本發(fā)明屬于運(yùn)動檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于運(yùn)動檢測的三軸加速度數(shù)據(jù)的柔性濾波裝置。

背景技術(shù)：

工間操是一種不受場地限制的微運(yùn)動。由于其緩解疲勞、調(diào)節(jié)情緒和鍛煉身體的優(yōu)點(diǎn)而日益受到人們的重視，工間操可以即時卸載身體的負(fù)荷，保持健康的體魄，高效的工作。傳統(tǒng)的做法是，辦公室人員模仿圖片或視頻里的工間操活動，但是無法知道姿勢是否標(biāo)準(zhǔn)，如果姿勢不標(biāo)準(zhǔn)，則達(dá)不到良好的運(yùn)動效果?；诖┐饔谌梭w肢體的智能設(shè)備或智能手機(jī)中的三軸加速度傳感器可以利用三軸加速度傳感數(shù)據(jù)監(jiān)測工間操中對應(yīng)的人類肢體運(yùn)動軌跡進(jìn)行監(jiān)測并進(jìn)一步判定工間操的姿勢是否標(biāo)準(zhǔn)。

三軸加速度傳感器，是一個基于加速度的基本原理去實(shí)現(xiàn)空間加速度傳感的工具。目前的三軸加速度傳感器大多采用壓阻式、壓電式和電容式工作原理，產(chǎn)生的加速度正比于電阻、電壓和電容的變化，通過相應(yīng)的放大和濾波電路進(jìn)行采集。

人類肢體運(yùn)動的加速度信號主要為低頻信號，要求加速度傳感器有較高的靈敏度。但是加速度信號在激勵、檢測和傳輸過程中會不同程度地受到環(huán)境高頻噪聲的污染，同時肢體的抖動也會引入高頻噪聲，因此需要對人類肢體運(yùn)動加速度信號進(jìn)行濾波去噪。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種用于運(yùn)動檢測的三軸加速度數(shù)據(jù)的柔性濾波裝置，其目的在于在運(yùn)動檢測中利用三軸加速度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，根據(jù)智能終端設(shè)備的處理器當(dāng)前負(fù)載值確定對系統(tǒng)計算資源需求不同的濾波方式，根據(jù)加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的當(dāng)前采樣頻率確定各軸向鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器的長度，根據(jù)訓(xùn)練模板的閑置軸向來開關(guān)相應(yīng)軸向的濾波功能，并利用各緩沖器和濾波器對各軸向數(shù)據(jù)進(jìn)行均值濾波，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動檢測過程中在較低系統(tǒng)資源消耗的情況下對低頻運(yùn)動信號中的高頻噪聲的有效濾除，由此解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法有效濾除運(yùn)動信號噪聲以及系統(tǒng)資源消耗較高的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于運(yùn)動檢測的三軸加速度數(shù)據(jù)的柔性濾波裝置，包括運(yùn)動模板數(shù)據(jù)庫、濾波控制器、cpu負(fù)載監(jiān)視器、加速度傳感數(shù)據(jù)采集器、x軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器、y軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器、z軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器、x軸數(shù)據(jù)緩存器、y軸數(shù)據(jù)緩存器、z軸數(shù)據(jù)緩存器、x軸均值濾波器、y軸均值濾波器和z軸均值濾波器，其中：

所述運(yùn)動模板數(shù)據(jù)庫中保存有一個或多個訓(xùn)練模板，所述訓(xùn)練模板中包含有相應(yīng)的閑置軸向；

所述cpu負(fù)載監(jiān)視器，用于獲取智能終端設(shè)備的處理器當(dāng)前負(fù)載值；

所述濾波控制器，用于從所述運(yùn)動模板數(shù)據(jù)庫中獲取當(dāng)前訓(xùn)練模板的閑置軸向并分別向所述x軸均值濾波器、y軸均值濾波器和z軸均值濾波器發(fā)送軸向數(shù)據(jù)濾波開關(guān)控制指令；并且判斷所述處理器當(dāng)前負(fù)載值所處閾值區(qū)間，并根據(jù)所述閾值區(qū)間確定各軸向均值濾波器的濾波方式，其中較高的閾值區(qū)間對應(yīng)的濾波方式的資源需求小于較低的閾值區(qū)間對應(yīng)的濾波方式的資源需求；

