CN110433472B - 一种基于增强现实的攀岩训练方法及装置 - Google Patents

一种基于增强现实的攀岩训练方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于增强现实的攀岩训练方法及装置，在攀岩训练这一应用场景下，本发明通过增强现实眼镜来为训练者提供虚拟训练场景与视觉反馈，方法包括：首先选取合适的场地，确定受力极限值，并在训练的过程中测量攀岩节点的受力情况，对比受力极限值为训练者提供视觉上的反馈，从而实现帮助训练者训练的目的。本发明可以有效帮助训练者进行训练。

Description

一种基于增强现实的攀岩训练方法及装置
技术领域
本发明涉及体育训练领域，特别是一种基于增强现实的攀岩训练方法及装置。
背景技术
攀岩由登山运动衍生而来，富有很强的技巧性、冒险性，是极限运动中的一个重要项目，在世界上十分流行。
但目前的攀岩训练还存在一系列问题：一方面，进行攀岩训练时训练者无法定量知道自己当前的状态，无法得到有效的姿势指导；另一方面，在进行训练的时候，训练者只能根据肉眼判断攀爬的路线，缺少视觉上的反馈，很难选择最佳的攀爬路线，只能盲目地进行训练。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术中存在的攀岩训练缺少视觉反馈不便于训练的问题，本发明提供一种基于增强现实的攀岩训练方法及装置。
技术方案：一种基于增强现实的攀岩训练方法，包括以下步骤：
步骤一、确定训练时每个施力节点的受力极限值并保存；
步骤二、初始化训练场景，对训练场景四角标记出标志点，根据标志点确定训练区域，确定施力节点的位置并记录；
步骤三、对施力节点的受力进行测量，将测量值与受力极限制进行比较，得到比较结果，根据比较结果将施力节点进行可视化；
步骤四、根据训练者当前的位置，选择到达顶部的最优路线，绘制最优路线并显示在视野内。
进一步地，步骤一中，所述受力极限值由训练者的年龄、体重决定。
进一步地，步骤一中，每个施力节点的受力极限值均包括左手、右手、左脚、右脚的受力极限值。
进一步地，步骤三中，当训练者静止时，测量施力节点的受力，受力的施力节点包括四个点，根据四个点的位置分配为左手、右手、左脚、右脚，左上角的节点为左手，右上角的节点为右手，左下角的节点为左脚，右下角的节点为右脚；测量值与受力极限值进行比较时，分别将四个点的测量值与受力极限值中对应部位进行比较。
进一步地，步骤三中，可视化的具体方法包括：
令施力节点的受力极限值为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，测量值为
Figure 564398DEST_PATH_IMAGE002
；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE003
时，认为该位置施力不足，将该施力节点可视化为红色；
当
Figure 660792DEST_PATH_IMAGE004
时，认为该位置施力正常，将该施力节点可视化为绿色；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE005
时，认为该位置施力过多，将该施力节点可视化为蓝色。
进一步地，步骤三中，当施力不足或施力过多时，在视野内可视化警示标志，提示训练者调整；当施力正常时，在视野内显示继续标志，提示训练者继续训练。
进一步地，步骤二中，初始化训练场景还包括对训练场景虚拟化，所述场景虚拟化包括：
在距离训练者下方2m的地方渲染虚拟的峡谷，隐去地面，根据训练者的具体设置改变不同的效果；
在训练者周围，训练区域外侧，渲染随时间变化的天空，隐去外部环境；
将攀岩节点设置为真实的石块形状。
进一步地，步骤四中，绘制最优路线包括：
根据最优路线选择算法选择最优路线；
选择好最优路线后，分别将左右、右手、左脚和右脚的下一施力节点显示出来，使用绿色箭头进行标注；
用橘色实线来表示到达顶部的后续路线。
进一步地，所述最优路线选择算法为：
（1）分别寻找距离当前左手和右手最近的下一施力节点，下一施力节点的高度不低于当前施力节点的高度，并选择左手下一施力节点和右手下一施力节点中距离最近的那个作为初始节点；在初始节点附近寻找最近的且高度不低于当前节点的节点，作为与初始节点对应手相反的另一只手的节点；
