一種基于智能手環(huán)的泳姿識(shí)別方法和基于智能手環(huán)的運(yùn)動(dòng)方案的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種基于智能手環(huán)的泳姿識(shí)別方法和基于智能手環(huán)的運(yùn)動(dòng)方案，能夠識(shí)別自由泳、蛙泳、仰泳、蝶泳四種常見(jiàn)泳姿。以貝葉斯分類(lèi)算法為基礎(chǔ)，根據(jù)不同種類(lèi)的泳姿，智能手環(huán)檢測(cè)出的物理量，建立了一種泳姿識(shí)別的方法，并結(jié)合手環(huán)檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，脈搏跳速等物理量，提出了一套包括體能評(píng)估在內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方案。本發(fā)明能夠滿足人們對(duì)健康運(yùn)動(dòng)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于智能手環(huán)的泳姿識(shí)別方法和基于智能手環(huán)的運(yùn)動(dòng) 方案
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種泳姿識(shí)別方法，尤其涉及一種一種基于智能手環(huán)的泳姿識(shí)別方法 和基于智能手環(huán)的運(yùn)動(dòng)方案。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全民健身計(jì)劃深入貫徹落實(shí)，越來(lái)越多的人們參與到運(yùn)動(dòng)健身中。而游泳作 為一種老少皆宜的健身運(yùn)動(dòng)，十分受到人們的追捧。針對(duì)游泳運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)的智能產(chǎn)品也層 出不窮，比如輔助游泳運(yùn)動(dòng)的智能手環(huán)裝置?？v觀多款智能手環(huán)不難發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)手環(huán)僅 具備如泳速采集、測(cè)量心率等功能，卻沒(méi)有任何一款手環(huán)能夠?qū)τ斡菊咚M(jìn)行的泳姿進(jìn)行 識(shí)別。通過(guò)對(duì)泳姿的智能識(shí)別有利于于對(duì)消耗熱量和心率等參數(shù)進(jìn)行正確評(píng)估，滿足人們 對(duì)健康運(yùn)動(dòng)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，本發(fā)明所提供的一種基于智能手環(huán)的泳姿識(shí)別方法及運(yùn) 動(dòng)方案具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了能夠?qū)τ斡菊咚M(jìn)行的游泳姿態(tài)進(jìn)行識(shí)別，并結(jié)合運(yùn)動(dòng)時(shí) 間，脈搏跳速等物理量對(duì)健身者的運(yùn)動(dòng)情況和身體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估而提供一種基于智能手環(huán) 的泳姿識(shí)別方法和基于智能手環(huán)的運(yùn)動(dòng)方案。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于智能手環(huán)的泳姿識(shí)別方法，
[0005] 第一步:根據(jù)四種不同泳姿設(shè)置四個(gè)分類(lèi)，記作(^，」=1、2、3、4，其中(：1是自由泳， C2是娃泳，C3是仰泳，C4是蝶泳；
[0006] 第二步:根據(jù)智能手環(huán)所檢測(cè)到的物理量，設(shè)置數(shù)據(jù)樣本X，每個(gè)樣本X中有五個(gè)屬 性，且五種屬性之間相互獨(dú)立，可記作X = { XI，X2，X3，X4，X5 }，其中，XI是X軸加速度，X2是y軸 加速度，X3是Z軸加速度，X4是X、y、Z軸加速度大小的排序，X5是一個(gè)動(dòng)作周期，且屬性X4有六 種不同的情況，將每種情況記作:x 4k, k = 1、2、3、4、5、6;
