本發(fā)明涉及健身系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字化健身系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，市場上的健身器械大部分沒有任何數(shù)據(jù)系統(tǒng)或者只有簡單的單機數(shù)據(jù)系統(tǒng)，單機的無記憶數(shù)據(jù)記錄難以進行健身數(shù)據(jù)分析，無法記錄全面的健身信息，無法實現(xiàn)專業(yè)化的健身建議與指導(dǎo)，無法滿足現(xiàn)代人的健身需求，同時在整個健身過程中，人體的情況也無法及時進行監(jiān)測，也無法根據(jù)不同的人體的身體情況制定合理的健身規(guī)劃。大多采用教練當(dāng)場進行觀察指導(dǎo)的模式，或者采用攝像頭進行健身視頻的采集，然后在結(jié)束健身后，教練進行觀察與事后的指導(dǎo)，大部分健身者只能靠自我體會與領(lǐng)悟，健身的效率極其低下，同時健身動作的不規(guī)范，一方面會對人體造成影響甚至于傷害，另一方面也容易導(dǎo)致健身效果大打折扣，從而使得健身的積極性下降。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種數(shù)字化健身系統(tǒng)，實現(xiàn)了健身動作的自動判定和指導(dǎo)，使用系統(tǒng)自帶的三維教學(xué)視頻的投放功能，可進行教學(xué)視頻或指導(dǎo)視頻的反復(fù)播放與學(xué)習(xí)，大大方便了健身者對于各個動作的反復(fù)觀摩和理解，提高了健身效率，使得動作更加規(guī)范，也減輕了教練的工作量；同時還可以根據(jù)每個人的情況通過物理模型和仿真分析結(jié)合的方式實現(xiàn)人體情況的綜合分析以及針對性的健身計劃的規(guī)劃，且實現(xiàn)了健身數(shù)據(jù)的分享，使得每個健身人員都可以清楚的了解自身的情況。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
一種數(shù)字化健身系統(tǒng)，包括
視頻采集模塊，用于進行整個健身過程視頻數(shù)據(jù)以及正在進行教學(xué)的教師或交互學(xué)習(xí)的學(xué)生的動作視頻的采集，并將獲取到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊；
運動狀態(tài)采集模塊，通過設(shè)置在腰帶殼內(nèi)的加速度計、陀螺儀和磁力計采集人體在健身時的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過北斗模塊發(fā)送到動作標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊，再存儲到數(shù)據(jù)庫中；
生命體征采集模塊，包括套在大拇指所處位置的指套式光電傳感器、佩戴在手腕上的溫度傳感器，用于進行健身過程中人體生命體征數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過北斗模塊發(fā)送到中央處理器；
數(shù)據(jù)處理模塊，通過kinect深度傳感器進行骨骼信息獲??；還用于消除所獲得骨骼信息的抖動和噪聲干擾，并計算獲取所有骨骼對的角度旋轉(zhuǎn)移動S03矩陣信息；還用于對接收到的視頻數(shù)據(jù)進行全景視頻的拼接，將拼接完成的視頻數(shù)據(jù)儲存于數(shù)據(jù)庫內(nèi)；
動作標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊，用于將計算所得的骨骼對的角度旋轉(zhuǎn)移動S03矩陣信息與標(biāo)準(zhǔn)動作數(shù)據(jù)庫內(nèi)錄制的標(biāo)準(zhǔn)動作信息進行比較，如果差距小于某個門限，則認為標(biāo)準(zhǔn)，否則認為不標(biāo)準(zhǔn)；用于將接收到的運動狀態(tài)采集數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)動作數(shù)據(jù)庫內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)運動狀態(tài)特征數(shù)據(jù)進行相似度對比后，輸出相似度值，小于90％視為不標(biāo)準(zhǔn)；
