CN101202994A - 辅助用户健身的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种辅助用户健身的装置，包括存储器、显示单元、键盘、扬声器、电源模块，还包括：摄像模块，用于将外界的景物转换成相应的数码图像文件；图像识别模块，用于识别图像中的人体动作，并提取人体动作的特征；主处理模块，用于控制各模块的动作并输出比较的结果。本发明的装置配备人体动作识别系统，将人们的健身动作与标准动作模板相比较，可以随时随地为用户提供类似于健身教练般的指导，用于指出用户健身动作中的不规范之处，帮助用户达到理想的健身效果。

Description

辅助用户健身的方法和装置

技术领域

本发明涉及电器设备，特别涉及一种辅助用户健身的电器设备及实现方法。

背景技术

现在人们的工作、生活节奏加快，竞争压力增大，很多人希望通过健身运动来保持身体健康。例如人们跟随广播、电视播放的体操界面进行健身运动，但常由于没有规范的指导，健身动作不标准而得不到理想的健身效果，甚至会损伤身体；也有人到健身俱乐部健身，在健身教练的指导下进行跳操等运动，但常常受限于健身场地、费用等条件，健身需求不能得到随时随地的满足。

现有技术条件下，人们在进行健身运动时不能得到随时随地的反馈，缺乏正确的指导，也因得不到及时反馈而缺乏趣味性。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种辅助用户健身的方法和装置。

按照本发明的一方面，一种辅助用户健身的方法，包括步骤：

存储健身标准动作模板；

通过摄像模块拍摄用户的健身动作；

比较用户的动作和健身标准动作模板；

根据比较的结果给用户反馈。

按照本发明的另一方面，一种辅助用户健身的装置，包括存储器、显示单元、键盘、扬声器、电源模块，还包括：

摄像模块，用于将外界的景物转换成相应的数码图像文件；

图像识别模块，用于识别图像中的人体动作，并提取人体动作的特征；

主处理模块，用于控制各模块的动作并输出比较的结果。

本发明的装置配备人体动作识别系统，将人们的健身动作与标准动作模板相比较，可以随时随地为用户提供类似于健身教练般的指导，用于指出用户健身动作中的不规范之处，帮助用户达到理想的健身效果。

附图说明

图1是辅助用户健身的装置的结构框图；

图2是模拟图像到数字化图像的转换；

图3是用户健身动作比较过程示例。

具体实施方式

本发明的主要目的是实现一种辅助用户健身的方法和装置，特点是在该装置中存储健身体操模板，当用户做体操时，该装置通过摄像模块拍摄用户的动作并和体操模板进行比较，并给用户以反馈。

可以按照本发明所述将各功能部件组装成独立的电器设备，也可以将各功能模块附加于手机、电脑、电视等其他电器上。例如目前移动通信技术得到广泛应用，手机已成为很多人工作、生活上必不可少的工具而随身携带。同时手机中一些已有的功能部件如摄像功能、人机界面等和本发明所述装置中的功能部件可以复用，可以很容易通过对手机的改进，实现本发明中所述装置的功能。

1.辅助用户健身的手机所包括的部分及各部分基本功能图1表示出了辅助用户健身的手机构成。辅助用户健身的手机所包括的部分及各部分应该完成的基本功能如下：

摄像模块101，摄像模块包括摄像头和图像处理部分，负责将外界的景物转换成相应的数码图像文件。

图像识别模块102，其功能是识别图像中的人体动作，并提取人体动作的特征。

主处理模块103，控制摄像模块拍摄用户的健身图像，控制图像识别模块提取用户健身图像中的动作特征，将提取的用户健身动作特征与存储器中存储的健身标准动作模板进行比较，通过人机界面输出对用户健身动作的反馈，以及控制各组件的整体操作。

如果在手机的基础上实现该健身辅助装置，主处理模块还要为手机中的应用层软件提供运行平台，承载应用软件模块，完成无线通信过程的控制，以及协调手机内各个相关模块，使之能够配合工作。

存储器104，存储器还应存储健身标准动作模板以及与健身标准动作模板对应的健身示范录像。

如果在手机的基础上实现该健身辅助装置，存储器还要存储手机正常工作必需的数据以及用户的个人信息，如电话号码簿等。

显示单元105，包括液晶显示器等，能够在主处理模块的控制下，显示各种消息、图标等。可通过显示单元将健身示范录像显示出来，供用户健身时参照。

键盘106，用于输入信息，将用户输入的信息传送到主处理模块，与显示单元以及扬声器、麦克风等共同完成用户与手机的界面功能。

扬声器107，用于输出声音，如提示音等。

电源模块108，为各模块提供电源。

其他功能模块109，实现一个电器设备所需具备的其他功能，如数据输入输出、漏电保护、电磁辐射防护等。

如果在手机的基础上实现该健身辅助装置，其他功能模块的功能还可以是用来接收和发送无线信号的天线，负责业务数据、信令的编码与解码，物理信道的扩频与解扩、调制与解调等的信号处理部件，以及负责基带数字信号和射频模拟信号的转换、射频模拟信号的发送与接收。以实现与移动通信网相连，完成手机的无线通信功能。