所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器，用于獲取三軸加速度傳感器的加速度采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，并將采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的x軸、y軸和z軸的加速度分量分別分發(fā)給所述x軸均值濾波器、y軸均值濾波器和z軸均值濾波器；并根據(jù)所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的當(dāng)前采樣頻率以及預(yù)設(shè)比例確定各軸向鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器的長度，根據(jù)所述長度生成相應(yīng)的各軸向鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器；

所述x軸均值濾波器、y軸均值濾波器和z軸均值濾波器分別根據(jù)接收到的軸向數(shù)據(jù)濾波開關(guān)控制指令開啟或關(guān)閉自身的濾波功能，并在濾波功能開啟的狀態(tài)下對相應(yīng)的軸向加速度分量進(jìn)行均值濾波處理，并將均值濾波處理后的相應(yīng)軸向加速度分量數(shù)值存入相應(yīng)軸向數(shù)據(jù)緩存器；而在濾波功能關(guān)閉的狀態(tài)下則直接將所述采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的相應(yīng)軸向原始加速度分量直接存入相應(yīng)軸向數(shù)據(jù)緩存器；

所述x軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器、y軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器、z軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器，分別用于在均值濾波處理時緩存相應(yīng)軸向鄰域數(shù)據(jù)集。

本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述各軸向均值濾波器對相應(yīng)的軸向加速度分量進(jìn)行均值濾波處理，具體為：

由所述相應(yīng)軸向均值濾波器根據(jù)所述采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的相應(yīng)軸向加速度分量更新相應(yīng)軸向鄰域環(huán)形緩沖器；

所述相應(yīng)軸向均值濾波器從相應(yīng)軸向鄰域環(huán)形緩沖器中獲取更新后的相應(yīng)軸向鄰域數(shù)據(jù)集；

由所述相應(yīng)軸向均值濾波器對所述相應(yīng)軸向鄰域數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)按照所述確定的濾波方式進(jìn)行均值計算求取平均值，將求取的平均值作為均值濾波處理后的相應(yīng)軸向加速度分量數(shù)值。

本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器還用于：

判斷是否接收到外部事件中斷指令，如果是則所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器停止數(shù)據(jù)采集，或注銷所述三軸加速度傳感器，停止三軸加速度數(shù)據(jù)濾波。

本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述濾波控制器還用于：在接收到開始三軸加速度數(shù)據(jù)濾波指令時，清空x軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器、y軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器和z軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器，并清空x軸數(shù)據(jù)緩存器、y軸數(shù)據(jù)緩存器和z軸數(shù)據(jù)緩存器。

本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述濾波控制器還用于：

在歷史訓(xùn)練模板閑置軸向非空時，將當(dāng)前訓(xùn)練模板的閑置軸向與歷史訓(xùn)練模板閑置軸向?qū)Ρ?，如果相同則保持各軸向均值濾波器的濾波功能的開啟或關(guān)閉狀態(tài)，如果不同則根據(jù)當(dāng)前訓(xùn)練模板的閑置軸分別向發(fā)送軸向各軸向均值濾波器發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)濾波開關(guān)控制指令，以更新各軸向均值濾波器的濾波功能的開啟或關(guān)閉狀態(tài)；

其中，所述歷史訓(xùn)練模板閑置軸向初始值為空，每次獲得當(dāng)前訓(xùn)練模板的閑置軸向后，保存當(dāng)前訓(xùn)練模板的閑置軸向作為歷史訓(xùn)練模板閑置軸向。

本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述濾波控制器還用于，根據(jù)智能終端設(shè)備的處理器當(dāng)前負(fù)載值調(diào)整所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率，若所述處理器當(dāng)前負(fù)載值有變大的趨勢，則減小所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率，若所述處理器當(dāng)前負(fù)載值有變小的趨勢，則增大所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率。

本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述均值計算為算術(shù)平均，或者幾何平均，或者調(diào)和平均，或者加權(quán)平均，或者平方平均，或者指數(shù)平均，或者中位數(shù)平均。

本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述各軸向鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器的長度與所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的當(dāng)前采樣頻率之間預(yù)設(shè)比例的取值范圍為3％至9％。

本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述x軸數(shù)據(jù)緩存器、y軸數(shù)據(jù)緩存器、z軸數(shù)據(jù)緩存器的長度大于200。