[0007] 第三步:佩戴智能手環(huán)以不同泳姿游泳而獲得的龐大數(shù)據(jù)集，從而用數(shù)據(jù)集來(lái)訓(xùn) 練分類(lèi)器，求出所滿足所有i、j取值的先驗(yàn)概率，包括:P(xi 2 0/Cj) (i = 1、2、3)、P(x4k / )、 P(x5/Cj)；
[0008] 第四步:對(duì)于一個(gè)實(shí)際樣本X'，先判斷匕的正負(fù)，.r4k'中k的取值，概率P(X'/C〇的 計(jì)算公式是： , P(x, > 0/C； ? P(x：/C； ? P(x./C) .v； > 0
[0009] P(X /C)-n 7 4 . 7 1 . i=i|[l - P(.v, > 0 / C,)] ? P{x： / C；,) ? P(.v, / C,) .、< 0
[0010] 先驗(yàn)概率p(X5/Cj)計(jì)算公式是： 則叫.I1 x;eK--仏'+/;] .1 神 L-/〖，C+/;]
[0012] 其中：l、l表示泳姿q的一個(gè)動(dòng)作周期在數(shù)據(jù)集中的最大值和最小值，t為根 據(jù)泳姿設(shè)定的閥值；
[0013] 第五步:根據(jù)上一步中計(jì)算出的p(x'/Cj)，計(jì)算概率P(X' nCj):
[0014] p(x，nCj)=p(x7Cj) ? p(Cj)
[0015] 第六步:獲取上一步中求出的所有P(X' nCj)中的最大值，記做Max{P(X' nCj)}，此 時(shí)，根據(jù)最大值所對(duì)應(yīng)j的值，來(lái)對(duì)實(shí)際樣本X '進(jìn)行分類(lèi)，完成泳姿識(shí)別。
[0016] -種基于智能手環(huán)的運(yùn)動(dòng)方案，包括如下步驟：
[0017] 第一步:在游泳運(yùn)動(dòng)之前，游泳者在智能手環(huán)中輸入自身的身高體重，并設(shè)定好預(yù) 計(jì)要消耗的熱量；
[0018] 第二步:智能手環(huán)計(jì)算出游泳者關(guān)節(jié)部分慣性參數(shù)；
[0019] 第三步:游泳者開(kāi)始游泳；
[0020] 第四步:智能手環(huán)檢測(cè)到n個(gè)動(dòng)作周期內(nèi)的三軸加速度、時(shí)間周期、心率等物理量； [0021 ]第五步:通過(guò)權(quán)利要求1中所建立的泳姿的識(shí)別方法，結(jié)合智能手環(huán)監(jiān)測(cè)的物理量 對(duì)游泳者現(xiàn)游的泳姿進(jìn)行識(shí)別，并調(diào)出已經(jīng)存在在智能手環(huán)中的適合于該泳姿消耗熱量計(jì) 算的數(shù)學(xué)模型；
[0022] 第六步:游泳者關(guān)節(jié)部分慣性參數(shù)以及第五步中的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出游泳者所消耗 的熱量；
[0023] 第七步:將第六步中計(jì)算出的熱量與預(yù)計(jì)消耗的熱量、心率進(jìn)行比較，評(píng)估游泳者 當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀況和身體狀況；
[0024] 第八步:將第七步得到的評(píng)估結(jié)果定時(shí)反饋給游泳者，提醒游泳者是否已經(jīng)完成 了預(yù)計(jì)消耗熱量目標(biāo)，如果完成預(yù)計(jì)消耗熱量目標(biāo)，可結(jié)束運(yùn)動(dòng);如果沒(méi)有完成預(yù)計(jì)消耗熱 量目標(biāo)，計(jì)算出為完成目標(biāo)還需要消耗的熱量、還需要游泳的時(shí)間以及當(dāng)前時(shí)刻的身體狀 況是否適合繼續(xù)運(yùn)動(dòng)；
