專利名稱：一種基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的扭腰運(yùn)動(dòng)是采用計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)或鍵盤來實(shí)現(xiàn)的通過鼠標(biāo)的點(diǎn)擊，來控制顯示器上人物腰腹部或者物體的左右移動(dòng)；通過鍵盤不同的鍵，來控制顯示器上人物腰腹部或者物體的左右移動(dòng)。使用計(jì)算機(jī)鍵盤、鼠標(biāo)來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，模擬扭腰運(yùn)動(dòng)，其本身只是使用了人的手，不能達(dá)到鍛煉腰腹肌肉、臀部肌肉、腿部肌肉，提高人體腰、髖、膝關(guān)節(jié)的靈活性、柔韌性的效用；且移動(dòng)的速度、加速度都是固定的，與現(xiàn)實(shí)中動(dòng)作相比，嚴(yán)重缺乏真實(shí)性。如果按這種方式來實(shí)現(xiàn)呼啦圈運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，不僅不能達(dá)到鍛煉身體的效果，并且枯燥，沒有什么吸引力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)中基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)缺乏真實(shí)感和運(yùn)動(dòng)的基本特征以及測量跳躍幅度時(shí)難以測量，測量結(jié)果誤差較大的缺陷，提供一種基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟Si、實(shí)時(shí)采集用戶腰腹部跟蹤點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并根據(jù)所述位置坐標(biāo)獲取所述跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)；S2、判斷是否存在絕對值大于等于預(yù)設(shè)的速度閾值的第一速度數(shù)據(jù)，若是則判定出現(xiàn)所述第一速度數(shù)據(jù)的位置為扭腰動(dòng)作起點(diǎn)并進(jìn)入下一步驟，否則返回所述步驟Sl ；S3、再次實(shí)時(shí)采集所述跟蹤點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并根據(jù)所述位置坐標(biāo)獲取所述跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)；S4、判斷是否存在為零的第二速度數(shù)據(jù)，若是則判定停止扭腰，并利用顯示模塊顯示所述虛擬形象停止扭腰，否則進(jìn)入下一步驟；S5、判斷是否存在與所述第一速度數(shù)據(jù)方向相反的第三速度數(shù)據(jù)，若是則判定出現(xiàn)所述第三速度數(shù)據(jù)的位置為扭腰動(dòng)作終點(diǎn)，利用所述顯示模塊顯示所述虛擬形象完成一次扭腰動(dòng)作，并返回所述步驟Si，否則返回所述步驟S3。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法中，所述步驟S5還包括，根據(jù)所述步驟S3中得到的所述位置數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)計(jì)算出任意時(shí)刻的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)所述任意時(shí)刻的位置數(shù)據(jù)顯示所述虛擬形象完成的扭腰動(dòng)作。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法中，所述步驟S5還包括出現(xiàn)所述扭腰動(dòng)作終點(diǎn)后，計(jì)算并記錄扭腰幅度，所述扭腰幅度為所述扭腰動(dòng)作起點(diǎn)與所述扭腰動(dòng)作終點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)之差的絕對值。
在本發(fā)明所述的基于計(jì)算的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法中，所述步驟S5還包括利用所述顯示模塊增加顯示虛擬呼啦圈，出現(xiàn)所述扭腰動(dòng)作終點(diǎn)后，判斷所述扭腰幅度是否大于等于預(yù)設(shè)的幅度閾值，若是則利用所述顯示模塊顯示所述虛擬呼啦圈在所述虛擬形象的腰腹部甩動(dòng)，否則顯示所述虛擬呼啦圈掉到地上。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法中，所述步驟S4還包括停止扭腰后，計(jì)算并輸出記錄的所述扭腰幅度的平均值作為幅度均值。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法中，所述步驟S4還包括停止扭腰后，記錄并輸出出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)的次數(shù)作為扭腰個(gè)數(shù)，以及從出現(xiàn)第一個(gè)扭腰動(dòng)作起點(diǎn)到停止扭腰經(jīng)歷的時(shí)間作為扭腰時(shí)間，計(jì)算并輸出所述扭腰個(gè)數(shù)和扭腰時(shí)間的比值作為扭