本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率為50～1000hz。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明提供的用于運(yùn)動檢測的三軸加速度數(shù)據(jù)的柔性濾波裝置，通過在運(yùn)動檢測中利用三軸加速度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，根據(jù)智能終端設(shè)備的處理器當(dāng)前負(fù)載值確定對系統(tǒng)計算資源需求不同的濾波方式，根據(jù)加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的當(dāng)前采樣頻率確定各軸向鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器的長度，根據(jù)訓(xùn)練模板的閑置軸向來開關(guān)相應(yīng)軸向的濾波功能，并利用各緩沖器和濾波器對各軸向數(shù)據(jù)進(jìn)行均值濾波，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動檢測過程中在較低系統(tǒng)資源消耗的情況下對低頻運(yùn)動信號中的高頻噪聲的有效濾除；

(2)本發(fā)明提供的用于運(yùn)動檢測的三軸加速度數(shù)據(jù)的柔性濾波裝置，可以根據(jù)智能終端設(shè)備的處理器當(dāng)前負(fù)載值確定相應(yīng)的濾波方式，從而可以在智能終端設(shè)備不同的負(fù)載情況下選擇資源需求不同的濾波算法，從而能夠在智能終端設(shè)備的負(fù)載計算能力與濾波效果之間達(dá)到一個平衡，在計算能力富裕時采用計算資源消耗較高但是濾波效果較好的濾波方式，在計算能力緊張時采用計算資源消耗較低但是濾波效果也會相對相差的濾波方式，既保證了資源富裕時好的濾波效果也保證了資源緊張時能夠保證濾波處理的繼續(xù)；

(3)本發(fā)明提供的用于運(yùn)動檢測的三軸加速度數(shù)據(jù)的柔性濾波裝置，可以根據(jù)加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的當(dāng)前采樣頻率以及預(yù)設(shè)比例確定各軸向鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器的長度，在采樣率較高時使用較長的環(huán)形緩沖器，在采樣率較低時使用較長的環(huán)形緩沖器，能夠動態(tài)的調(diào)節(jié)緩沖器的長度，從而可以在數(shù)據(jù)緩存量與內(nèi)存需求量之間達(dá)到一個平衡；

(4)本發(fā)明提供的用于運(yùn)動檢測的三軸加速度數(shù)據(jù)的柔性濾波裝置，利用鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器緩存三軸加速度原始數(shù)據(jù)用于后續(xù)的均值計算，從而不需要在均值計算過程中發(fā)生內(nèi)存數(shù)據(jù)的拷貝，并且利用求平均值來平滑信號中的高頻噪聲可以獲得極小的運(yùn)算部件的占用，濾波計算的速度較高，系統(tǒng)資源消耗較??；

(5)本發(fā)明提供的用于運(yùn)動檢測的三軸加速度數(shù)據(jù)的柔性濾波裝置，通過獲取當(dāng)前訓(xùn)練模板的閑置軸向，可以對閑置軸向(例如水平或垂直方向)的肢體運(yùn)動數(shù)據(jù)不作濾波運(yùn)算，大幅度降低了本發(fā)明裝置的運(yùn)算負(fù)載，從而在水平和垂直方向的肢體運(yùn)動加速度數(shù)據(jù)的濾波中具有更小的運(yùn)算部件占用；

(6)本發(fā)明提供的用于運(yùn)動檢測的三軸加速度數(shù)據(jù)的柔性濾波裝置，在工間操運(yùn)動檢測被其他智能手機(jī)應(yīng)用中斷時可以通過及時停止或注銷三軸加速度傳感器設(shè)備資源來停止三軸加速度傳感器的采集或濾波操作降低對智能手機(jī)的計算資源占用，從而可以隨時釋放計算資源保證操作系統(tǒng)或其他應(yīng)用程序?qū)τ嬎阗Y源的需求，保證用戶的良好體驗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中一種用于運(yùn)動檢測的三軸加速度數(shù)據(jù)的柔性濾波裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中各軸向濾波方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

由于人類肢體運(yùn)動的加速度信號主要為低頻信號，要求加速度傳感器有較高的靈敏度。但是加速度信號在激勵、檢測和傳輸過程中會不同程度地受到環(huán)境高頻噪聲的污染，同時肢體的抖動也會引入高頻噪聲，因此需要對人類肢體運(yùn)動加速度信號進(jìn)行濾波去噪。

為了解決上述技術(shù)問題，如圖1所示，本發(fā)明提供了一種用于運(yùn)動檢測的三軸加速度數(shù)據(jù)的柔性濾波裝置，包括：

運(yùn)動模板數(shù)據(jù)庫、濾波控制器、cpu負(fù)載監(jiān)視器、加速度傳感數(shù)據(jù)采集器、x軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器、y軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器、z軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器、x軸數(shù)據(jù)緩存器、y軸數(shù)據(jù)緩存器、z軸數(shù)據(jù)緩存器、x軸均值濾波器、y軸均值濾波器和z軸均值濾波器，其中：