動作指導(dǎo)建議輸出模塊，根據(jù)動作標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊的評估結(jié)果進行指導(dǎo)，用于指導(dǎo)意見的輸出，同時將指導(dǎo)意見儲存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并通過短信編輯模塊發(fā)送到對應(yīng)的健身者的移動終端；
動作命令識別模塊，用于將所獲取的的骨骼信息與動作控制命令數(shù)據(jù)庫內(nèi)的骨骼信息進行比較，并將相似度最高的控制命令輸出至中央處理器；
中央處理器，用于接收人機操作模塊以及動作命令識別模塊輸入的控制命令，并按照預(yù)設(shè)的算法將這些控制命令發(fā)送到指定的模塊；用于根據(jù)人機操作模塊輸入的數(shù)據(jù)調(diào)用命令在數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示屏或指定的移動終端進行顯示；用于將視頻采集模塊、運動狀態(tài)采集模塊、生命體征數(shù)據(jù)所采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成物理模型建立模塊所能識別的格式發(fā)送到物理模型建立模塊；用于根據(jù)接收到的生命體征數(shù)據(jù)進行報警模塊控制命令的發(fā)送；還用于用戶注冊、權(quán)限管理以及密碼修改；還用于協(xié)調(diào)各模塊工作；
三維教學(xué)模塊，包括空氣屏幕生成系統(tǒng)、若干組3D投影儀、音樂背景播放模塊和素材數(shù)據(jù)庫，用于根據(jù)中央處理器發(fā)送的控制命令從素材數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)建立各種場景、動態(tài)三維模型、互動三維模型；
人機操作模塊，用于用戶登錄，輸入各種控制命令以及待儲存數(shù)據(jù)；
健身結(jié)果統(tǒng)計模塊，用于按月按季度的健身結(jié)果統(tǒng)計數(shù)據(jù)的匯總，方便健身者查詢運動情況，包含每個動作健身的次數(shù)、匹配值、動作糾正指導(dǎo)意見；
物理模型建立模塊，用于根據(jù)中央處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)和命令生成健身物理模型；
虛擬作動器，用于驅(qū)動參數(shù)變化的，與物理模型建立模塊中的各元素建立關(guān)系后，可以在指定的范圍內(nèi)對參數(shù)進行變動，從而可以驅(qū)動仿真分析方法針對不同的參數(shù)進行計算求解；
虛擬傳感器，為在健身物理模型中插入的能直接獲取相應(yīng)的結(jié)果或信息的目標(biāo)的邏輯單元；
仿真分析模塊，內(nèi)設(shè)有各種仿真分析方法和仿真分析算法；
虛擬作動器通過循環(huán)執(zhí)行仿真分析模塊，將結(jié)果反饋給仿真分析模塊，仿真分析模塊自動提取結(jié)果發(fā)送給虛擬傳感器，所述虛擬傳感器接收結(jié)果并自動顯示數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，所述視頻采集模塊包括底座以及安裝在底座上的電動伸縮桿，電動伸縮上架設(shè)有一個球體裝置，球體裝置上均勻安裝有N個魚眼鏡頭，N至少為四個，魚眼鏡頭拍攝的視頻數(shù)據(jù)的水平角度為360°/N的水平角度，魚眼鏡頭拍攝的視頻數(shù)據(jù)的垂直角度為360°/N的垂直角度。
優(yōu)選地，魚眼鏡頭采用焦距短、前鏡片直徑小且呈拋物面狀凸出的超廣角鏡頭，每個魚眼鏡頭內(nèi)均帶有北斗模塊。
優(yōu)選地，所述全景視頻的拼接包括投影(含柱面投影和球面投影)、圖形對齊拼接和畸變校正。
優(yōu)選地，還包括一數(shù)據(jù)共享模塊，用于通過下載或打印的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。
優(yōu)選地，還包括一個顯示屏，用于顯示各種采集到的數(shù)據(jù)，以及人機操作模塊調(diào)用的數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，所述素材數(shù)據(jù)庫內(nèi)儲存有各種健身動作視頻、動作圖片、動作模型。