腰頻率。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法中，所述步驟S4還包括停止扭腰后，計(jì)算并輸出扭腰成績，計(jì)算方法包括a、根據(jù)所述幅度均值利用預(yù)設(shè)的幅度-成績公式計(jì)算所述扭腰成績；b、根據(jù)所述扭腰頻率利用預(yù)設(shè)的頻率-成績公式計(jì)算所述扭腰成績；C、根據(jù)所述幅度均值和扭腰頻率利用預(yù)設(shè)的幅度、頻率-成績公式計(jì)算所述扭腰成績。還提供一種基于計(jì)算的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括視頻采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集用戶腰腹部跟蹤點(diǎn)的位置坐標(biāo)；數(shù)據(jù)處理模塊，用于接受采集到的位置坐標(biāo)，根據(jù)所述位置坐標(biāo)獲取所述跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)，判斷是否出現(xiàn)大于速度閾值的第一速度數(shù)據(jù)，若是則判定出現(xiàn)扭腰動(dòng)作起點(diǎn)，并再次接受采集到的位置坐標(biāo)，根據(jù)所述位置坐標(biāo)獲取所述跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)，判斷是否出現(xiàn)為零的第二速度數(shù)據(jù)，若是則判定停止扭腰并控制所述顯示模塊顯示代表所述用戶的虛擬人停止扭腰，否則繼續(xù)判斷是否出現(xiàn)與所述第一速度數(shù)據(jù)方向相反的第三速度數(shù)據(jù)，若是則判定出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)并控制所述顯示模塊顯示所述虛擬形象完成一次扭腰動(dòng)作；顯示模塊，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理模塊的控制顯示所述虛擬形象扭腰動(dòng)作和停止扭腰。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)處理模塊還用于再次接受采集到的位置坐標(biāo)，根據(jù)所述位置坐標(biāo)獲取所述跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)，根據(jù)所述速度數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的加速度數(shù)據(jù)，根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)計(jì)算任意時(shí)刻的速度數(shù)據(jù)，根據(jù)所述任意時(shí)刻的位置數(shù)據(jù)控制所述顯示模塊顯示所述虛擬形象的扭腰動(dòng)作；所述顯示模塊還用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理模塊的控制顯示所述虛擬形象扭腰動(dòng)作。在本發(fā)明所述的基于計(jì)算的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)處理模塊，還用于出現(xiàn)所述扭腰動(dòng)作終點(diǎn)時(shí)計(jì)算并記錄扭腰幅度，判斷所述扭腰幅度是否大于預(yù)設(shè)的幅度閾值，若是則控制所述顯示模塊顯示虛擬呼啦圈在所述用戶腰腹部甩動(dòng)，否則控制所述顯示模塊顯示所述虛擬呼啦圈掉在地上，還用于停止扭腰時(shí)計(jì)算記錄的所述扭腰幅度的平均值作為幅度均值，記錄出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)的次數(shù)作為扭腰個(gè)數(shù)，以及從出現(xiàn)第一個(gè)扭腰動(dòng)作起點(diǎn)到停止扭腰經(jīng)歷的時(shí)間作為扭腰時(shí)間，計(jì)算扭腰個(gè)數(shù)和扭腰時(shí)間的比值作為扭腰頻率，以及根據(jù)所述幅度均值和扭腰頻率計(jì)算扭腰成績；所述顯示模塊還用于顯示所述虛擬呼啦圈、幅度均值、扭腰個(gè)數(shù)、扭腰時(shí)間、扭腰頻率和扭腰成績。