所述運(yùn)動模板數(shù)據(jù)庫中保存有一個或多個訓(xùn)練模板，所述訓(xùn)練模板中包含有相應(yīng)的閑置軸向數(shù)據(jù)；

由于人類肢體運(yùn)動的加速度信號主要由移動手持終端的硬件完成處理，所以需要以較低的系統(tǒng)資源占用來實(shí)現(xiàn)。同時人類肢體運(yùn)動中存在許多水平和垂直方向的規(guī)則運(yùn)動，這些運(yùn)動類型中的運(yùn)動平面的垂直方向加速度傳感數(shù)據(jù)具有很小的波動性。在運(yùn)動檢測時，只需要使用這一方向加速度數(shù)據(jù)的波動性衡量結(jié)果即可判定運(yùn)動的標(biāo)準(zhǔn)程度，所以不需要對這一方向的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。

所以在濾波過程中，可以關(guān)閉閑置軸向的濾波功能；閑置軸向是指在運(yùn)動過程中波動輻動較小的軸向；在工間操的姿勢檢測中是通過將采集的實(shí)際運(yùn)動姿態(tài)將預(yù)先存儲的訓(xùn)練模板相比對，判斷運(yùn)動姿態(tài)是否標(biāo)準(zhǔn)。在此，可以在訓(xùn)練模板中保存每個階段(階段可大可小，例如可以通過姿態(tài)的變化大小來設(shè)定)的閑置軸向；

例如，當(dāng)上肢水平運(yùn)動時，此時z軸方向的波動基本上為零，而只需獲得xy軸方向的數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)比對即可，此時則可不對z軸的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理而僅對xy軸的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理；則在該動作的訓(xùn)練模板中可設(shè)置z軸為閑置軸向；

具體的實(shí)現(xiàn)方式可以為，在訓(xùn)練模塊中包含一個三維矢量[x，y，z]，用該三維矢量表示相應(yīng)軸向是否閑置，例如用1表示非閑置用0表示閑置，反之也可以，當(dāng)然還可能用其他數(shù)字或符號表示閑置或非閑置；例如矢量[1，0，1]表示y軸閑置；

所述cpu負(fù)載監(jiān)視器，用于獲取智能終端設(shè)備的處理器當(dāng)前負(fù)載值；

所述濾波控制器，用于從所述運(yùn)動模板數(shù)據(jù)庫中獲取當(dāng)前訓(xùn)練模板的閑置軸向并分別向所述x軸均值濾波器、y軸均值濾波器和z軸均值濾波器發(fā)送軸向數(shù)據(jù)濾波開關(guān)控制指令；并且判斷所述處理器當(dāng)前負(fù)載值所處閾值區(qū)間，并根據(jù)所述閾值區(qū)間確定各軸向均值濾波器的濾波方式，其中較高的閾值區(qū)間對應(yīng)的濾波方式的資源需求小于較低的閾值區(qū)間對應(yīng)的濾波方式的資源需求；

本發(fā)明裝置為了對三軸加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，需要對三軸加速度傳感器采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，對計算過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，以及對濾波結(jié)果進(jìn)行緩存。因此本發(fā)明裝置中，設(shè)計了各個軸向的鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器，用于存儲相應(yīng)軸向的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的x軸、y軸和z軸的加速度分量，環(huán)形緩沖器是為了當(dāng)前數(shù)據(jù)和多個歷史數(shù)據(jù)以進(jìn)行均值計算實(shí)現(xiàn)濾波；并且設(shè)計了各個軸向的數(shù)據(jù)緩存器，用于存儲相應(yīng)軸向的數(shù)據(jù)結(jié)果；

當(dāng)開始進(jìn)行新的運(yùn)動檢測，或者從暫停狀態(tài)恢復(fù)運(yùn)動檢測，從此可通過運(yùn)動檢測應(yīng)用程序下達(dá)一個開始三軸加速度數(shù)據(jù)濾波的指令，即表明需要開始采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行均值濾波，此時濾波控制器從所述運(yùn)動模板數(shù)據(jù)庫中獲取當(dāng)前訓(xùn)練模板的閑置軸向；并根據(jù)所述閑置軸分別向所述x軸均值濾波器、y軸均值濾波器和z軸均值濾波器發(fā)送軸向數(shù)據(jù)濾波開關(guān)控制指令；例如閑置軸向的矢量為[1，0，1]，則向y軸均值濾波器發(fā)送數(shù)據(jù)濾波關(guān)閉的控制指令，以關(guān)閉y軸均值濾波器的濾波功能；