[0025]第九步:經(jīng)第八步后，如果繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，則從第三步開(kāi)始重復(fù)。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所提供的基于智能手環(huán)的泳姿識(shí) 別方法及運(yùn)動(dòng)方案，能夠?qū)τ斡菊咚M(jìn)行的泳姿進(jìn)行識(shí)別。并能夠?qū)τ斡菊叩倪\(yùn)動(dòng)情況和 身體狀況進(jìn)行評(píng)估。本發(fā)明所提供的裝置，并能夠?qū)τ斡菊叩倪\(yùn)動(dòng)情況和身體狀況進(jìn)行更 合理的評(píng)估。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于智能手環(huán)的泳姿識(shí)別方法及運(yùn)動(dòng)方案的運(yùn)動(dòng)方案流程示 意圖；
[0028] 圖2為泳姿識(shí)別方法的流程示意圖；
[0029]圖3為所規(guī)定的三軸加速度正方向的示意圖；
[0030]圖4為自由泳在一個(gè)動(dòng)作周期內(nèi)的動(dòng)作分解圖；
[0031]圖5為蛙泳在一個(gè)動(dòng)作周期內(nèi)的動(dòng)作分解圖；
[0032]圖6為仰泳和自由泳的z軸加速度方向?qū)Ρ葓D；
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0034] 參見(jiàn)圖1，為本發(fā)明實(shí)施例基于智能手環(huán)的泳姿識(shí)別方法及運(yùn)動(dòng)方案的運(yùn)動(dòng)方案 流程示意圖，包括如下步驟：
[0035] S101:進(jìn)行游泳運(yùn)動(dòng)前，游泳者在智能手環(huán)中輸入自身的身高體重，并設(shè)定好預(yù)計(jì) 需要消耗的熱量；
[0036] S102:智能手環(huán)根據(jù)健國(guó)標(biāo)委員會(huì)頒布的"成年人人體慣性參數(shù)"計(jì)算出游泳者關(guān) 節(jié)部分慣性參數(shù)；
[0037] S103:游泳者以喜歡的泳姿游泳；
[0038] S104:手環(huán)檢測(cè)到幾個(gè)動(dòng)作周期內(nèi)的三軸加速度，時(shí)間周期、心率等物理量，并將 物理量數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙通訊傳給手機(jī)；
[0039] S106:通過(guò)所建立的泳姿識(shí)別方法(S110)，結(jié)合手環(huán)檢測(cè)到的物理量對(duì)所進(jìn)行的 泳姿進(jìn)行識(shí)別，并調(diào)出適合于該泳姿熱量計(jì)算的數(shù)學(xué)模型(S109);
[0040] S107:根據(jù)第2步所獲取游泳者關(guān)節(jié)部分慣性參數(shù)，第5步中調(diào)用出的數(shù)學(xué)模型計(jì) 算在這幾個(gè)動(dòng)作周期內(nèi)，該泳姿下，游泳者所消耗的卡路里；
[0041] S108:將游泳者已經(jīng)消耗的卡路里和此時(shí)的已經(jīng)消耗的熱量、心率（S105)進(jìn)行比 較，評(píng)估游泳者此時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀況和身體狀況，將評(píng)估結(jié)果定時(shí)反饋給游泳者，提醒其是否已 經(jīng)完成了預(yù)計(jì)消耗熱量目標(biāo)，為完成目標(biāo)還需要消耗的熱量、還需要游泳的時(shí)間，以及此時(shí) 的身體狀況是否適合繼續(xù)運(yùn)動(dòng)；
[0042] 重復(fù)進(jìn)行 S103、S104、S105、S107、S108;
[0043] 結(jié)合圖2,對(duì)泳姿識(shí)別方法做進(jìn)一步詳述：
[0044] 51101:根據(jù)4種不同泳姿，設(shè)置4個(gè)分類(lèi)，記作(^(」=1、2、3、4，下同）；
[0045] 其中Ci是自由泳、C2是娃泳、C3是仰泳、C4是蝶泳