實(shí)施本發(fā)明的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法及系統(tǒng)，具有以下有益效果能夠準(zhǔn)確判斷扭腰動(dòng)作起點(diǎn)和終點(diǎn)，真實(shí)反應(yīng)用戶動(dòng)作，動(dòng)作連續(xù)圓潤，動(dòng)作的切換不突然不生硬，速度變化前后無明顯差異；還能夠逼真地模擬呼啦圈運(yùn)動(dòng)，富有趣味性且安全可靠，讓用戶得到真真切切的身體鍛煉，同時(shí)由于用戶在使用時(shí)沒有實(shí)體呼啦圈，因而不會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)過于激烈時(shí)，實(shí)體呼啦圈的撞擊給用戶帶來疼痛感以及對臟器的傷害。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法的流程圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法的攝像頭坐標(biāo)系示意圖；圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法的虛擬坐標(biāo)系示意圖；圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式請參閱圖1，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法的流程圖。如圖1所示，該方法的流程包括步驟Sl至步驟S5。Si、實(shí)時(shí)采集用戶腰腹部跟蹤點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并根據(jù)位置坐標(biāo)獲取跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)。跟蹤點(diǎn)可以設(shè)置在用戶佩戴的腰帶上，將帶有跟蹤點(diǎn)的腰帶固定在用戶身上，跟蹤點(diǎn)的位置就可以代表用戶腰腹部的位置?？梢岳靡曨l攝像頭對跟蹤點(diǎn)的位置信息進(jìn)行采集，集采頻率為30HZ，即每秒可以獲得30個(gè)位置數(shù)據(jù)。請結(jié)合參閱圖2，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法的攝像頭坐標(biāo)系示意圖。如圖2所示，攝像頭坐標(biāo)系原點(diǎn)為視頻攝像頭中心，χ軸正方向?yàn)樗较蛴?，y軸正方向?yàn)榇怪毕蛏?，ζ軸正方向?yàn)樗较蚝蟆Ｔ摂z像頭坐標(biāo)系用于描述現(xiàn)實(shí)情況中用戶的各項(xiàng)信息，包括位置信息、加速度信息和速度信息。通過視頻攝像頭對跟蹤點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，獲得跟蹤點(diǎn)在攝像頭坐標(biāo)系中的空間位置坐
標(biāo)(Xi，y” Z1), (x2, Y2, z2), ......, (χ” yi Zi),......，其中(Xi, Ii, Z1)代表著第 i 時(shí)亥Ij跟
蹤點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)，跟蹤點(diǎn)在水平方向的位置數(shù)據(jù)等同于跟蹤點(diǎn)在χ軸方向上的坐標(biāo)值
X-^ O請結(jié)合參閱圖3，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法的虛擬坐標(biāo)系示意圖。如圖3所示，虛擬坐標(biāo)系原點(diǎn)為顯示模塊中場地中心，χ軸正方向?yàn)樗较蛴?，y軸正方向?yàn)榇怪毕蛏?，ζ軸正方向?yàn)樗较蚝?。該虛擬坐標(biāo)系用于描述數(shù)據(jù)處理模塊和顯示模塊中用戶的各項(xiàng)信息，包括位置信息、加速度信息和速度信息。
圖2示出的攝像頭坐標(biāo)系與圖3示出的虛擬坐標(biāo)系，對應(yīng)χ軸、y軸、ζ軸分別擁有相同的正方向，相同的數(shù)值大小，因此，該攝像頭坐標(biāo)系中的數(shù)據(jù)，可以直接應(yīng)用到該虛擬坐標(biāo)系中，形成一一對應(yīng)的映射關(guān)系。因此跟蹤點(diǎn)在虛擬坐標(biāo)系中的空間位置坐標(biāo)同樣為
(X1, Y1, Z1), (x2, Y2, z2), ......, (Xi, yi Zi),......，其中(Xi, Ji, Z1)代表著第 i 時(shí)亥Ij跟蹤點(diǎn)