另外，現(xiàn)有的濾波方式的實(shí)現(xiàn)往往是固定的，同時為了考慮對智能手持設(shè)備的計算負(fù)載，濾波方式相對較為簡單。這些簡單固定的濾波方式對信號的平滑效果不錯但信號特征可能也會相對應(yīng)的損失。這種損失可能影響工間操運(yùn)動檢測的效果，并降低工間操運(yùn)動檢測的用戶體驗。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，智能手持設(shè)備的計算能力往往是持續(xù)提高的。所以需要一種柔性的三軸加速度信號濾波方，使得在智能手持設(shè)備計算能力增強(qiáng)時使用效果更好但計算負(fù)載更大的濾波算法。

因此本發(fā)明通過獲取智能終端設(shè)備的處理器當(dāng)前負(fù)載值，并根據(jù)所述處理器當(dāng)前負(fù)載值確定相應(yīng)的濾波方式；

例如可設(shè)置一個負(fù)載閾值，當(dāng)處理器當(dāng)前負(fù)載值低于該負(fù)載閾值時采用第一濾波方式，當(dāng)處理器當(dāng)前負(fù)載值高于該負(fù)載閾值時采用第二濾波方式，第一濾波方式對系統(tǒng)的計算資源需求高于第二濾波方式，但是其濾波效果更好；這種情況下具有兩個閾值區(qū)間；例如，可將該負(fù)載閾值設(shè)置為70％，若當(dāng)前負(fù)載超過70％，則采用第二濾波方式，若當(dāng)前負(fù)載低于70％，則采用第一濾波方式；

進(jìn)一步地，還可設(shè)置多個負(fù)載閾值，構(gòu)成多個閾值；例如由兩個負(fù)載閾值構(gòu)成三個閾值區(qū)間，三個閾值區(qū)間分別對應(yīng)三種不同的濾波方式；

具體地，閾值區(qū)間和對應(yīng)濾波方式的設(shè)置可根據(jù)實(shí)際計算需求設(shè)定；

所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器，用于獲取三軸加速度傳感器的加速度采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，并將采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的x軸、y軸和z軸的加速度分量分別分發(fā)給所述x軸均值濾波器、y軸均值濾波器和z軸均值濾波器；并根據(jù)所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的當(dāng)前采樣頻率以及預(yù)設(shè)比例確定各軸向鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器的長度，根據(jù)所述長度生成相應(yīng)的各軸向鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器；

如果所述三軸加速度傳感器已開啟，則直接采集數(shù)據(jù)；如果所述三軸加速度傳感器未開啟，則開啟所述三軸加速度傳感器；

對于不同的運(yùn)動方式甚至是同一運(yùn)動方式的不同階段，都可以設(shè)置不同的數(shù)據(jù)采樣頻率；例如對于舒緩的動作，其采樣頻率可設(shè)置較低，而對于劇烈的動作，其采樣頻率可設(shè)置較高；具體地，可在訓(xùn)練模塊中設(shè)置相應(yīng)訓(xùn)練階段的采樣頻率；對于不同的采樣頻率，所采集到的數(shù)據(jù)量以及需要參與計算的數(shù)據(jù)量都是不同的，因此可以根據(jù)采樣頻率設(shè)置各軸向領(lǐng)域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩存器的長度；

其中所述環(huán)形緩沖器也稱作圓形隊列(circularqueue)，循環(huán)緩沖區(qū)(cyclicbuffer)，環(huán)形緩沖區(qū)(ringbuffer)，是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于表示一個固定尺寸、頭尾相連的緩沖區(qū)，適合緩存數(shù)據(jù)流。更新數(shù)據(jù)的方式是用新的數(shù)據(jù)覆蓋最老的數(shù)據(jù)。由于在環(huán)形緩沖器只需要進(jìn)行指針操作，而不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的內(nèi)存拷貝，所以數(shù)據(jù)存儲速度較快，對于系統(tǒng)資源的消耗較小；

所述x軸鄰域數(shù)據(jù)環(huán)形緩沖器、y軸鄰域數(shù)據(jù)環(huán)形緩沖器和z軸鄰域數(shù)據(jù)環(huán)形緩沖器的長度可以根據(jù)所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的當(dāng)前采樣頻率與噪聲特性確定。