[0046] S1102:根據(jù)智能手環(huán)所檢測(cè)到的物理量，設(shè)置數(shù)據(jù)樣本X，每個(gè)樣本X中有5個(gè)屬 性，且5種屬性之間相互獨(dú)立，可記作X = { XI，X2，X3，X4，X5 };
[0047] 其中，XI是x軸加速度，X2是y軸加速度，X3是z軸加速度，X4是x、y、z軸加速度大小的 排序，X5是一個(gè)動(dòng)作周期
[0048] 由排列組合知識(shí)可知，屬性x 4共有6種不同的情況，將每種情況記作 xf，(.k=l.、2、3、4.、5、：6，下同）
[0049] S1103:實(shí)驗(yàn)者佩戴智能手環(huán)以不同泳姿游泳而獲得的龐大數(shù)據(jù)集，從而用數(shù)據(jù)集 來(lái)訓(xùn)練分類(lèi)器。求出所有先驗(yàn)概率，包括？(以2〇/(^)(1 = 1、2、3，下同）、八</(:>?(奶/ Cj)；
[0050] S1104:進(jìn)行游泳時(shí)，將智能手環(huán)實(shí)際檢測(cè)出的物理量作為一個(gè)實(shí)際樣本，記作X' ；
[0051] S110 5 :判定實(shí)際樣本屬性x4k'中k的取值，根據(jù)判定結(jié)果調(diào)出合理的先驗(yàn)概率 尸(x 4k/Cj);
[0052] S1106:根據(jù)上一步中調(diào)出的先驗(yàn)概率，根據(jù)下面的公式來(lái)計(jì)算概率P(X7Cj): . r； P(xl>0/C\)-P{x'：/C\)-P{xJC：) .v, > 0
[0053] P(X /C,)-!! 1 丨' 4." ' J '. 1 [[1 - P(x > 0/q)]? P(x； /q) ? P(.v, /q) .、< 0
[0054] 上式中P(X5/Cj)按著如下公式計(jì)算：
[0055] P(xjC}) = % G [?7n ~fflT +
[0056] 上式中I:、之《表示泳姿G的一個(gè)動(dòng)作周期在數(shù)據(jù)集中的最大值和最小值，t為 根據(jù)泳姿設(shè)定的閥值；
[0057] S1107:根據(jù)上一步中計(jì)算出的P(X'/Cj)，由下面的公式來(lái)計(jì)算概率P(X' nCj):
[0058] p(x，nCj)=p(x7Cj) ? p(Cj)
[0059] S1108:獲取上一步中求出的所有P(X' nCj)中的最大值，記做Max{P(X' nCj)}，得 到與其對(duì)應(yīng)的j的值；
[0060] S1109:根據(jù)j，完成對(duì)實(shí)際樣本X'的分類(lèi)；
[00611應(yīng)用案例：
[0062]舉例前先依次列出屬性X4的所有情況，并依次按4 (1<=1、2、3、4、5、6)記作： 4是xyz、?^是xzy、x〗是yxz、4是yzx、#.是zxy、g是zyx
[0063]規(guī)定智能手環(huán)檢測(cè)到的三軸加速度的正方向如圖3所示，三軸正方向保持恒定，不 會(huì)隨著人體姿勢(shì)的變化而變化。
[0064]下面通過(guò)三組實(shí)際案例來(lái)驗(yàn)證本方法的可行性：
[0065] (1)在別蛙泳(&)和自由泳(C2)、仰泳(C3)三者中識(shí)別蛙泳
[0066] 如圖4所示，進(jìn)行自由泳或仰泳時(shí)，手腕中心點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡所在平面近似的垂直于 水面，故此時(shí)智能手環(huán)檢測(cè)到x軸，y軸的加速度大小會(huì)大于z軸加速度的大小；如圖5所示， 當(dāng)進(jìn)行蛙泳時(shí)，手腕中心點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡所在平面近似的平行于水面，故此時(shí)智能手環(huán)檢測(cè) 到的x軸，z軸的加速度大小會(huì)大于y軸加速度的大小。
[0067] 因此，先驗(yàn)概率滿足（以僅對(duì)邊自由泳和蛙泳為例），P(x丨/ ) ?尸(xV )、 /〔'丨）》/°(/ C2 )、P ( Xi 2 0/& 卜 P ( Xi 2 0/C2 )、P ( X5/& 卜 P (x5/C2)。故由上述公式推導(dǎo) 可得 p(xnci)>>p(xnc2)。
