一種基于智能手機(jī)的姿態(tài)識(shí)別及遠(yuǎn)程訓(xùn)練方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于智能手機(jī)的姿態(tài)識(shí)別及遠(yuǎn)程訓(xùn)練方法及系統(tǒng)。本發(fā)明包括遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)顯示終端、本地網(wǎng)絡(luò)顯示終端、服務(wù)器和智能手機(jī)，智能手機(jī)為數(shù)據(jù)采集中心，配置有三軸加速度傳感器和羅盤；服務(wù)器為數(shù)據(jù)處理和傳輸中心，接收到智能手機(jī)傳輸?shù)男畔?，進(jìn)行處理；本地和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)顯示終端為數(shù)據(jù)展示中心，主要顯示用戶的軌跡信息；所述的服務(wù)器進(jìn)行處理包括生成教練員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的軌跡的過程和對(duì)學(xué)員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡和教練手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡分析比較，找出學(xué)員與教練間手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡的差異性的過程。本發(fā)明為教練上課和學(xué)員遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)提供便利，實(shí)現(xiàn)了“隨時(shí)隨地教學(xué)及鍛煉”。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于智能手機(jī)的姿態(tài)識(shí)別及遠(yuǎn)程訓(xùn)練 方法及系統(tǒng)。 一種基于智能手機(jī)的姿態(tài)識(shí)別及遠(yuǎn)程訓(xùn)練方法及系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002]目前人體姿態(tài)識(shí)別的系統(tǒng)主要是基于視覺處理、無(wú)線信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的方法。但 上述兩類方法均需部署特定基礎(chǔ)設(shè)備輔助姿態(tài)識(shí)別，如視覺識(shí)別需架設(shè)相應(yīng)數(shù)量的攝像 頭、無(wú)線/[目號(hào)識(shí)別方法需部署一定數(shù)量的無(wú)線信號(hào)收發(fā)基站，在實(shí)際應(yīng)用中存在一定局限 性。智能手機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，內(nèi)置功能強(qiáng)大的加速度傳感器和羅盤，無(wú)需借助其它基礎(chǔ)設(shè) 施，完全可以構(gòu)建姿態(tài)識(shí)別及訓(xùn)練系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于智能手機(jī)的姿態(tài)識(shí)別及遠(yuǎn)程訓(xùn)練方 法及系統(tǒng)。
[0004] 一種基于智能手機(jī)的姿態(tài)識(shí)別及遠(yuǎn)程訓(xùn)練系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)顯示終端、本地網(wǎng) 絡(luò)顯示終端、服務(wù)器和智能手機(jī)，智能手機(jī)為數(shù)據(jù)采集中心，配置有三軸加速度傳感器和羅 盤；服務(wù)器為數(shù)據(jù)處理和傳輸中心，接收到智能手機(jī)傳輸?shù)男畔?，進(jìn)行處理；本地和遠(yuǎn)程網(wǎng) 絡(luò)顯示終端為數(shù)據(jù)展示中心，主要顯示用戶的軌跡信息。
[0005] -種基于智能手機(jī)的姿態(tài)識(shí)別及遠(yuǎn)程訓(xùn)練方法，使用上述的系統(tǒng)，包括以下步 驟：
[0006] 步驟1 :教練員手握智能手機(jī)，開始做各種運(yùn)動(dòng)；教練員手上的智能手機(jī)采集教練 員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的三維坐標(biāo)信息和X、Y、Z軸上的運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)的方向信息，并傳輸?shù)椒?wù) 器中。
[0007] 步驟2 :服務(wù)器接收到三維坐標(biāo)信息和X、Y、Z軸上的運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)的方向信 息后，通過服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成教練員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的軌跡，通過無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)奖镜鼗?遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)顯示終端。
[0008] 步驟3 :學(xué)員根據(jù)本地或遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)顯示終端的教練員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué) 員手中的智能手機(jī)能將學(xué)員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡通過無(wú)線方式反饋到服務(wù)器，由服務(wù)器對(duì)學(xué)員手 勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡和教練手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡分析比較，找出學(xué)員與教練間手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡的差異性。
[0009] 學(xué)員與教練間手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡的差異性的具體確定是：
[0010] (1)設(shè)定教練的垂直向下方向的三軸加速度采樣值（〇, -1，〇)作為初始參考起始 點(diǎn)值，加速度采樣值的單位為標(biāo)準(zhǔn)重力加速度G。
[0011] ⑵初始化比較次數(shù)N。
[0012] (3)初始化相似度閾值r = 0· 6。
[0013] (4)用公式1)計(jì)算分別教練和學(xué)員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡曲線在時(shí)刻心的曲率Ut) 和 k-t (h);
[0014] ^
