[發(fā)明專利]一種健身實時監(jiān)測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010037410.9
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111111111B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅永順;黃榮濤;胡思欣;張毅
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東技術(shù)師范大學(xué)
• 主分類號: A63B24/00
• 分類號: A63B24/00;A63B71/06
• 代理公司: 廣州藍(lán)晟專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44452
• 代理人: 歐陽凱

1.一種健身實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)紅外熱成像心率檢測模塊、攝像頭圖像視頻采集模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、總控制系統(tǒng)以及云端服務(wù)器，其特征在于，

所述遠(yuǎn)紅外熱成像心率檢測模塊用于采集用戶對應(yīng)訓(xùn)練區(qū)域的熱成像圖，包括遠(yuǎn)紅外熱成像儀組件和溫度測量組件，其中，所述遠(yuǎn)紅外熱成像儀組件用于采集用戶對應(yīng)訓(xùn)練區(qū)域的肌肉熱成像圖和臉部熱成像圖；所述溫度測量組件用于采集用戶體表的溫度數(shù)據(jù)；

所述攝像頭圖像視頻采集模塊用于采集用戶健身姿態(tài)的視頻圖像信息，包括多攝像頭組件和圖像濾波組件，其中，所述多攝像頭組件用于實時采集用戶健身時的姿態(tài)信息；所述圖像濾波組件用于減少多攝像頭組件采集的圖像視頻信息中由于工作環(huán)境和硬件條件所產(chǎn)生的噪音；

所述數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將遠(yuǎn)紅外熱成像儀組件的圖像數(shù)據(jù)和溫度測量組件采集的用戶體表溫度數(shù)據(jù)，以及多攝像頭組件的圖像視頻信息傳輸給總控制系統(tǒng)；

所述總控制系統(tǒng)對接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)處理后，通過無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)信息發(fā)送至云端服務(wù)器，所述云端服務(wù)器用于對該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理和存儲，生成具有標(biāo)準(zhǔn)動作的標(biāo)準(zhǔn)3D人物模型和與用戶當(dāng)前健身動作一致的實時3D人物模型，并通過總控制系統(tǒng)將其顯示在顯示模塊上；

所述云端服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)信息后，通過對收集到的視頻圖像信息進(jìn)行處理，生成兩個3D人物模型，其中一個3D人物模型與用戶實時健身動作一致，為實時3D人物模型；另一個3D人物模型與用戶實時健身動作一致且為正確的健身動作，為標(biāo)準(zhǔn)3D人物模型；然后分析比較實時3D人物模型和與其相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)3D人物模型的各部分動作的差異，并將比較結(jié)果反饋給總控制系統(tǒng)；

所述云端服務(wù)器通過對遠(yuǎn)紅外熱成像心率檢測模塊采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計算出用戶肌肉的疲勞程度，并將肌肉的疲勞程度反饋給總控制系統(tǒng)；

所述總控制系統(tǒng)將實時3D人物模型和與其相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)3D人物模型同時在顯示模塊上顯示，并將用戶健身動作不規(guī)范和規(guī)范的部位在實時3D人物模型上分別用不同顏色標(biāo)明；同時，該總控制系統(tǒng)以顏色疊加的方式將用戶肌肉的疲勞程度顯示在實時3D人物模型上；其中，用戶肌肉的疲勞程度的分析包括以下步驟：遠(yuǎn)紅外熱成像心率檢測模塊采集用戶運動時健身部位的局部身體熱成像圖，將局部身體熱成像圖發(fā)送至總控制系統(tǒng)；總控制系統(tǒng)對局部身體熱成像圖進(jìn)行預(yù)處理，裁剪用戶對應(yīng)的健身部位中各塊發(fā)熱區(qū)域的局部熱成像圖，并將其發(fā)送給云端服務(wù)器；所述云端服務(wù)器將局部熱成像圖輸入到預(yù)先訓(xùn)練好的第一卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過該第一卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在多張熱成像圖中找到三頭肌發(fā)熱的熱成像圖；將所述三頭肌發(fā)熱的熱成像圖輸入預(yù)先訓(xùn)練好的第二卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，通過第二卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型比較用戶進(jìn)行健身項目時三頭肌發(fā)熱的熱成像圖和完全標(biāo)準(zhǔn)動作下進(jìn)行該健身項目時三頭肌發(fā)熱的熱成像圖，并得到兩者的匹配度；所述云端服務(wù)器對第一卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中輸出的三頭肌熱成像圖進(jìn)行進(jìn)一步處理，得到該圖像的溫度值，并將各個時間點得到的溫度值在同一坐標(biāo)軸上標(biāo)定，得到關(guān)于溫度和時間的曲線；通過該曲線的梯度值、軌跡間接判斷肌肉的疲勞程度，并得到相應(yīng)的健身方案和健康安全提示；將健身器械所針對鍛煉的相關(guān)身體部位以圖案的方式疊加在實時3D人物模型上；并根據(jù)匹配度相關(guān)結(jié)果以顏色疊加的方式在該實時3D人物模型上顯示；匹配度高于預(yù)設(shè)值則在實時3D人物模型中的相關(guān)區(qū)域處顯示綠色，匹配度低于預(yù)設(shè)值則在實時3D人物模型中的相關(guān)區(qū)域顯示紅色；所述總控制系統(tǒng)控制顯示模塊播放對應(yīng)的健身方案和健身安全提示，并將實時3D人體模型在顯示模塊中顯示出來；

用戶通過顯示模塊實時監(jiān)控自己的健身動作，及時改正錯誤的健身動作，且通過監(jiān)控實時3D人物模型上的肌肉的疲勞程度，來取決是否休息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的健身實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述多攝像頭組件包括三個攝像頭，三個攝像頭以健身器械為原點，圍繞該健身器械成環(huán)形分布，相鄰兩個攝像頭之間的夾角為120°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的健身實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn)紅外熱成像儀組件的遠(yuǎn)紅外熱成像儀放置在用戶的正前方。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的健身實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示模塊為顯示器或者AR眼鏡。