的空間位置坐標(biāo)，跟蹤點(diǎn)在水平方向的位置數(shù)據(jù)等同于跟蹤點(diǎn)在χ軸方向上的坐標(biāo)值Xi。理論上扭腰運(yùn)動(dòng)為腰腹部繞中心圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)際情況是腰腹部在χ軸方向的移動(dòng)較大，而在ζ軸方向的移動(dòng)較小。因此，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，只處理代表腰腹部的跟蹤點(diǎn)在χ軸方向的運(yùn)動(dòng)信息，而對于跟蹤點(diǎn)在ζ軸方向的運(yùn)動(dòng)信息，可以設(shè)定跟蹤點(diǎn)在ζ軸方向沒有移動(dòng)，或者設(shè)定跟蹤點(diǎn)在ζ軸方向以一個(gè)恒定的幅度來回移動(dòng)。這樣可以簡化計(jì)算， 降低時(shí)延，并且也不影響扭腰運(yùn)動(dòng)的真實(shí)性。計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)的方法如下設(shè)定2個(gè)相鄰位置點(diǎn)的時(shí)間間隔為t，t = l/30s,、為i時(shí)刻的時(shí)間。第i時(shí)刻的速度Vix用以下公式計(jì)算vix = (Xi-XiJ/t，其中，Xi為第i時(shí)刻跟蹤點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，Xi^1為第i_l時(shí)刻跟蹤點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。S2、判斷是否存在絕對值大于等于預(yù)設(shè)的速度閾值的第一速度數(shù)據(jù)，若是則判定出現(xiàn)第一速度數(shù)據(jù)的位置為扭腰動(dòng)作起點(diǎn)并進(jìn)入下一步驟，否則返回步驟Si。理論上只要用戶腰腹部在χ軸方向有移動(dòng)就開始了扭腰運(yùn)動(dòng)，實(shí)際情況很有可能是用戶腰腹部無意識的擺動(dòng)卻被誤認(rèn)為開始了扭腰運(yùn)動(dòng)，因此為了防止這一情況的發(fā)生， 此處要預(yù)先設(shè)定一個(gè)較大的速度閾值，只有速度數(shù)據(jù)大于等于這個(gè)速度閾值，才能判定用戶開始了扭腰運(yùn)動(dòng)，并且進(jìn)入下一步驟。如果一直沒有速度數(shù)據(jù)大于等于這個(gè)速度閥值，就說明一直不出現(xiàn)扭腰動(dòng)作起點(diǎn)，整個(gè)流程就一直在步驟Sl和步驟S2中循環(huán)。速度閾值可以設(shè)定為0. 5cm/s至1. 5cm/s，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中采用的速度閾值設(shè)定為1. Ocm/s。S3、再次實(shí)時(shí)采集跟蹤點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并根據(jù)位置坐標(biāo)獲取跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)。步驟S3是在判定出現(xiàn)扭腰動(dòng)作起點(diǎn)之后進(jìn)行的，目的是為了繼續(xù)判斷是否停止扭腰和判斷是否出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)。步驟S3和步驟Sl實(shí)現(xiàn)方法類似，此處就不再贅述。S4、判斷是否存在為零的第二速度數(shù)據(jù)，若是則判定停止扭腰，并利用顯示模塊顯示虛擬形象停止扭腰，否則進(jìn)入下一步驟。步驟S4用于判斷是否停止扭腰，用戶停止扭腰運(yùn)動(dòng)表明所有的扭腰動(dòng)作都結(jié)束， 整個(gè)扭腰運(yùn)動(dòng)也結(jié)束。此時(shí)可以根據(jù)每個(gè)扭腰動(dòng)作結(jié)束時(shí)計(jì)算并記錄的扭腰幅度來計(jì)算幅度均值，每個(gè)扭腰動(dòng)作結(jié)束時(shí)計(jì)算扭腰幅度的方法將在步驟S5做具體介紹。此時(shí)也可以得到出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)的次數(shù)作為扭腰個(gè)數(shù)，以及從出現(xiàn)第一個(gè)扭腰動(dòng)作起點(diǎn)到停止扭腰經(jīng)歷的時(shí)間作為扭腰時(shí)間，計(jì)算扭腰個(gè)數(shù)和扭腰時(shí)間的比值作為扭腰頻率。幅度均值反映了用戶扭腰動(dòng)作的大小，扭腰頻率反映了用戶扭腰動(dòng)作的快慢，因此幅度均值和扭腰頻率都可以作為評判用戶扭腰成績的參考標(biāo)準(zhǔn)。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中根據(jù)幅度均值和/或扭腰頻率，利用預(yù)先設(shè)定的公式來來計(jì)算扭腰成績，包括以下三種方法a、根據(jù)幅度均值利用預(yù)設(shè)的幅度-成績公式計(jì)算扭腰成績。幅度-成績公式為 f(A) =Ic1A,其中，f(A)為扭腰成績，A為幅度均值，Ic1為比例系數(shù)。該公式只為說明本發(fā)明