[0068] 因此，根據(jù)智能手環(huán)檢測(cè)出的一組實(shí)際樣本X'，若判定出P(X' ncosspu' n C2)，p(x' nc3)>>p(x' nc2)則可斷定此時(shí)進(jìn)行自由泳或仰泳的概率遠(yuǎn)大于進(jìn)行蛙泳的概 率。
[0069] (2)區(qū)分自由泳(C2)與仰泳(C3)
[0070] 如圖所示，在三軸加速度大小排序上，自由泳和仰泳很接近，既先驗(yàn)概率滿足， / Q ? P(xi /C3)、尸試7q)。汽臭3 /q)，但二者在Z軸加速度的方向不同。
[0071 ]假設(shè)使用者左手佩戴手環(huán)，分別進(jìn)行仰泳和自由泳，則由智能手環(huán)檢測(cè)出的z軸加 速度的正方向如圖6所示。同時(shí)圖6標(biāo)出了在兩種泳姿下，左手腕中心點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡延z軸的 運(yùn)動(dòng)方向。故由圖6可知，進(jìn)行自由泳時(shí)，所檢測(cè)出的z軸加速度方向?yàn)檎?，既樣本X中的屬性 X3>0 ;進(jìn)行仰泳時(shí)，所檢測(cè)出的Z軸加速度方向?yàn)樨?fù)，既樣本X中的屬性X3〈0。故可判定先驗(yàn)概 率P(X3 2 0/C〇 > >P(X3 2 0/C3)，P(X3<0/C3) > SPUKO/CO，而其他幾組先驗(yàn)概率卻比較 接近，因此可以通過(guò)本發(fā)明提供的方法來(lái)區(qū)分仰泳和自由泳。
[0072] (3)在別蛙泳(&)、自由泳(C2)、仰泳(C3)、蝶泳(C 4)四者中識(shí)別蝶泳
[0073]四種泳姿中，蝶泳的動(dòng)作周期(進(jìn)行同一姿勢(shì)的間隔時(shí)間）最長(zhǎng)，在進(jìn)行蝶泳時(shí)，智 能手環(huán)檢測(cè)出的樣本記作X '，其時(shí)間周期屬性記作x ' 5，則根據(jù)本發(fā)明的識(shí)別方法可知先驗(yàn) 概率？(叉'5/^4) = 1，而？(叉'5/(：1)、？&'5/(：2)、？&' 5/(：3)均為0。由此便可判定？(父'以4)大于？ (x' nc〇、p(x' nc2)、p(x' nc3)，故可由本方法識(shí)別蝶泳。
[0074] 以貝葉斯分類(lèi)算法為基礎(chǔ)，根據(jù)不同種類(lèi)的泳姿，智能手環(huán)檢測(cè)出的物理量，建立 了一種識(shí)別泳姿的方法，能夠識(shí)自由泳、蛙泳、仰泳、蝶泳四種最常見(jiàn)的泳姿。主要包含如下 步驟：
[0075] 根據(jù)4種不同泳姿，設(shè)置4個(gè)分類(lèi)，記作Cj(j = 1、2、3、4，下同）；
[0076] 其中Ci是自由泳，C2是娃泳，C3是仰泳，C4是蝶泳
[0077]根據(jù)智能手環(huán)所檢測(cè)到的物理量，設(shè)置數(shù)據(jù)樣本X，每個(gè)樣本X中有5個(gè)屬性，且5種 屬性之間相互獨(dú)立，可記作X = { XI，X2，X3，X4，X5 };
[0078] 其中，XI是x軸加速度，X2是y軸加速度，X3是z軸加速度，X4是x、y、z軸加速度大小的 排序，X5是一個(gè)動(dòng)作周期
[0079] 由排列組合知識(shí)可知，屬性x 4共有6種不同的情況，將每種情況記作 < (k=l、2、3、4、5、6，下同）
[0080] 佩戴智能手環(huán)以不同泳姿游泳而獲得的龐大數(shù)據(jù)集，從而用數(shù)據(jù)集來(lái)訓(xùn)練分類(lèi) 器。求出所滿足所有i、j取值的先驗(yàn)概率，包括:？(^2〇/(^)(1 = 1、2、3,下同 (X5/Cj);
[0081] 對(duì)于一個(gè)實(shí)際樣本X'，先判斷1^的正負(fù)，< 中k的取值，再根據(jù)下面的公式來(lái)計(jì)算 概率P(X'/Cj): , [ Pfx. > 0 / C,. ； ? P(xk, / C, ) P(x, / C.) x > 0
[0082] F(if/G.) = n 1 7k7、 7 , J -i |[1 - />(.v, > 0/ C； )J -P^.i C,) l\x, / q) <0