本發(fā)明具有以下特點與優(yōu)勢：
實現(xiàn)了健身動作的自動判定和指導(dǎo)，使用系統(tǒng)自帶的三維教學(xué)視頻的投放功能，可進行教學(xué)視頻或指導(dǎo)視頻的反復(fù)播放與學(xué)習(xí)，大大方便了健身者對于各個動作的反復(fù)觀摩和理解，提高了健身效率，使得動作更加規(guī)范，也減輕了教練的工作量；同時還可以根據(jù)每個人的情況通過物理模型和仿真分析結(jié)合的方式實現(xiàn)人體情況的綜合分析以及針對性的健身計劃的規(guī)劃，且實現(xiàn)了健身數(shù)據(jù)的分享，使得每個健身人員都可以清楚的了解自身的情況。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例一種數(shù)字化健身系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點闡述得更加清晰，以下結(jié)合實例對此進行更深一步的詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明實例提供了一種數(shù)字化健身系統(tǒng)，包括
視頻采集模塊，用于進行整個健身過程視頻數(shù)據(jù)以及正在進行教學(xué)的教師或交互學(xué)習(xí)的學(xué)生的動作視頻的采集，并將獲取到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊；
運動狀態(tài)采集模塊，通過設(shè)置在腰帶殼內(nèi)的加速度計、陀螺儀和磁力計采集人體在健身時的運動狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過北斗模塊發(fā)送到動作標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊，再存儲到數(shù)據(jù)庫中；
生命體征采集模塊，包括套在大拇指所處位置的指套式光電傳感器、佩戴在手腕上的溫度傳感器，用于進行健身過程中人體生命體征數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過北斗模塊發(fā)送到中央處理器；
數(shù)據(jù)處理模塊，通過kinect深度傳感器進行骨骼信息獲?。贿€用于消除所獲得骨骼信息的抖動和噪聲干擾，并計算獲取所有骨骼對的角度旋轉(zhuǎn)移動S03矩陣信息；還用于對接收到的視頻數(shù)據(jù)進行全景視頻的拼接，將拼接完成的視頻數(shù)據(jù)儲存于數(shù)據(jù)庫內(nèi)；
動作標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊，用于將計算所得的骨骼對的角度旋轉(zhuǎn)移動S03矩陣信息與標(biāo)準(zhǔn)動作數(shù)據(jù)庫內(nèi)錄制的標(biāo)準(zhǔn)動作信息進行比較，如果差距小于某個門限，則認為標(biāo)準(zhǔn)，否則認為不標(biāo)準(zhǔn)；用于將接收到的運動狀態(tài)采集數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)動作數(shù)據(jù)庫內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)運動狀態(tài)特征數(shù)據(jù)進行相似度對比后，輸出相似度值，小于90％視為不標(biāo)準(zhǔn)；
動作指導(dǎo)建議輸出模塊，根據(jù)動作標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊的評估結(jié)果進行指導(dǎo)，用于指導(dǎo)意見的輸出，同時將指導(dǎo)意見儲存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并通過短信編輯模塊發(fā)送到對應(yīng)的健身者的移動終端；
動作命令識別模塊，用于將所獲取的的骨骼信息與動作控制命令數(shù)據(jù)庫內(nèi)的骨骼信息進行比較，并將相似度最高的控制命令輸出至中央處理器；