7優(yōu)選實(shí)施例，并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，也可以根據(jù)實(shí)際情況采用其他的公式計(jì)算扭腰成績。b、根據(jù)扭腰頻率利用預(yù)設(shè)的頻率-成績公式計(jì)算扭腰成績。頻率-成績公式為 f(B) =Ic2B,其中，f(B)為扭腰成績，B為扭腰頻率，1 為比例系數(shù)。該公式只為說明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，也可以根據(jù)實(shí)際情況采用其他的公式計(jì)算扭腰成績。C、根據(jù)所述幅度均值和扭腰頻率利用預(yù)設(shè)的幅度、頻率-成績計(jì)算扭腰成績。幅度、頻率-成績?yōu)閒(A，B) =1^#+1^48，其中，€仏，8)為扭腰成績，A為幅度均值，B為扭腰頻率，1^和1^4均為比例系數(shù)。該公式只為說明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，也可以根據(jù)實(shí)際情況采用其他的公式計(jì)算扭腰成績。以上三種公式計(jì)算法均為明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所采取的計(jì)算扭腰成績的方法，并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，也可以依照實(shí)際情況根據(jù)其他評估扭腰成績的參數(shù)，采用其他的方式得到扭腰成績。S5、判斷是否存在與第一速度數(shù)據(jù)方向相反的第三速度數(shù)據(jù)，若是則判定出現(xiàn)第三速度數(shù)據(jù)的位置為扭腰動(dòng)作終點(diǎn)，利用顯示模塊顯示虛擬形象完成一次扭腰動(dòng)作，并返回步驟Si，否則返回步驟S3。顯然速度數(shù)據(jù)包括大小和方向兩個(gè)方面，速度數(shù)值的絕對值代表速度的大小，速度數(shù)據(jù)的正負(fù)號代表速度的方向。如果第一速度數(shù)據(jù)為正值，那么只要出現(xiàn)為負(fù)值的第三速度數(shù)據(jù)，則判定出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)；如果第一速度數(shù)據(jù)為負(fù)值，那么只要出現(xiàn)為正值的第三速度數(shù)據(jù)，則判定出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)。如果判定還沒出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)，就返回步驟S3。 如果一直沒有出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)也沒有停止扭腰，流程就在步驟S3到步驟S5之間循環(huán)，直到出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)或者停止扭腰為止。為了更真實(shí)地顯示虛擬人完成的扭腰動(dòng)作，可以計(jì)算出任意時(shí)刻跟蹤點(diǎn)的位置信息。根據(jù)任意時(shí)刻跟蹤點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，利用顯示模塊顯示出用戶腰腹部扭動(dòng)的情況，使得扭腰動(dòng)作連續(xù)圓潤，不突然不生硬。任意時(shí)刻j位于時(shí)間區(qū)間[i_l，i]中，、為j時(shí)刻的時(shí)間，那么第i時(shí)刻的速度 Vix用以下公式計(jì)算vix = (Xi-XH)A,其中，Xi為第i時(shí)刻跟蹤點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，Xh為第i_l時(shí)刻跟蹤點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。第i時(shí)刻的加速度aix用以下公式計(jì)算aix = (Vix-V(h)xVt,其中，Vi為第i時(shí)刻跟蹤點(diǎn)的速度數(shù)據(jù)，Vh為第i_l時(shí)刻跟蹤點(diǎn)的速度數(shù)據(jù)。第j時(shí)刻的位置Sjx用以下公式計(jì)算sJx = VixX αΓ Η)+0· 5XaixX (tj-tj2+Xh，其中，Xh 為第 i_l 時(shí)刻跟蹤點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，Vi為第i時(shí)刻跟蹤點(diǎn)的速度數(shù)據(jù)，Bi為第i時(shí)刻跟蹤點(diǎn)的加速度數(shù)據(jù)。每一次扭腰動(dòng)作結(jié)束，就等同于一個(gè)扭腰周期結(jié)束，一個(gè)周期結(jié)束了就要返回步驟Si，從頭開始進(jìn)行對下一個(gè)周期的扭腰動(dòng)作的處理。一個(gè)扭腰周期結(jié)束還能夠計(jì)算此次扭腰周期的扭腰幅度。根據(jù)此次扭腰周期中已確定的扭腰動(dòng)作起點(diǎn)和扭腰動(dòng)作終點(diǎn)，可以得到該起點(diǎn)和終點(diǎn)處的位置數(shù)據(jù)，將該起點(diǎn)和終點(diǎn)處的位置數(shù)據(jù)相減，并取相減結(jié)果的絕對值，即得到扭腰幅度。在顯示虛擬形象扭腰的同時(shí)還可以增加顯示該虛擬形象腰腹部的虛擬呼啦圈，該虛擬呼啦圈可以隨著該虛擬形象的扭腰動(dòng)作而甩動(dòng)，也可以掉在地上。