[发明专利]一种数字化健身系统

摘要

本发明公开了一种数字化健身系统，包括视频采集模块、运动状态采集模块、生命体征采集模块、数据处理模块、动作标准判断模块、动作指导建议输出模块、动作命令识别模块、中央处理器、三维教学模块、人机操作模块、健身结果统计模块、物理模型建立模块、虚拟作动器、虚拟传感器和仿真分析模块。本发明实现了健身动作的自动判定和指导，使用系统自带的三维教学视频的投放功能，可进行教学视频或指导视频的反复播放与学习，大大方便了健身者对于各个动作的反复观摩和理解，提高了健身效率，使得动作更加规范，也减轻了教练的工作量；同时还可以根据每个人的情况通过物理模型和仿真分析结合的方式实现人体情况的综合分析以及针对性的健身计划的规划。

主权项

一种数字化健身系统，其特征在于，包括视频采集模块，用于进行整个健身过程视频数据以及正在进行教学的教师或交互学习的学生的动作视频的采集，并将获取到的数据通过数据传输模块发送到数据处理模块；运动状态采集模块，通过设置在腰带壳内的加速度计、陀螺仪和磁力计采集人体在健身时的运动状态数据，通过北斗模块发送到动作标准判断模块，再存储到数据库中；生命体征采集模块，包括套在大拇指所处位置的指套式光电传感器、佩戴在手腕上的温度传感器，用于进行健身过程中人体生命体征数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到中央处理器；数据处理模块，通过kinect深度传感器进行骨骼信息获取；还用于消除所获得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并计算获取所有骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息；还用于对接收到的视频数据进行全景视频的拼接，将拼接完成的视频数据储存于数据库内；动作标准判断模块，用于将计算所得的骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息与标准动作数据库内录制的标准动作信息进行比较，如果差距小于某个门限，则认为标准，否则认为不标准；用于将接收到的运动状态采集数据与标准动作数据库内的标准运动状态特征数据进行相似度对比后，输出相似度值，小于90％视为不标准；动作指导建议输出模块，根据动作标准判断模块的评估结果进行指导，用于指导意见的输出，同时将指导意见储存在相应的数据库内，并通过短信编辑模块发送到对应的健身者的移动终端；动作命令识别模块，用于将所获取的的骨骼信息与动作控制命令数据库内的骨骼信息进行比较，并将相似度最高的控制命令输出至中央处理器；中央处理器，用于接收人机操作模块以及动作命令识别模块输入的控制命令，并按照预设的算法将这些控制命令发送到指定的模块；用于根据人机操作模块输入的数据调用命令在数据库内调用相应的数据发送到显示屏或指定的移动终端进行显示；用于将视频采集模块、运动状态采集模块、生命体征数据所采集到的数据转换成物理模型建立模块所能识别的格式发送到物理模型建立模块；用于根据接收到的生命体征数据进行报警模块控制命令的发送；还用于用户注册、权限管理以及密码修改；还用于协调各模块工作；三维教学模块，包括空气屏幕生成系统、若干组3D投影仪、音乐背景播放模块和素材数据库，用于根据中央处理器发送的控制命令从素材数据库内调用相应的数据建立各种场景、动态三维模型、互动三维模型；人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据；健身结果统计模块，用于按月按季度的健身结果统计数据的汇总，方便健身者查询运动情况，包含每个动作健身的次数、匹配值、动作纠正指导意见；物理模型建立模块，用于根据中央处理器发送的数据和命令生成健身物理模型；虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与物理模型建立模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；虚拟传感器，为在健身物理模型中插入的能直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；仿真分析模块，内设有各种仿真分析方法和仿真分析算法；虚拟作动器通过循环执行仿真分析模块，将结果反馈给仿真分析模块，仿真分析模块自动提取结果发送给虚拟传感器，所述虚拟传感器接收结果并自动显示数据。