[0015]其中，為空間曲線，r'_:為空間曲線的一階導(dǎo)數(shù)，_為空間曲線的二階導(dǎo) 數(shù)，||r'_||為一階導(dǎo)數(shù)的模。
[0016] (5)

【權(quán)利要求】
1. 一種基于智能手機(jī)的姿態(tài)識(shí)別及遠(yuǎn)程訓(xùn)練系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)顯示終端、本地網(wǎng)絡(luò) 顯示終端、服務(wù)器和智能手機(jī)，其特征在于：智能手機(jī)為數(shù)據(jù)采集中心，配置有三軸加速度 傳感器和羅盤；服務(wù)器為數(shù)據(jù)處理和傳輸中心，接收到智能手機(jī)傳輸?shù)男畔?，進(jìn)行處理；本 地和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)顯示終端為數(shù)據(jù)展示中心，主要顯示用戶的軌跡信息； 所述的服務(wù)器進(jìn)行處理包括生成教練員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的軌跡的過程和對(duì)學(xué)員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌 跡和教練手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡分析比較，找出學(xué)員與教練間手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡的差異性的過程； 其中學(xué)員與教練間手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡的差異性的具體確定是： (1) 設(shè)定教練的垂直向下方向的三軸加速度采樣值（0，-1，0)作為初始參考起始點(diǎn)值， 加速度采樣值的單位為標(biāo)準(zhǔn)重力加速度G ; (2) 初始化比較次數(shù)N; (3) 初始化相似度閾值Γ = 〇. 6 ; (4) 用公式1)計(jì)算分別教練和學(xué)員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡曲線在時(shí)刻&的曲率kraadl(ti)和 ^student (〇 ;
1)： 其中，_:為空間曲線，項(xiàng)為空間曲線的一階導(dǎo)數(shù)，為空間曲線的二階導(dǎo) 數(shù)，|雨:|為一階導(dǎo)數(shù)的模； (5) 求轉(zhuǎn)/=:(夂齡-％祕(mì)佑))2 } (6) 找出的最大值Λ k_和最小值Δ k"in ; (7) 對(duì)進(jìn)行歸一化處理，如公式2)所示；
乙) 其中，ζ (心）E [〇, 1]; (8) 計(jì)算教練和學(xué)員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)曲線的相似度ξ，如公式3)所示：
3) (9) 重復(fù)步驟（4)至步驟（8)，直到重復(fù)次數(shù)為Ν，得到最后的ξ值； (10) 當(dāng)ξ<Γ，則提醒學(xué)員改善動(dòng)作。
2. -種基于智能手機(jī)的姿態(tài)識(shí)別及遠(yuǎn)程訓(xùn)練方法，使用如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其 特征在于該方法包括以下步驟： 步驟1 :教練員手握智能手機(jī)，開始做各種運(yùn)動(dòng)；教練員手上的智能手機(jī)采集教練員手 勢(shì)運(yùn)動(dòng)的三維坐標(biāo)信息和X、Υ、Ζ軸上的運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)的方向信息，并傳輸?shù)椒?wù)器 中； 步驟2 :服務(wù)器接收到三維坐標(biāo)信息和Χ、Υ、Ζ軸上的運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)的方向信息后， 通過服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成教練員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的軌跡，通過無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)奖镜鼗蜻h(yuǎn)程 網(wǎng)絡(luò)顯不終立而； 步驟3 :學(xué)員根據(jù)本地或遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)顯示終端的教練員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)行學(xué)習(xí)；學(xué)員手 中的智能手機(jī)能將學(xué)員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡通過無(wú)線方式反饋到服務(wù)器，由服務(wù)器對(duì)學(xué)員手勢(shì)運(yùn) 動(dòng)軌跡和教練手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡分析比較，找出學(xué)員與教練間手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡的差異性； 學(xué)員與教練間手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡的差異性的具體確定是： (1) 設(shè)定教練的垂直向下方向的三軸加速度采樣值（〇,-1,0)作為初始參考起始點(diǎn)值， 加速度采樣值的單位為標(biāo)準(zhǔn)重力加速度G ; (2) 初始化比較次數(shù)N ; (3) 初始化相似度闞值Γ = 〇· 6 ; (4) 用公式1)計(jì)算分別教練和學(xué)員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)軌跡曲線在時(shí)刻h的曲率kMadl(ti)和 ^student (1);
1:) 其中，￥)為空間曲線，為空間曲線的一階導(dǎo)數(shù)，為空間曲線的二階導(dǎo) 數(shù)，為一階導(dǎo)數(shù)的模； (5) 求
(6) 找出錢，的最大值A(chǔ)k_和最小值A(chǔ)knin; ⑵對(duì)騎(進(jìn)行歸一化處理，如公式2)所示；
2) 其中，ζ (tj e [〇, 1]; (8) 計(jì)算教練和學(xué)員手勢(shì)運(yùn)動(dòng)曲線的相似度ξ，如公式3)所示：
3) (9) 重復(fù)步驟（4)至步驟（8)，直到重復(fù)次數(shù)為ν，得到最后的ξ值； (10) 當(dāng)ξ〈Γ，則提醒學(xué)員改善動(dòng)作。
【文檔編號(hào)】A63B71/00GK104190063SQ201410390646
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】曾虹, 戴國(guó)駿, 胡譯丹, 石恒智, 郭鴻杰, 許方鎮(zhèn), 王哲, 潘李凡 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)