[0083]上式中，先驗(yàn)概率P(x5/Cj)按著如下公式計(jì)算：
[0084] P(，5/C,)J^ X^~ffT+：n
[0085] 上式中?:dax表示泳姿G的一個(gè)動(dòng)作周期在數(shù)據(jù)集中的最大值和最小值，心為 根據(jù)泳姿設(shè)定的閥值；
[0086] 5.根據(jù)上一步中計(jì)算出的P(X'/Cj)，由下面的公式來(lái)計(jì)算概率P(X' nCj):
[0087] p(x，nCj)=p(x7Cj) ? p(Cj)
[0088] 6.獲取上一步中求出的所有P(X' nCj)中的最大值，記做Max{P(X' nCj)}，此時(shí)，便 可根據(jù)最大值所對(duì)應(yīng)j的值，來(lái)對(duì)實(shí)際樣本X '進(jìn)行分類(lèi)；
[0089] 根據(jù)本發(fā)明所提供的一種基于智能手環(huán)的泳姿識(shí)別方法及運(yùn)動(dòng)方案，提出了一套 包括評(píng)估在內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方案，具體包含如下步驟：
[0090] 1.進(jìn)行游泳運(yùn)動(dòng)前，游泳者在智能手環(huán)中輸入自身的身高體重，并設(shè)定好預(yù)計(jì)需 要消耗的熱量；
[0091] 2.智能手環(huán)根據(jù)國(guó)標(biāo)委員會(huì)頒布的"成年人人體慣性參數(shù)"計(jì)算出游泳者關(guān)節(jié)部 分慣性參數(shù)；
[0092] 3.游泳者以喜歡的泳姿游泳；
[0093] 4.手環(huán)檢測(cè)到幾個(gè)動(dòng)作周期內(nèi)的三軸加速度、時(shí)間周期、心率等物理量；
[0094] 5.通過(guò)所建立的泳姿識(shí)別方法，結(jié)合手環(huán)檢測(cè)到的物理量對(duì)所進(jìn)行的泳姿進(jìn)行識(shí) 另IJ，并調(diào)出適合于該泳姿消耗熱量計(jì)算的數(shù)學(xué)模型；
[0095] 6.根據(jù)第2步所獲取游泳者關(guān)節(jié)部分慣性參數(shù)，第5步中調(diào)用出的數(shù)學(xué)模型計(jì)算在 這幾個(gè)動(dòng)作周期內(nèi)，該泳姿下，游泳者所消耗的熱量；
[0096] 7.將游泳者已經(jīng)消耗的熱量和預(yù)計(jì)消耗的熱量、心率進(jìn)行比較，評(píng)估游泳者此時(shí) 的運(yùn)動(dòng)狀況和身體狀況；
[0097] 8 .將評(píng)估結(jié)果定時(shí)反饋給游泳者，提醒其是否已經(jīng)完成了預(yù)計(jì)消耗熱量目標(biāo)，為 完成目標(biāo)還需要消耗的熱量、還需要游泳的時(shí)間，以及此時(shí)的身體狀況是否適合繼續(xù)運(yùn)動(dòng)；
[0098] 9?重復(fù)3、4、6_8步；
[0099] 本發(fā)明公開(kāi)了一種基于智能手環(huán)的泳姿識(shí)別方法及運(yùn)動(dòng)方案，能夠識(shí)別自由泳、 蛙泳、仰泳、蝶泳四種常見(jiàn)泳姿。以貝葉斯分類(lèi)算法為基礎(chǔ)，根據(jù)不同種類(lèi)的泳姿，智能手環(huán) 檢測(cè)出的物理量，建立了一種泳姿識(shí)別的方法。并結(jié)合手環(huán)檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，脈搏跳速等 物理量，提出了 一套包括體能評(píng)估在內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方案。