當(dāng)用戶的扭腰幅度大于等于預(yù)先設(shè)定的幅度閾值時(shí)，虛擬呼啦圈就在虛擬形象的腰腹部隨虛擬形象腰腹部的扭動(dòng)而甩動(dòng)；當(dāng)用戶的扭腰幅度小于該幅度閾值時(shí)，或者用戶停止扭腰時(shí)，該虛擬呼啦圈就掉在地上。幅度閾值可以設(shè)定為。。。至。。。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中采用的幅度閾值設(shè)定為。。。。。增設(shè)的虛擬呼啦圈可以提高扭腰運(yùn)動(dòng)的趣味性，且安全可靠，讓用戶得到真真切切的身體鍛煉，同時(shí)由于用戶在使用時(shí)沒有實(shí)體呼啦圈，因而不會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)過于激烈時(shí)，實(shí)體呼啦圈的撞擊給用戶帶來疼痛感以及對臟器的傷害。請參閱圖4，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，該系統(tǒng)包括視頻采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和顯示模塊。該系統(tǒng)中各個(gè)模塊的功能與本發(fā)明優(yōu)先實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法中各個(gè)步驟中用到的功能一一對應(yīng)。視頻采集模塊用于不斷拍攝用戶以及采集該用戶腰腹部的跟蹤點(diǎn)的位置坐標(biāo)。視頻采集模塊可以是具有跟蹤點(diǎn)識別采集功能的攝像頭，以每秒鐘30次的頻率對跟蹤點(diǎn)進(jìn)行識別和采集。數(shù)據(jù)處理模塊，和視頻采集模塊相連。數(shù)據(jù)處理模塊用于接受采集到的位置坐標(biāo)， 根據(jù)位置坐標(biāo)獲取跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)， 判斷是否出現(xiàn)大于速度閾值的第一速度數(shù)據(jù)，若是則判定出現(xiàn)扭腰動(dòng)作起點(diǎn)，并再次接受采集到的位置坐標(biāo)，根據(jù)位置坐標(biāo)獲取跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)，判斷是否出現(xiàn)為零的第二速度數(shù)據(jù)，若是則判定停止扭腰并控制顯示模塊顯示代表用戶的虛擬人停止扭腰，否則繼續(xù)判斷是否出現(xiàn)與第一速度數(shù)據(jù)方向相反的第三速度數(shù)據(jù)，若是則判定出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)并控制顯示模塊顯示虛擬形象完成一次扭腰動(dòng)作。還用于再次接受采集到的位置坐標(biāo)，根據(jù)位置坐標(biāo)獲取跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)，根據(jù)速度數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的加速度數(shù)據(jù)，根據(jù)位置數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)計(jì)算任意時(shí)刻的速度數(shù)據(jù)，根據(jù)任意時(shí)刻的位置數(shù)據(jù)控制顯示模塊顯示虛擬形象的扭腰動(dòng)作。數(shù)據(jù)處理模塊可以是計(jì)算機(jī)處理器。顯示模塊，和數(shù)據(jù)處理模塊相連。顯示模塊用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊的控制顯示虛擬形象扭腰動(dòng)作。還用于顯示虛擬呼啦圈、幅度均值、扭腰個(gè)數(shù)、扭腰時(shí)間、扭腰頻率和扭腰成績顯示模塊可以是計(jì)算機(jī)顯示器。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可以由視頻攝像頭和計(jì)算機(jī)組成，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確判斷扭腰動(dòng)作起點(diǎn)和終點(diǎn)，真實(shí)反應(yīng)用戶動(dòng)作，動(dòng)作連續(xù)圓潤，動(dòng)作的切換不突然不生硬，速度變化前后無明顯差異；還能夠逼真地模擬呼啦圈運(yùn)動(dòng)， 富有趣味性且安全可靠，讓用戶得到真真切切的身體鍛煉，同時(shí)由于用戶在使用時(shí)沒有實(shí)體呼啦圈，因而不會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)過于激烈時(shí)，實(shí)體呼啦圈的撞擊給用戶帶來疼痛感以及對臟器的傷害。