其中，所述預(yù)設(shè)比例取值范圍可以根據(jù)需要設(shè)定，例如為3％至9％。一般地，可以將長度設(shè)置為當(dāng)前采樣頻率的7％，即當(dāng)采樣頻率為100hz時，環(huán)形緩沖器的長度設(shè)置為7。

另外，如果噪聲頻率較高，則環(huán)形緩沖器的長度應(yīng)稍長些；而噪聲頻率較低，則環(huán)形緩沖器的長度則可稍短些；

另外，在數(shù)據(jù)濾波過程中，還可以實(shí)時根據(jù)智能終端設(shè)備的處理器當(dāng)前負(fù)載值調(diào)整所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率。所以所述濾波控制器還用于，根據(jù)智能終端設(shè)備的處理器當(dāng)前負(fù)載值調(diào)整所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率，若所述處理器當(dāng)前負(fù)載值有變大的趨勢，則減小所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率，若所述處理器當(dāng)前負(fù)載值有變小的趨勢，則增大所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率。

具體地，可以在每一次運(yùn)動檢測周期開始(即數(shù)據(jù)采集濾波周期開始)前調(diào)整所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率，也可以在數(shù)據(jù)采集濾波周期過程中調(diào)整所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率；需要注意的，如果在同一數(shù)據(jù)采集濾波周期過程中調(diào)整(即變化)了所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率，則在后續(xù)運(yùn)動檢測的處理中對濾波數(shù)據(jù)結(jié)果要考慮采樣頻率變化的因素；因此一般地，還應(yīng)保存采樣頻率與濾波數(shù)據(jù)結(jié)果的對應(yīng)關(guān)系；

一般地，所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率的取值范圍為50-1000hz。

所述x軸均值濾波器、y軸均值濾波器和z軸均值濾波器分別根據(jù)接收到的軸向數(shù)據(jù)濾波開關(guān)控制指令開啟或關(guān)閉自身的濾波功能，并在濾波功能開啟的狀態(tài)下對相應(yīng)的軸向加速度分量進(jìn)行均值濾波處理，并將均值濾波處理后的相應(yīng)軸向加速度分量數(shù)值存入相應(yīng)軸向數(shù)據(jù)緩存器；而在濾波功能關(guān)閉的狀態(tài)下則直接將所述采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的相應(yīng)軸向原始加速度分量直接存入相應(yīng)軸向數(shù)據(jù)緩存器；

具體地，所述各軸向均值濾波器對相應(yīng)的軸向加速度分量進(jìn)行均值濾波處理，具體為：

由所述相應(yīng)軸向均值濾波器根據(jù)所述采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的相應(yīng)軸向加速度分量更新相應(yīng)軸向鄰域環(huán)形緩沖器；

其中所述環(huán)形緩沖器也稱作圓形隊列(circularqueue)，循環(huán)緩沖區(qū)(cyclicbuffer)，環(huán)形緩沖區(qū)(ringbuffer)，是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于表示一個固定尺寸、頭尾相連的緩沖區(qū)，適合緩存數(shù)據(jù)流。更新數(shù)據(jù)的方式是用新的數(shù)據(jù)覆蓋最老的數(shù)據(jù)。由于在環(huán)形緩沖器只需要進(jìn)行指針操作，而不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的內(nèi)存拷貝，所以數(shù)據(jù)存儲速度較快，對于系統(tǒng)資源的消耗較小；

所述x軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器、y軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器和z軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器的長度可以根據(jù)所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的當(dāng)前采樣頻率與噪聲特性確定。例如，可以將長度設(shè)置為當(dāng)前采樣頻率的7％，即當(dāng)采樣頻率為100hz時，環(huán)形緩沖器的長度設(shè)置為7。

另外，如果噪聲頻率較高，則環(huán)形緩沖器的長度應(yīng)稍長些；而噪聲頻率較低，則環(huán)形緩沖器的長度則可稍短些；

所述相應(yīng)軸向均值濾波器從相應(yīng)軸向鄰域環(huán)形緩沖器中獲取更新后的相應(yīng)軸向鄰域數(shù)據(jù)集；

由所述相應(yīng)軸向均值濾波器對所述相應(yīng)軸向鄰域數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)按照所述確定的濾波方式進(jìn)行均值計算求取平均值，將求取的平均值作為均值濾波處理后的相應(yīng)軸向加速度分量數(shù)值；