（2）分别寻找距离当前左脚和右脚最近的下一施力节点，下一施力节点的高度不低于当前施力节点的高度，并选择左脚下一施力节点和右脚下一施力节点中距离最近的那个作为初始节点；在初始节点附近寻找最近的且高度不低于当前施力节点的施力节点，作为与初始节点对应脚相反的另一只脚的节点；
（3）不断重复步骤（2）-（3），直到到达顶部停止。
一种基于增强现实的攀岩训练装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行该程序时实现上述基于增强现实的攀岩训练方法。
本发明提供一种基于增强现实的攀岩训练方法及装置，与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明根据训练者对节点的作用力，定量分析并可视化训练者的攀爬状态，帮助训练者调整姿势；
本发明对攀岩的最佳路线进行可视化，为训练者对最佳路线的选择提供指导；
本发明同时将训练场景虚拟化，提供更加真实的攀岩体验。
附图说明
图1为基于增强现实的攀岩训练方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种基于增强现实的攀岩训练方法，利用增强现实眼镜，对节点的受力情况与最佳路线进行可视化，帮助训练者进行训练，包括以下步骤：
步骤a、训练者输入自己的年龄、体重，进行系统初始化，系统根据训练者的年龄和体重确定训练时每个施力节点的受力极限值并保存；
每一个施力节点的受力极限值存储四个受力极限值，包括左手，右手，左脚，右脚的受力极限值；但是某一时刻只需要考虑一个受力极限，如当左手在此节点时，该节点只需要反馈左手对应的受力极限。步骤c中做比较时，使用当前的力测量值与对应的受力极限比较。
步骤b、训练者站在训练装置前，进行场景初始化，包括：根据训练墙壁四角的标志点来确定训练区域；确定各节点的位置，并记录；
步骤c、在训练的过程中，对施力节点的受力进行测量，当训练者静止时，会有四个点受力，根据这四个节点的位置不同，依次分配为左手、右手、左脚、右脚，左上角的节点为左手，右上角的节点为右手，左下角的节点为左脚，右下角的节点为右脚：将收到的力预先确定的受力极限值作为比较，给出反馈并进行可视化：
具体可视化算法如下：
当
Figure 187588DEST_PATH_IMAGE003
时，认为该位置施力不足，将该节点可视化为红色；
当
Figure 653205DEST_PATH_IMAGE004
时，认为该位置施力正常，将该节点可视化为绿色；
当
Figure 177727DEST_PATH_IMAGE005
时，认为该位置施力过多，将该节点可视化为蓝色；
施力不正常时（不足或过多），在训练者视野内可视化警示标志，训练者可通过查看自己每个位置的颜色来确定当前状态，以进行合理的调整。当所有位置状态正常时，在视野内显示继续标志，提示训练者继续训练。
步骤d、根据训练者当前的位置，选择到达顶峰的最优路线，绘制最优路线并显示在视野内，其具体步骤如下:
e1、根据最优路线选择算法选择最佳路线；
e2、选择好路线之后，分别将左手、右手、左脚和右脚的下一节点显示出来，使用绿色箭头进行标注；
e3、用橘色实线来表示到达顶部的后续路线；
其中，最优路线选择算法为：
（1）分别寻找距离当前左手和右手最近的下一施力节点，下一施力节点的高度不低于当前施力节点的高度，并选择左手下一施力节点和右手下一施力节点中距离最近的那个作为初始节点；在初始节点附近寻找最近的且高度不低于当前节点的节点，作为与初始节点对应手相反的另一只手的节点；
（2）分别寻找距离当前左脚和右脚最近的下一施力节点，下一施力节点的高度不低于当前施力节点的高度，并选择左脚下一施力节点和右脚下一施力节点中距离最近的那个作为初始节点；在初始节点附近寻找最近的且高度不低于当前施力节点的施力节点，作为与初始节点对应脚相反的另一只脚的节点；
（3）不断重复步骤（2）-（3），直到到达顶部停止。
为了使训练的场景更为逼真，根据预先设置的情况进行部分场景虚拟化，虚拟化包括：
d1、在距离训练者下方2m的地方渲染虚拟的峡谷，隐去地面，可以根据训练者的具体设置来改变不同的效果；
d2、在训练者周围，训练区域外侧，渲染随时间变化的天空，隐去外部环境；
d3、根据使用者的设置情况，也可以将攀岩节点设置为真实的石块的形状。