以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，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)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)。
權(quán)利要求
1.一種基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟51、實(shí)時(shí)采集用戶腰腹部跟蹤點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并根據(jù)所述位置坐標(biāo)獲取所述跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)；52、判斷是否存在絕對值大于等于預(yù)設(shè)的速度閾值的第一速度數(shù)據(jù)，若是則判定出現(xiàn)所述第一速度數(shù)據(jù)的位置為扭腰動(dòng)作起點(diǎn)并進(jìn)入下一步驟，否則返回所述步驟Sl ；53、再次實(shí)時(shí)采集所述跟蹤點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并根據(jù)所述位置坐標(biāo)獲取所述跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)；54、判斷是否存在為零的第二速度數(shù)據(jù)，若是則判定停止扭腰，并利用顯示模塊顯示所述虛擬形象停止扭腰，否則進(jìn)入下一步驟；55、判斷是否存在與所述第一速度數(shù)據(jù)方向相反的第三速度數(shù)據(jù)，若是則判定出現(xiàn)所述第三速度數(shù)據(jù)的位置為扭腰動(dòng)作終點(diǎn)，利用所述顯示模塊顯示所述虛擬形象完成一次扭腰動(dòng)作，并返回所述步驟Si，否則返回所述步驟S3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S5 還包括，根據(jù)所述步驟S3中得到的所述位置數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)計(jì)算出任意時(shí)刻的位置數(shù)據(jù)， 根據(jù)所述任意時(shí)刻的位置數(shù)據(jù)顯示所述虛擬形象完成的扭腰動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S5 還包括出現(xiàn)所述扭腰動(dòng)作終點(diǎn)后，計(jì)算并記錄扭腰幅度，所述扭腰幅度為所述扭腰動(dòng)作起點(diǎn)與所述扭腰動(dòng)作終點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)之差的絕對值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S5 還包括利用所述顯示模塊增加顯示虛擬呼啦圈，出現(xiàn)所述扭腰動(dòng)作終點(diǎn)后，判斷所述扭腰幅度是否大于等于預(yù)設(shè)的幅度閾值，若是則利用所述顯示模塊顯示所述虛擬呼啦圈在所述虛擬形象的腰腹部甩動(dòng)，否則顯示所述虛擬呼啦圈掉到地上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S4 還包括停止扭腰后，計(jì)算并輸出記錄的所述扭腰幅度的平均值作為幅度均值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S4 還包括停止扭腰后，記錄并輸出出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)的次數(shù)作為扭腰個(gè)數(shù)，以及從出現(xiàn)第一個(gè)扭腰動(dòng)作起點(diǎn)到停止扭腰經(jīng)歷的時(shí)間作為扭腰時(shí)間，計(jì)算并輸出所述扭腰個(gè)數(shù)和扭腰時(shí)間的比值作為扭腰頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟 S4還包括停止扭腰后，計(jì)算并輸出扭腰成績，計(jì)算方法包括a、根據(jù)所述幅度均值利用預(yù)設(shè)的幅度-成績公式計(jì)算所述扭腰成績；b、根據(jù)所述扭腰頻率利用預(yù)設(shè)的頻率-成績公式計(jì)算所述扭腰成績；C、根據(jù)所述幅度均值和扭腰頻率利用預(yù)設(shè)的幅度、頻率-成績公式計(jì)算所述扭腰成績。
