2.5))=27.4774
左肘的誤差為:
sqrt((-53.2+54.5)*(-53.2+54.5)+(-20.7+20.2)*(-20.7+20.2)+(-3.9+8.1)*(-3.9+8.1)) = 4.4249左腕的誤差為:sqrt((4.3-21.9)*(4.3-21.9)+(-9.8-8.5)*(-9.8-8.5)+(23.2-30.8)*(23.2-30.8))=26.5030
根據(jù)前文所述的檢測用戶動(dòng)作是否標(biāo)準(zhǔn)的算法公式，則用戶在做太極的起勢動(dòng)作時(shí)，就左手部動(dòng)作姿態(tài)，經(jīng)比較判定模塊計(jì)算出的用戶當(dāng)前動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)的誤差為:27.4774。同理，相繼求出用戶右手部，左腿部，右腿部以及身體部(根據(jù)動(dòng)作類型及嚴(yán)格程度的需要，選擇需要檢測的人體關(guān)節(jié)部分)的動(dòng)作誤差，然后與預(yù)設(shè)的容錯(cuò)值進(jìn)行比較，判斷用戶當(dāng)前動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)間的誤差是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0038]進(jìn)一步的，動(dòng)作判定單元4還包括一錯(cuò)誤提示模塊(圖中未示出)，該錯(cuò)誤提示模塊可以是一顯示器，用于播放視頻糾正出用戶當(dāng)前動(dòng)作錯(cuò)誤之處，除此，還可以顯示登錄用戶的運(yùn)動(dòng)方案，以及播放聲音和/或畫面的方式向用戶反饋動(dòng)作錯(cuò)誤提醒信息。
[0039]根據(jù)用戶當(dāng)前動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)相比后的判斷結(jié)果，系統(tǒng)分別作出不同處理:
(I)當(dāng)檢測出用戶當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)間的差異值不在預(yù)設(shè)的容錯(cuò)范圍內(nèi)，
即判斷出用戶當(dāng)前動(dòng)作不標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在反饋給用戶動(dòng)作錯(cuò)誤提醒信息后，執(zhí)行步驟S5，SP
55、將當(dāng)前動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)引導(dǎo)信息反饋給用戶，引導(dǎo)用戶重做當(dāng)前動(dòng)作，然后返回執(zhí)行步驟S2。
[0040]根據(jù)動(dòng)作判定單元4給過來的啟動(dòng)信號(hào)，姿勢引導(dǎo)單元5將當(dāng)前動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)引導(dǎo)信息反饋給用戶，引導(dǎo)用戶重做當(dāng)前動(dòng)作。
[0041]進(jìn)一步的，當(dāng)檢測出用戶當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)間的差異值不在預(yù)設(shè)的容錯(cuò)范圍內(nèi)，系統(tǒng)在執(zhí)行步驟S5之前還包括執(zhí)行步驟S41，即
S41、檢查用戶重復(fù)做當(dāng)前動(dòng)作的次數(shù)是否已達(dá)到預(yù)設(shè)的允許重復(fù)次數(shù)。
[0042]相對(duì)應(yīng)的，系統(tǒng)中的計(jì)數(shù)單元7，用于檢查用戶重復(fù)做當(dāng)前動(dòng)作的次數(shù)是否已達(dá)到預(yù)設(shè)的次數(shù)。當(dāng)檢測出用戶當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)間的差異值不在預(yù)設(shè)的容錯(cuò)范圍內(nèi)時(shí)，動(dòng)作判定單元4在啟動(dòng)姿勢引導(dǎo)單元5之前先啟動(dòng)計(jì)數(shù)單元7，對(duì)用戶重復(fù)做當(dāng)前動(dòng)作的次數(shù)是否已達(dá)到預(yù)設(shè)的允許重復(fù)次數(shù)進(jìn)行檢查。每條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息內(nèi)中可預(yù)先設(shè)置好當(dāng)前動(dòng)作的允許重復(fù)次數(shù)，當(dāng)用戶在重復(fù)做該動(dòng)作時(shí)，通過計(jì)數(shù)單元7的檢查，可以避免出現(xiàn)當(dāng)用戶重復(fù)當(dāng)前動(dòng)作始終無法達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)時(shí)，一直不停地重復(fù)當(dāng)前動(dòng)作而無法進(jìn)入下一條動(dòng)作的情況。這樣，即使用戶執(zhí)行某條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)無法達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)時(shí)，仍然可以繼續(xù)進(jìn)行下一條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)，做下一個(gè)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作，從而帶來更好的用戶體驗(yàn)。
[0043](2)當(dāng)檢測出用戶當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)間的差異值在預(yù)設(shè)的容錯(cuò)范圍內(nèi)，即判斷出用戶當(dāng)前動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行步驟S6，即
56、判定當(dāng)前執(zhí)行的是否是最后一條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息。若是，則執(zhí)行步驟S7;若否，則返回執(zhí)行步驟S2。
[0044]S7、判定本次運(yùn)動(dòng)結(jié)束。