辅助健身的方法包括以下步骤：

1)存储健身示范录像文件和健身标准动作模板文件

用户需要选择健身示范录像，将健身示范录像文件预先存储在存储器中。健身示范录像将在显示单元上播放，以帮助用户进行健身运动。与健身示范录像文件对应的还有健身标准动作模板文件也需要预先存储在存储器中，健身标准动作模板文件是根据健身示范录像提取出的静态画面中人体动作的数字化表示文件，用于检查用户的健身动作是否标准。健身标准动作模板文件是根据从连续体操动作中提取出一定数量的静态帧的数字化描述构成的。例如，一套体操持续时间5分钟。如果按照平均每秒钟提取4帧的速率，需要从体操开始起到体操结束按每0.25秒提取一帧，共提取1200帧。图2表示出了对每一静态帧从模拟图像到数字化图像的转化方法的一个实施例。将整个画面分为100个像素，如果人体占据了像素区域的大部分，则该像素表示为“1”，否则表示为“0”。一张画面的像素越大，则数字化描述的准确度越高。可以进一步增加每像素的比特位数以描述像素的颜色和明暗信息。对这1200帧的数字化描述的集合作为健身标准动作模板文件。单位时间内提取的静态帧数越多则对用户动作的判别准确度越高。健身标准动作模板文件可以由第三方提供，也可以由手机的图像识别模块基于用户输入的健身示范录像文件自动生成。

上面所述的健身示范录像也可以是伴奏音乐、节拍和动作提示音等文件，其作用与健身示范录像相同。

2)通过摄像模块拍摄用户的健身动作

用户开始健身前，将本发明所述装置摆放在用户前方的位置，与用户的距离以摄像头能够清晰地拍摄到用户的动作为宜，摄像头要对准用户。为了便于图像识别模块对用户健身动作的识别，可以在该装置摆放好后先拍摄一张背景图片发送到图像识别模块备用。

用户通过人机界面选择健身示范录像文件并启动，存储器中预存的示范录像开始在显示单元上播放。

用户在该装置前面进行健身运动，可按照该装置通过扬声器所提示的节拍和动作进行运动，也可以与显示单元上播放的示范录像中的动作同步进行运动。

在用户进行健身运动的同时，摄像头拍摄用户的健身动作。可以采用与健身标准动作模板文件静态帧相同的速率拍摄用户健身的画面，例如如前例所述以每0.25秒一帧的速率拍摄，由摄像模块的图像处理部分将其转换成用户动作图像。也可以在连续拍摄用户健身动作，由摄像模块的图像处理部分按照与健身标准动作模板文件静态帧相同的速率提取出静态帧。摄像模块将用户动作静态帧发送到图像识别模块。

图像识别模块将接收到的用户动作静态帧中的用户动作部分提取出来，即减去预先接收到的背景帧，得到纯用户动作静态帧。将一张图片中的背景减去的技术目前在很多图像处理软件中应用，是一种比较成熟的技术，例如将一张图片按像素和背景图片进行比较，相同的像素置为白色，不同的像素保持不变等，本专利不再详细描述。图像识别模块将得到的纯用户动作静态帧发送到主处理模块。

3)比较用户的动作和健身标准动作模板

主处理器比较用户的动作和健身标准动作模板，以判断用户动作位置和节奏的准确度。图3是主处理器比较用户健身动作是否标准的一个实施例。主处理模块将收到的纯用户动作静态帧与健身标准动作模板文件中按照先后次序相对应的静态帧进行比较，判断其符合程度，还可以找出二者差异较大部分所处的位置，并利用人体识别技术进一步判断该位置与用户的哪一部分肢体相对应，以用于对用户的反馈，例如可以给出用户左臂伸展过低等类似的提示。如果当前的纯用户动作静态帧与健身标准动作模板文件中的对应静态帧区别较大，可以进一步与健身标准动作模板文件中的该静态帧的前后帧进行比较，以判定用户的动作是否过快或过慢。例如主处理模块将接收到的第n纯用户动作静态帧与健身标准动作模板文件中的第n静态帧相比较，发现其差异较大，于是进一步与健身标准动作模板文件中的第n-1或第n+1静态帧比较，如果发现第n纯用户动作静态帧与健身标准动作模板文件中的第n-1静态帧更为接近，则可以判定用户的动作过快；如果发现第n纯用户动作静态帧与健身标准动作模板文件中的第n+1静态帧更为接近，则可以判定用户的动作过慢。

4)将比较的结果给用户反馈

主控制器通过人机界面将对用户健身动作的反馈提供给用户。可以在用户健身过程中给用户实时的反馈，如提示动作过快、过慢、肢体动作是否正确等；也可以在一套健身体操结束后给予总体评价。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到在不背离如在所附权利要求书中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加和取代也是可能的。因此，本发明的范围应当不限于上述实施例，而是根据所附权利要求书及其等效限定。

Claims (9)

1.一种辅助用户健身的方法，包括步骤：

存储健身标准动作模板；

通过摄像模块拍摄用户的健身动作；

比较用户的动作和健身标准动作模板；

根据比较的结果给用户反馈。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述健身标准动作模板是将静态画面中人体动作的数字化表示文件，用于检查用户的健身动作是否标准。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述图像识别模块将摄像模块拍摄的用户的健身动作图像的用户动作部分提取出来，得到纯用户动作静态帧。

4.按权利要求2所述的方法，其特征在于采用与健身标准动作模板文件静态帧相同的速率拍摄用户健身的画面。

5.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述比较包括比较纯用户动作静态帧与健身标准动作模板中的对应帧的符合程度。

6.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述比较包括比较用户动作位置和节奏的准确度。

7.一种辅助用户健身的装置，包括存储器、显示单元、键盘、扬声器、电源模块，还包括：

摄像模块，用于将外界的景物转换成相应的数码图像文件；

图像识别模块，用于识别图像中的人体动作，并提取人体动作的特征；

主处理模块，用于控制各模块的动作并输出比较的结果。

8.按权利要求7所述的装置，其特征在于控制各模块的动作包括：

控制摄像模块拍摄用户的健身图像；

控制图像识别模块提取用户健身图像中的动作特征；

将提取的用户健身动作特征与存储器中存储的健身标准动作模板进行比较。

9.按权利要求7所述的装置，其特征在于所述辅助用户健身的装置为手机。

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