一种基于增强现实的攀岩训练装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行该程序时实现上述基于增强现实的攀岩训练方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (8)

1.一种基于增强现实的攀岩训练方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、确定训练时每个施力节点的受力极限值并保存；
步骤二、初始化训练场景，对训练场景四角标记出标志点，根据标志点确定训练区域，确定施力节点的位置并记录；
步骤三、对施力节点的受力进行测量，将测量值与受力极限制进行比较，得到比较结果，根据比较结果将施力节点进行可视化；
步骤四、根据训练者当前的位置，选择到达顶部的最优路线，绘制最优路线并显示在视野内；
步骤三中，可视化的具体方法包括：
令施力节点的受力极限值为
Figure 625249DEST_PATH_IMAGE001
，测量值为
Figure 817196DEST_PATH_IMAGE002
；
当
Figure 428306DEST_PATH_IMAGE003
时，认为该位置施力不足，将该施力节点可视化为红色；
当
Figure 814550DEST_PATH_IMAGE004
时，认为该位置施力正常，将该施力节点可视化为绿色；
当
Figure 878321DEST_PATH_IMAGE005
时，认为该位置施力过多，将该施力节点可视化为蓝色；
步骤四中，绘制最优路线包括：
根据最优路线选择算法选择最优路线；
选择好最优路线后，分别将左手、右手、左脚和右脚的下一施力节点显示出来，使用绿色箭头进行标注；
用橘色实线来表示到达顶部的后续路线。
2.根据权利要求1所述的基于增强现实的攀岩训练方法，其特征在于，步骤一中，所述受力极限值由训练者的年龄、体重决定。
3.根据权利要求1所述的基于增强现实的攀岩训练方法，其特征在于，步骤一中，每个施力节点的受力极限值均包括左手、右手、左脚、右脚的受力极限值。
4.根据权利要求3所述的基于增强现实的攀岩训练方法，其特征在于，步骤三中，当训练者静止时，测量施力节点的受力，受力的施力节点包括四个点，根据四个点的位置分配为左手、右手、左脚、右脚，左上角的节点为左手，右上角的节点为右手，左下角的节点为左脚，右下角的节点为右脚；测量值与受力极限值进行比较时，分别将四个点的测量值与受力极限值中对应部位进行比较。
5.根据权利要求1所述的基于增强现实的攀岩训练方法，其特征在于，步骤三中，当施力不足或施力过多时，在视野内可视化警示标志，提示训练者调整；当施力正常时，在视野内显示继续标志，提示训练者继续训练。
6.根据权利要求1所述的基于增强现实的攀岩训练方法，其特征在于，步骤二中，初始化训练场景还包括对训练场景虚拟化，所述场景虚拟化包括：
在距离训练者下方2m的地方渲染虚拟的峡谷，隐去地面，根据训练者的具体设置改变不同的效果；
在训练者周围，训练区域外侧，渲染随时间变化的天空，隐去外部环境；
将攀岩节点设置为真实的石块形状。
7.根据权利要求1所述的基于增强现实的攀岩训练方法，其特征在于，所述最优路线选择算法为：
（1）分别寻找距离当前左手和右手最近的下一施力节点，下一施力节点的高度不低于当前施力节点的高度，并选择左手下一施力节点和右手下一施力节点中距离最近的那个作为初始节点；在初始节点附近寻找最近的且高度不低于当前节点的节点，作为与初始节点对应手相反的另一只手的节点；
（2）分别寻找距离当前左脚和右脚最近的下一施力节点，下一施力节点的高度不低于当前施力节点的高度，并选择左脚下一施力节点和右脚下一施力节点中距离最近的那个作为初始节点；在初始节点附近寻找最近的且高度不低于当前施力节点的施力节点，作为与初始节点对应脚相反的另一只脚的节点；
（3）不断重复步骤（2）-（3），直到到达顶部停止。
8.一种基于增强现实的攀岩训练装置，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行该程序时实现如权利要求1-7任一基于增强现实的攀岩训练方法。
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