能夠滿足人們對(duì)健康運(yùn)動(dòng)的高標(biāo)準(zhǔn)要 求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于智能手環(huán)的泳姿識(shí)別方法，其特征在于： 第一步:根據(jù)四種不同泳姿設(shè)置四個(gè)分類(lèi)，記作 娃泳，C3是仰泳，C4是蝶泳； 第二步:根據(jù)智能手環(huán)所檢測(cè)到的物理量，設(shè)置數(shù)據(jù)樣本X，每個(gè)樣本X中有五個(gè)屬性， 且五種屬性之間相互獨(dú)立，可記作X = {xi，X2，X3，X4，X5}，其中，Xl是X軸加速度，X2是y軸加速 度，X3是Z軸加速度，X4是X、y、Z軸加速度大小的排序，X5是一個(gè)動(dòng)作周期，且屬性X4有六種不 同的情況，將每種情況記作4，k=l、2、3、4、5、6; 第三步:佩戴智能手環(huán)以不同泳姿游泳而獲得的龐大數(shù)據(jù)集，從而用數(shù)據(jù)集來(lái)訓(xùn)練分 類(lèi)器，求出所滿足所有i、j取值的先驗(yàn)概率，包括：第四步:對(duì)于一個(gè)實(shí)際樣本X'，先判斷Y啲正負(fù)，x4k'中k的取值，概率P(XVCj)的計(jì)算公 式是：先驗(yàn)概率P(X5/Cj)計(jì)算公式是：其中匕X表示泳姿Cj的一個(gè)動(dòng)作周期在數(shù)據(jù)集中的最大值和最小值，fj為根據(jù)泳 姿設(shè)定的閥值； 第五步:根據(jù)上一步中計(jì)算出的P(XVCj)，計(jì)算概率P(x' n Cj): P(XTlCj)=P(XVCj) · P(Cj) 第六步:獲取上一步中求出的所有p(x' fie」）中的最大值，記做MaX{p(x' fie」）}，此時(shí)， 根據(jù)最大值所對(duì)應(yīng)j的值，來(lái)對(duì)實(shí)際樣本X '進(jìn)行分類(lèi)，完成泳姿識(shí)別。2. -種基于智能手環(huán)的運(yùn)動(dòng)方案，其特征在于:包括如下步驟： 第一步:在游泳運(yùn)動(dòng)之前，游泳者在智能手環(huán)中輸入自身的身高體重，并設(shè)定好預(yù)計(jì)要 消耗的熱量； 第二步:智能手環(huán)計(jì)算出游泳者關(guān)節(jié)部分慣性參數(shù)； 第三步:游泳者開(kāi)始游泳； 第四步:智能手環(huán)檢測(cè)到η個(gè)動(dòng)作周期內(nèi)的三軸加速度、時(shí)間周期、心率等物理量； 第五步:通過(guò)權(quán)利要求1中所建立的泳姿的識(shí)別方法，結(jié)合智能手環(huán)監(jiān)測(cè)的物理量對(duì)游 泳者現(xiàn)游的泳姿進(jìn)行識(shí)別，并調(diào)出已經(jīng)存在在智能手環(huán)中的適合于該泳姿消耗熱量計(jì)算的 數(shù)學(xué)模型； 第六步:游泳者關(guān)節(jié)部分慣性參數(shù)以及第五步中的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出游泳者所消耗的熱 量； 第七步:將第六步中計(jì)算出的熱量與預(yù)計(jì)消耗的熱量、心率進(jìn)行比較，評(píng)估游泳者當(dāng)前 時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀況和身體狀況； 第八步:將第七步得到的評(píng)估結(jié)果定時(shí)反饋給游泳者，提醒游泳者是否已經(jīng)完成了預(yù) 計(jì)消耗熱量目標(biāo)，如果完成預(yù)計(jì)消耗熱量目標(biāo)，可結(jié)束運(yùn)動(dòng);如果沒(méi)有完成預(yù)計(jì)消耗熱量目 標(biāo)，計(jì)算出為完成目標(biāo)還需要消耗的熱量、還需要游泳的時(shí)間以及當(dāng)前時(shí)刻的身體狀況是 否適合繼續(xù)運(yùn)動(dòng)； 第九步:經(jīng)第八步后，如果繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，則從第三步開(kāi)始重復(fù)。
【文檔編號(hào)】G06F3/01GK105892674SQ201610265282
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】于凌濤, 任思旭, 谷慶, 閆昱晟, 王泰雷, 邵兆穩(wěn), 于曉硯, 安琪, 湯澤旭, 李晨正
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)