[0045]根據(jù)動(dòng)作判定單元4給過來的啟動(dòng)信號(hào)，進(jìn)度單元6判定當(dāng)前執(zhí)行的是否是運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)單元4所發(fā)出的最后一條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息，若是，則判定本次運(yùn)動(dòng)結(jié)束。如當(dāng)用戶以符合要求的動(dòng)作姿態(tài)完成了四十二式太極拳運(yùn)動(dòng)方案中的最后一條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息“收勢(收腳并立)”動(dòng)作，則判定用戶已完成運(yùn)動(dòng)方案“完成一套四十二式太極拳運(yùn)動(dòng)”。相反的，若判定當(dāng)前執(zhí)行的不是最后一條指導(dǎo)信息，則啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)單元4以引導(dǎo)用戶繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，即從尚未執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息序列中，執(zhí)行首條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息。如當(dāng)前用戶以符合要求的動(dòng)作姿態(tài)完成了四十二式太極拳運(yùn)動(dòng)方案中的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息“收勢(分手下按)”動(dòng)作，此時(shí)，判定出當(dāng)前執(zhí)行并不是最后一條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息，尚未執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息序列中，還有“收勢(收腳并立)”這一條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息，因此，繼續(xù)引導(dǎo)用戶做“收勢(收腳并立)”這一動(dòng)作。
[0046]進(jìn)一步的，系統(tǒng)在執(zhí)行步驟S6中判定若本次運(yùn)動(dòng)結(jié)束之后還包括，對(duì)用戶該次運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行記錄以據(jù)此進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方案更新。
[0047]相對(duì)應(yīng)的，系統(tǒng)還包括一記錄模塊(圖中未示出)，用于在在判定用戶本次運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，對(duì)用戶該次運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行記錄，上傳到本地或云端服務(wù)器，對(duì)其運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行更新。
[0048]本發(fā)明提供的電子教練實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)，在獲取用戶身份信息后，調(diào)取出用戶匹配的運(yùn)動(dòng)方案，讓用戶根據(jù)運(yùn)動(dòng)方案做運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程中，采用圖像拍攝的方式，對(duì)用戶運(yùn)動(dòng)動(dòng)作與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作進(jìn)行比較，實(shí)時(shí)糾正不標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作。采用本發(fā)明方案，通過視覺識(shí)別的方式，為健身者提供了一名電子教練，可以對(duì)健身者運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)作進(jìn)行自動(dòng)比對(duì)和糾正，從而實(shí)時(shí)指導(dǎo)其按照運(yùn)動(dòng)處方開展健身活動(dòng)。
[0049]以上所述僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電子教練實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括: 51、獲取登錄用戶的身份信息，調(diào)取與該用戶身份相匹配的運(yùn)動(dòng)方案;所述運(yùn)動(dòng)方案包括依序排列的各運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息； 52、從尚未執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息序列中，自首條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息開始引導(dǎo)用戶運(yùn)動(dòng)； 53、拍攝用戶運(yùn)動(dòng)圖像； 54、提取出拍攝到的用戶運(yùn)動(dòng)圖像中的當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)，將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)進(jìn)行比較，判斷兩者之間的差異是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；若否，反饋給用戶動(dòng)作錯(cuò)誤提醒信息并執(zhí)行步驟S5;若是，則執(zhí)行步驟S6; 55、將當(dāng)前動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)引導(dǎo)信息反饋給用戶，引導(dǎo)用戶重做當(dāng)前動(dòng)作，然后執(zhí)行步驟S3; 56、判定當(dāng)前執(zhí)行的是否是最后一條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息，若是，則判定本次運(yùn)動(dòng)結(jié)束;若否，則返回執(zhí)行步驟S2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子教練實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，每條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息內(nèi)包含了當(dāng)前動(dòng)作的允許重復(fù)次數(shù)，所述步驟S4中執(zhí)行步驟S5之前還包括:檢查用戶重復(fù)做當(dāng)前動(dòng)作的次數(shù)是否已達(dá)到預(yù)設(shè)的允許重復(fù)次數(shù)，若是，則判定用戶已執(zhí)行完畢本條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息，接著執(zhí)行步驟S6;若否，則執(zhí)行步驟S5。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子教練實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S4中將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)進(jìn)行比較包括: 根據(jù)當(dāng)前動(dòng)作定出人體上的關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算出當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)中各關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度； 將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)中各關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)中相對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行比較。