8.一種基于計(jì)算的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括視頻采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集用戶腰腹部跟蹤點(diǎn)的位置坐標(biāo)；數(shù)據(jù)處理模塊，用于接受采集到的位置坐標(biāo)，根據(jù)所述位置坐標(biāo)獲取所述跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)，判斷是否出現(xiàn)大于速度閾值的第一速度數(shù)據(jù)，若是則判定出現(xiàn)扭腰動(dòng)作起點(diǎn)，并再次接受采集到的位置坐標(biāo)，根據(jù)所述位置坐標(biāo)獲取所述跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)，判斷是否出現(xiàn)為零的第二速度數(shù)據(jù)，若是則判定停止扭腰并控制所述顯示模塊顯示代表所述用戶的虛擬人停止扭腰，否則繼續(xù)判斷是否出現(xiàn)與所述第一速度數(shù)據(jù)方向相反的第三速度數(shù)據(jù)，若是則判定出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)并控制所述顯示模塊顯示所述虛擬形象完成一次扭腰動(dòng)作；顯示模塊，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理模塊的控制顯示所述虛擬形象扭腰動(dòng)作和停止扭腰。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于計(jì)算的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊還用于再次接受采集到的位置坐標(biāo)，根據(jù)所述位置坐標(biāo)獲取所述跟蹤點(diǎn)水平方向的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的速度數(shù)據(jù)，根據(jù)所述速度數(shù)據(jù)計(jì)算水平方向的加速度數(shù)據(jù)，根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)計(jì)算任意時(shí)刻的速度數(shù)據(jù)，根據(jù)所述任意時(shí)刻的位置數(shù)據(jù)控制所述顯示模塊顯示所述虛擬形象的扭腰動(dòng)作；所述顯示模塊還用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理模塊的控制顯示所述虛擬形象扭腰動(dòng)作。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于計(jì)算的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊，還用于出現(xiàn)所述扭腰動(dòng)作終點(diǎn)時(shí)計(jì)算并記錄扭腰幅度，判斷所述扭腰幅度是否大于預(yù)設(shè)的幅度閾值，若是則控制所述顯示模塊顯示虛擬呼啦圈在所述用戶腰腹部甩動(dòng)，否則控制所述顯示模塊顯示所述虛擬呼啦圈掉在地上，還用于停止扭腰時(shí)計(jì)算記錄的所述扭腰幅度的平均值作為幅度均值，記錄出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)的次數(shù)作為扭腰個(gè)數(shù)，以及從出現(xiàn)第一個(gè)扭腰動(dòng)作起點(diǎn)到停止扭腰經(jīng)歷的時(shí)間作為扭腰時(shí)間，計(jì)算扭腰個(gè)數(shù)和扭腰時(shí)間的比值作為扭腰頻率，以及根據(jù)所述幅度均值和扭腰頻率計(jì)算扭腰成績；所述顯示模塊還用于顯示所述虛擬呼啦圈、幅度均值、扭腰個(gè)數(shù)、扭腰時(shí)間、扭腰頻率和扭腰成績。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟S1、采集跟蹤點(diǎn)的位置坐標(biāo)，獲取水平方向的位置數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)；S2、判斷是否出現(xiàn)扭腰動(dòng)作起點(diǎn)，是則進(jìn)入下一步驟，否則返回步驟S1；S3、再次采集跟蹤點(diǎn)的位置坐標(biāo)，獲取水平方向的位置數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)；S4、判斷是否停止扭腰，是則顯示虛擬形象停止扭腰，否則進(jìn)入下一步驟；S5、判斷是否出現(xiàn)扭腰動(dòng)作終點(diǎn)，是則顯示虛擬形象完成一次扭腰動(dòng)作并返回步驟S1，否則返回步驟S3。本發(fā)明還公開一種基于計(jì)算機(jī)的扭腰運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。實(shí)施本發(fā)明公開的方法及系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確判斷扭腰動(dòng)作起點(diǎn)和終點(diǎn)，真實(shí)反應(yīng)用戶動(dòng)作；還能夠逼真地模擬呼啦圈運(yùn)動(dòng)，富有趣味性且安全可靠。
文檔編號A63B26/00GK102475966SQ20101055941
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者劉琦, 彭立焱, 王磊, 陳亮亮, 陳清龍 申請人:深圳泰山在線科技有限公司