中央處理器，用于接收人機操作模塊以及動作命令識別模塊輸入的控制命令，并按照預(yù)設(shè)的算法將這些控制命令發(fā)送到指定的模塊；用于根據(jù)人機操作模塊輸入的數(shù)據(jù)調(diào)用命令在數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示屏或指定的移動終端進行顯示；用于將視頻采集模塊、運動狀態(tài)采集模塊、生命體征數(shù)據(jù)所采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成物理模型建立模塊所能識別的格式發(fā)送到物理模型建立模塊；用于根據(jù)接收到的生命體征數(shù)據(jù)進行報警模塊控制命令的發(fā)送；還用于用戶注冊、權(quán)限管理以及密碼修改；還用于協(xié)調(diào)各模塊工作；
三維教學(xué)模塊，包括空氣屏幕生成系統(tǒng)、若干組3D投影儀、音樂背景播放模塊和素材數(shù)據(jù)庫，用于根據(jù)中央處理器發(fā)送的控制命令從素材數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)建立各種場景、動態(tài)三維模型、互動三維模型；
人機操作模塊，用于用戶登錄，輸入各種控制命令以及待儲存數(shù)據(jù)；
健身結(jié)果統(tǒng)計模塊，用于按月按季度的健身結(jié)果統(tǒng)計數(shù)據(jù)的匯總，方便健身者查詢運動情況，包含每個動作健身的次數(shù)、匹配值、動作糾正指導(dǎo)意見；
物理模型建立模塊，用于根據(jù)中央處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)和命令生成健身物理模型；
虛擬作動器，用于驅(qū)動參數(shù)變化的，與物理模型建立模塊中的各元素建立關(guān)系后，可以在指定的范圍內(nèi)對參數(shù)進行變動，從而可以驅(qū)動仿真分析方法針對不同的參數(shù)進行計算求解；
虛擬傳感器，為在健身物理模型中插入的能直接獲取相應(yīng)的結(jié)果或信息的目標(biāo)的邏輯單元；比如虛擬溫度傳感器、虛擬光電傳感器、虛擬加速度計、虛擬陀螺儀和虛擬磁力計；
仿真分析模塊，內(nèi)設(shè)有各種仿真分析方法和仿真分析算法；
虛擬作動器通過循環(huán)執(zhí)行仿真分析模塊，將結(jié)果反饋給仿真分析模塊，仿真分析模塊自動提取結(jié)果發(fā)送給虛擬傳感器，所述虛擬傳感器接收結(jié)果并自動顯示數(shù)據(jù)。
所述視頻采集模塊包括底座以及安裝在底座上的電動伸縮桿，電動伸縮上架設(shè)有一個球體裝置，球體裝置上均勻安裝有N個魚眼鏡頭，N至少為四個，魚眼鏡頭拍攝的視頻數(shù)據(jù)的水平角度為360°/N的水平角度，魚眼鏡頭拍攝的視頻數(shù)據(jù)的垂直角度為360°/N的垂直角度。
魚眼鏡頭采用焦距短、前鏡片直徑小且呈拋物面狀凸出的超廣角鏡頭，每個魚眼鏡頭內(nèi)均帶有北斗模塊。
所述全景視頻的拼接包括投影(含柱面投影和球面投影)、圖形對齊拼接和畸變校正。
還包括一數(shù)據(jù)共享模塊，用于通過下載或打印的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。
還包括一個顯示屏，用于顯示各種采集到的數(shù)據(jù)，以及人機操作模塊調(diào)用的數(shù)據(jù)。
所述素材數(shù)據(jù)庫內(nèi)儲存有各種健身動作視頻、動作圖片、動作模型。
本具體實施實現(xiàn)了健身動作的自動判定和指導(dǎo)，使用系統(tǒng)自帶的三維教學(xué)視頻的投放功能，可進行教學(xué)視頻或指導(dǎo)視頻的反復(fù)播放與學(xué)習(xí)，大大方便了健身者對于各個動作的反復(fù)觀摩和理解，提高了健身效率，使得動作更加規(guī)范，也減輕了教練的工作量；通過仿真分析模塊、虛擬作動器和虛擬傳感器的自定義，系統(tǒng)物理模型的建立，實現(xiàn)了人體情況的綜合分析以及針對性的健身計劃的規(guī)劃；通過數(shù)據(jù)共享模塊的設(shè)計實現(xiàn)了健身數(shù)據(jù)的分享，使得每個健身人員都可以清楚的了解自身的情況。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。