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子教練實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S5中將當(dāng)前動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)引導(dǎo)信息反饋給用戶包括:播放視頻糾正出用戶當(dāng)前動(dòng)作錯(cuò)誤之處，并演示標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子教練實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，步驟S6中判定若本次運(yùn)動(dòng)結(jié)束之后還包括，對(duì)用戶該次運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行記錄以據(jù)此進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方案更新。6.一種電子教練實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 登錄單元，用于獲取登陸用戶的身份信息，并調(diào)取與該用戶身份相匹配的運(yùn)動(dòng)方案;所述運(yùn)動(dòng)方案包括依序排列的各運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息； 運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)單元，用于從尚未執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息序列中，自首條運(yùn)動(dòng)信息開始引導(dǎo)用戶運(yùn)動(dòng)； 拍攝單元，用于拍攝用戶運(yùn)動(dòng)圖像； 動(dòng)作判定單元，用于提取出拍攝單元拍攝到的用戶運(yùn)動(dòng)圖像中的當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)，將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)進(jìn)行比較，判斷兩者之間的差異是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；若否則反饋給用戶動(dòng)作錯(cuò)誤提醒信息并啟動(dòng)姿勢引導(dǎo)單元，若是則啟動(dòng)進(jìn)度單元； 姿勢引導(dǎo)單元，將當(dāng)前動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)引導(dǎo)信息反饋給用戶，引導(dǎo)用戶重做當(dāng)前動(dòng)作； 進(jìn)度單元，判定當(dāng)前執(zhí)行的是否是運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)單元所發(fā)出的最后一條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息，若是則判定本次運(yùn)動(dòng)結(jié)束，若否則啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)單元以引導(dǎo)用戶繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子教練實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特性在于，每條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息內(nèi)包含了當(dāng)前動(dòng)作的允許重復(fù)次數(shù)，所述電子教練實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)還包括一計(jì)數(shù)單元，所述動(dòng)作判定單元在啟動(dòng)姿勢引導(dǎo)單元之前先啟動(dòng)所述計(jì)數(shù)單元，所述計(jì)數(shù)單元用于檢查用戶重復(fù)做當(dāng)前動(dòng)作的次數(shù)是否已達(dá)到預(yù)設(shè)的允許重復(fù)次數(shù)，若是，則判定用戶已執(zhí)行完畢本條運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)信息，并啟動(dòng)進(jìn)度單元;若否，則啟動(dòng)姿勢引導(dǎo)單元。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電子教練實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)作判定單元包括: 關(guān)節(jié)點(diǎn)確定模塊，用于根據(jù)當(dāng)前動(dòng)作定出人體上的關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)； 旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算模塊，用于計(jì)算出當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)中各關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度；以及 比較判定模塊，用于將當(dāng)前動(dòng)作姿態(tài)中各關(guān)鍵關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作姿態(tài)中相對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行比較，判斷差異值是否在預(yù)設(shè)的容錯(cuò)范圍內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電子教練系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)作判定單元包括錯(cuò)誤提示模塊，用于播放視頻糾正出用戶當(dāng)前動(dòng)作錯(cuò)誤之處。10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電子教練實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述電子教練實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)還包括一記錄模塊，用于在進(jìn)度單元判定本次運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，對(duì)用戶該次運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行記錄以據(jù)此進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方案更新。
【文檔編號(hào)】A63B24/00GK105903157SQ201610243003
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日
【發(fā)明人】羅合見, 師丹瑋
【申請(qǐng)人】深圳泰山體育科技股份有限公司