具體地，上述均值計算可以為算術(shù)平均，或者幾何平均，或者調(diào)和平均，或者加權(quán)平均，或者平方平均，或者指數(shù)平均，或者中位數(shù)平均，下面對各種均值計算做一一說明：

算術(shù)平均：算術(shù)平均數(shù)是指在一組數(shù)據(jù)中所有數(shù)據(jù)之和再除以數(shù)據(jù)的個數(shù)。它是反映數(shù)據(jù)集中趨勢的一項指標(biāo)。把n個數(shù)的總和除以n，所得的商叫做這n個數(shù)的算術(shù)平均數(shù)。

公式：

幾何平均：n個觀察值連乘積的n次方根就是幾何平均數(shù)。

公式：

調(diào)和平均：調(diào)和平均數(shù)是指數(shù)值倒數(shù)的平均數(shù)的倒數(shù)，它是加權(quán)算術(shù)平均數(shù)的變形，附屬于算術(shù)平均數(shù)，不能單獨(dú)成立體系。且計算結(jié)果與加權(quán)算術(shù)平均數(shù)完全相等。主要是用來解決在無法掌握總體單位數(shù)(頻數(shù))的情況下，只有每組的變量值和相應(yīng)的標(biāo)志總量，而需要求得平均數(shù)的情況下使用的一種數(shù)據(jù)方法。

公式：

加權(quán)平均：加權(quán)平均數(shù)是不同比重數(shù)據(jù)的平均數(shù)，加權(quán)平均數(shù)就是把原始數(shù)據(jù)按照合理的比例來計算，若n個數(shù)中，x1出現(xiàn)f1次，x2出現(xiàn)f2次，…，xk出現(xiàn)fk次，那么：

其中f1+f2+…+fk＝n，f1、f2、...、fk做權(quán)值。

平均數(shù)是加權(quán)平均數(shù)的一種特殊情況，即各項的權(quán)相等時，加權(quán)平均數(shù)就是算術(shù)平均數(shù)。

平方平均：平方平均數(shù)是n個數(shù)據(jù)的平方的算術(shù)平均數(shù)的算術(shù)平方根。

公式：

指數(shù)平均：指數(shù)平均數(shù)的構(gòu)造原理是對股票收盤價進(jìn)行算術(shù)平均，并根據(jù)計算結(jié)果來進(jìn)行分析，用于判斷價格未來走勢得變動趨勢。

中位數(shù)平均：中位數(shù)是刻劃平均水平的統(tǒng)計量，設(shè)x1，x2，…，xn是來自總體的樣本，將其從小到大排序為x(1)，…，x(n)，則中位數(shù)定義為：

n為奇數(shù)時：m0.5＝x(n+1)/2)；

n為偶數(shù)時：

所述x軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器、y軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器、z軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器，分別用于在均值濾波處理時緩存當(dāng)前加速度傳感采樣點(diǎn)相應(yīng)軸向數(shù)據(jù)的鄰域數(shù)據(jù)集。

進(jìn)一步地，所述x軸數(shù)據(jù)緩存器、y軸數(shù)據(jù)緩存器和z軸數(shù)據(jù)緩存器的長度一般可根據(jù)三軸加速度傳感器的采樣頻率與智能手持設(shè)備的剩余運(yùn)行內(nèi)存容量確定。

各軸向數(shù)據(jù)緩存器是用來存儲濾波(或者存儲保存的原始數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)結(jié)果的，該數(shù)據(jù)結(jié)果應(yīng)用于后續(xù)的運(yùn)動檢測；

如果采樣頻率較高，則數(shù)據(jù)緩存器的長度可設(shè)置較長；如果采樣頻率較低，則數(shù)據(jù)緩存器的長度可設(shè)置稍短；一般地，所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的采樣頻率為50～1000hz。

另外，數(shù)據(jù)緩存器的長度也與智能手持設(shè)備的剩余運(yùn)行內(nèi)存容量有關(guān)，如果剩余運(yùn)行內(nèi)存容量較大，則數(shù)據(jù)緩存器的長度可設(shè)置較長；如果剩余運(yùn)行內(nèi)存容量較小，則數(shù)據(jù)緩存器的長度可設(shè)置較短；

一般地，為了保證數(shù)據(jù)足夠用于后續(xù)運(yùn)動檢測，一般各軸向數(shù)據(jù)緩存器的長度應(yīng)大于200。例如優(yōu)選可設(shè)置為500。

