[發(fā)明專利]一種基于人體姿態(tài)方位估算的摔跤檢測方法

在審

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• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111914619A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設計）人: 毛愛華;羅潔;賀軼南
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 詹麗紅

1.一種基于人體姿態(tài)方位估算的摔跤檢測方法，其特征在于，所述的摔跤檢測方法包括以下步驟：

S1、用戶佩戴傳感器集成設備，傳感器集成設備收集人體運動數(shù)據(jù)并進行校正，然后通過藍牙將校正后的人體運動數(shù)據(jù)傳輸給手機端；

S2、手機端通過卡爾曼濾波融合人體運動數(shù)據(jù)，同時通過卡爾曼濾波消除人體運動數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)采集中的干擾項；

S3、根據(jù)人體運動數(shù)據(jù)構(gòu)造人體四元數(shù)，通過人體四元數(shù)計算歐拉角對人體姿勢角度進行描述；

S4、根據(jù)人體運動數(shù)據(jù)劃分摔跤動作階段，將摔跤動作劃分為開始、摔跤發(fā)生后的下落、摔跤后和結(jié)束姿勢四個階段，在摔跤開始階段，人體所受合外力在0到1倍人體重力之間，在摔跤發(fā)生后的下落階段，人體所受合外力峰值達到2倍人體重力以上，在摔跤后階段，人體所受合外力由峰值減少為0，在結(jié)束姿勢階段，人體所受合外力保持為0不變，通過人體所受合外力的變化來判斷人體是否發(fā)生摔跤，設置人體所受合外力閾值，當人體所受合外力超過合外力閾值時，則判定發(fā)生摔跤動作，并根據(jù)人體運動數(shù)據(jù)和人體姿勢角度進行摔跤檢測判斷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于人體姿態(tài)方位估算的摔跤檢測方法，其特征在于，所述的傳感器集成設備包括加速度計、磁力計、陀螺儀、校正器和藍牙模塊，通過加速度計、磁力計和陀螺儀測量人體運動數(shù)據(jù)，通過校正器對人體運動數(shù)據(jù)進行校正，通過藍牙模塊完成傳感器集成設備與手機端的通信和數(shù)據(jù)傳輸；

所述的傳感器集成設備根據(jù)用戶個人喜好和舒適程度，佩戴在用戶的不同人體部位。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于人體姿態(tài)方位估算的摔跤檢測方法，其特征在于，所述的步驟S2過程如下：

S21、通過卡爾曼濾波融合人體運動數(shù)據(jù)，用以預測下一個狀態(tài)變量，同時根據(jù)人體運動數(shù)據(jù)變化，對于人體運動方向進行估算；

S22、對人體運動數(shù)據(jù)和人體所受合外力進行卡爾曼濾波處理：假設應用場景為線性場景，對于人體運動數(shù)據(jù)使用下面的公式進行卡爾曼濾波：

H＝K_hH_true+b_h+v_h

其中H表示傳感器集成設備測量的人體運動數(shù)據(jù)，K_h表示因數(shù)矩陣的大小，H_true表示經(jīng)過卡爾曼濾波處理的人體運動數(shù)據(jù)，b_h表示人體運動數(shù)據(jù)偏移量，v_h表示人體運動數(shù)據(jù)非相關高斯白噪聲的值；

對于人體所受合外力使用下面的公式進行卡爾曼濾波：

f_body＝K_f(mg+f_true)+b_f+v_f

其中f_body表示人體所受到的合外力，K_f表示合外力因數(shù)矩陣的大小，m表示人體質(zhì)量，g表示重力加速度，f_true表示經(jīng)過卡爾曼濾波處理的人體所受到的合外力，b_f表示合外力偏移量，v_f表示合外力非相關高斯白噪聲的值。