[發(fā)明專利]健身運(yùn)動(dòng)姿態(tài)指導(dǎo)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011467671.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN112734799A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武治國;李靜宇;姜瑞凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G06T7/246
• 分類號(hào): G06T7/246;G06T7/73;G06T7/80;G08B21/24;G08B7/06
• 代理公司: 長(zhǎng)春中科長(zhǎng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本發(fā)明屬于健身運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)應(yīng)用領(lǐng)域，包括：運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊、智能分析模塊、影音模塊；通過采集健身人員主要部位的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，獲取性別身高、使用的健身器械等視頻信息并將識(shí)別到的健身運(yùn)動(dòng)類型，名稱發(fā)送給智能分析模塊，通過與影音數(shù)據(jù)庫中的影音資料對(duì)比，將不規(guī)范的動(dòng)作提取指導(dǎo)音頻和動(dòng)作視頻，并自動(dòng)生成提示語音供健身人員收聽觀看，同時(shí)語音提示健身人員不規(guī)范動(dòng)作及不利之處。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于健身運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及三維成像，運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測(cè)技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們?cè)絹碓阶⒅厣眢w素質(zhì)的提高，重視身體健康，業(yè)余時(shí)間的健身鍛煉也成為了一種流行的趨勢(shì)。然而，健身活動(dòng)需要有專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)，不然很容易造成運(yùn)動(dòng)的損傷，嚴(yán)重的會(huì)因?yàn)槠餍凳褂貌划?dāng)造成身體受傷甚至危及生命安全。現(xiàn)有的健身指導(dǎo)系統(tǒng)無法針對(duì)每一個(gè)健身人員的身體情況以及健身類型做出判斷，對(duì)實(shí)際健身動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作做出精確匹配，導(dǎo)致健身者無從獲知自己的動(dòng)作是否標(biāo)準(zhǔn)，是否達(dá)到健身效果，是否正確使用健身器械，亦或判斷是否過渡健身傷害身體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種健身運(yùn)動(dòng)姿態(tài)指導(dǎo)系統(tǒng)，采用TOF深度傳感器與可見光相機(jī)相結(jié)合，檢測(cè)運(yùn)動(dòng)中的人體，根據(jù)肢體、關(guān)節(jié)操作器械的運(yùn)動(dòng)位置，智能判斷人體運(yùn)動(dòng)規(guī)范性，通過語音、文字及影像交互式的提醒和指導(dǎo)健身人員運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)狀態(tài)，可以解決健身人員由于動(dòng)作不規(guī)范造成的運(yùn)動(dòng)損失的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下具體技術(shù)方案：

一種健身運(yùn)動(dòng)姿態(tài)指導(dǎo)系統(tǒng)，包括：運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊、智能分析模塊；

運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊用于采集健身人員影像，識(shí)別正在進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目、使用的健身器械，控制跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)跟隨健身人員運(yùn)動(dòng)位置轉(zhuǎn)動(dòng)，提取健身人員主要部位的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)；

智能分析模塊用于接收健身人員當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，與智能分析模塊中存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作數(shù)據(jù)比對(duì)，提取健身人員不規(guī)范動(dòng)作，并發(fā)送指導(dǎo)視頻以及對(duì)應(yīng)的規(guī)范動(dòng)作語音講解；

運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊包括：用于獲取健身人員運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景圖像的可見光相機(jī)、用于獲取健身人員肢體運(yùn)動(dòng)空間位置信息的TOF深度傳感器、用于固定和控制可見光相機(jī)與TOF深度傳感器的跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)，跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)使健身人員活動(dòng)區(qū)域始終位于可見光相機(jī)與TOF深度傳感器視場(chǎng)有效區(qū)域之內(nèi)。

優(yōu)選地，還包括影音模塊，影音模塊用于接受指導(dǎo)視頻，輸出播放供健身人員收聽觀看，語音提示健身人員不規(guī)范動(dòng)作之處，并顯示正確的運(yùn)動(dòng)方法。

優(yōu)選地，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊還包括：圖像處理單元，用于采集可見光相機(jī)和TOF深度傳感器采集到的健身人員的健身信息、主要部位的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息；控制跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)始終指向健身人員；分析采集到的健身人員的所有數(shù)據(jù)，并向智能分析模塊發(fā)送數(shù)據(jù)、接收返回的分析處理結(jié)果；傳輸分析處理結(jié)果至影音模塊。

優(yōu)選地，智能分析模塊還包括：智能分析單元和影音數(shù)據(jù)庫；智能分析單元用于比對(duì)健身人員當(dāng)前的健身數(shù)據(jù)與影音數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作，并將正確動(dòng)作語音及運(yùn)動(dòng)視頻回傳至運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊；影音數(shù)據(jù)庫用來存儲(chǔ)各種運(yùn)動(dòng)器械的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作的講解語音記錄及操作視頻。

優(yōu)選地，利用變換矩陣計(jì)算TOF深度傳感器的每個(gè)像素對(duì)應(yīng)在可見光相機(jī)上的像素位置，用以準(zhǔn)確檢測(cè)健身人員的身體位置以及運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。

優(yōu)選地，圖像處理單元采用YOLO深度學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)識(shí)別健身人員的健身信息；根據(jù)深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)VGG-19獲得的健身人員的運(yùn)動(dòng)信息，并提取關(guān)鍵視頻幀中健身人員主要部位的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。

優(yōu)選地，主要部位的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)包括：以空間位置、角度的數(shù)據(jù)形式體現(xiàn)的健身人員關(guān)鍵部位、關(guān)節(jié)的信息。

優(yōu)選地，健身信息至少包括性別、身高、所使用的健身器械；運(yùn)動(dòng)信息至少包括運(yùn)動(dòng)類型、健身項(xiàng)目名稱。

本發(fā)明能夠取得以下技術(shù)效果：