進(jìn)一步地，由于各緩沖器中可能還存在著歷史數(shù)據(jù)，所以在濾波開始前需要清空各緩沖器中的歷史數(shù)據(jù)；所以所述濾波控制器還用于：在接收到開始三軸加速度數(shù)據(jù)濾波指令時，清空x軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器、y軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器和z軸鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器，并清空x軸數(shù)據(jù)緩存器、y軸數(shù)據(jù)緩存器和z軸數(shù)據(jù)緩存器。

進(jìn)一步地，在利用智能手機(jī)處理加速度傳感數(shù)據(jù)情形下，工間操運(yùn)動檢測可能被電話、短信以及其他的智能手機(jī)業(yè)務(wù)打斷。這時為了保證這些業(yè)務(wù)應(yīng)用擁有足夠的手機(jī)資源使用以良好持續(xù)，需要立即釋放或降低濾波預(yù)處理活動所占用的系統(tǒng)資源。

所以需要在濾波過程中判斷是否被外部事件中斷，例如當(dāng)接收到來電請求、視頻或話音通話請求、視頻或語音或文本消息或者智能手持設(shè)備的任何用戶界面操作行為中的一個或多個，或者切換到其他應(yīng)用程序界面，都可認(rèn)為是三軸加速度數(shù)據(jù)濾波被外部事件中斷。

所以所述濾波控制器還用于：判斷是否接收到外部事件中斷指令，如果是則所述加速度傳感數(shù)據(jù)采集器停止數(shù)據(jù)采集，或注銷所述三軸加速度傳感器，停止均值濾波。

進(jìn)一步地，由于運(yùn)動動作的連貫性，所以對于連續(xù)動作很可能其閑置軸向是相同的，所以并不需要在每次濾波時都更新各軸向濾波器的濾波功能的開啟或關(guān)閉狀態(tài)；如果訓(xùn)練模板的閑置軸向不變化，則保持各軸向濾波器的濾波功能的開啟或關(guān)閉狀態(tài)；如果訓(xùn)練模板的閑置軸向有變化，則需要更新各軸向濾波器的濾波功能的開啟或關(guān)閉狀態(tài)。

在本發(fā)明中，可以設(shè)置一個存儲變量用于存儲歷史訓(xùn)練模板閑置軸向，即每次獲得當(dāng)前訓(xùn)練模板的閑置軸向后，將其保存到該存儲變量中作為歷史訓(xùn)練模板閑置軸向，用于下次濾波過程中的閑置軸向比對；由于該存儲變量中還可能包含有歷史數(shù)據(jù)，所以需要清空。

所以，所述濾波控制器還用于：

在歷史訓(xùn)練模板閑置軸向非空時，將當(dāng)前訓(xùn)練模板的閑置軸向與歷史訓(xùn)練模板閑置軸向?qū)Ρ?，如果相同則保持各軸向均值濾波器的濾波功能的開啟或關(guān)閉狀態(tài)，如果不同則根據(jù)當(dāng)前訓(xùn)練模板的閑置軸分別向發(fā)送軸向各軸向均值濾波器發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)濾波開關(guān)控制指令，以更新各軸向均值濾波器的濾波功能的開啟或關(guān)閉狀態(tài)；

其中，所述歷史訓(xùn)練模板閑置軸向初始值為空，在每次獲取當(dāng)前訓(xùn)練模板的閑置軸向后，保存當(dāng)前訓(xùn)練模板的閑置軸向作為歷史訓(xùn)練模板閑置軸向。

本發(fā)明提供的用于運(yùn)動檢測的三軸加速度數(shù)據(jù)的均值濾波裝置，通過在運(yùn)動檢測中利用三軸加速度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，根據(jù)智能終端設(shè)備的處理器當(dāng)前負(fù)載值確定對系統(tǒng)計算資源需求不同的濾波方式，根據(jù)加速度傳感數(shù)據(jù)采集器的當(dāng)前采樣頻率確定各軸向鄰域數(shù)據(jù)變長環(huán)形緩沖器的長度，根據(jù)訓(xùn)練模板的閑置軸向來開關(guān)相應(yīng)軸向的濾波功能，并利用各緩沖器和濾波器對各軸向數(shù)據(jù)進(jìn)行均值濾波，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動檢測過程中在較低系統(tǒng)資源消耗的情況下對低頻運(yùn)動信號中的高頻噪聲的有效濾除，由此解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法有效濾除運(yùn)動信號噪聲以及系統(tǒng)資源消耗較高的技術(shù)問題。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。