CN105224070B - 体育活动平视显示器系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种在体育活动期间使用体育活动平视显示器系统的方法，所述方法包含平视显示器单元接收关于运动球的信息以及平视显示器单元基于所述信息向个体显示图像的步骤，此处图像叠加在个体的当前环境视场上。

Description

体育活动平视显示器系统和方法

技术领域

本发明的实施例通常涉及体育活动平视显示器系统和使用该系统的方法。更具体地，本发明的实施例涉及基于与体育活动有关的数据通过平视显示器向从事或观察体育活动的个体提供计算机生成的感官输入的系统和方法。

背景技术

体育活动对于保持健康的生活方式很重要，且其为许多人的娱乐来源。一些个体更喜欢从事团队体育活动(诸如例为英式足球或篮球)，而其他个体更喜欢从事个人体育活动(诸如例为跑步或滑雪)。无论该活动是团队或个人活动，个体通常均参与到竞赛项目(比如英式足球比赛或赛跑)和更多的非正式训练项目(比如英式足球传接训练或行进间冲刺)两者之中。虽然其他人自身并不定期参与体育活动，但可以作为观众欣赏观看体育活动。

现存的体育活动监测系统能够使用传感器记录体育活动期间关于个体的表现的信息。一些便携式健康监测系统采用连接到个体身体的传感器，而其他便携式健康监测系统依赖于连接到一件体育用具的传感器。此类传感器能够测量与个体的体育活动相关联的不同的物理和/或生理参数。

技术已经导致了所谓“平视显示器”(HUD)的发展，所述“平视显示器”用于向用户提供可视信息而无需用户将目光从它们通常的视角移开。此术语的起源来源于飞机飞行员能够在他们的头仍然定位于“上”且向前观看时能够观察信息(例如飞行状态或者飞机定位信息)，而不是角度向下地看向更低的仪器。HUD典型地包含用于将信息投射到透明面(比如玻璃板)之上的投影仪，其使得用户的典型视点的背景环境仍然能够被看到。尽管HUD最初地发展是为了军用航空，但它们现在存在于民用飞机、车辆和计算机游戏应用之中。

对于各种“增强现实”应用，HUD可能是有用的工具。增强现实的基本思想是向用户提供计算机生成的感官输入——叠加的图形、声音、触觉反馈或其他感官增强——其提供关于环境的信息以及在现实世界环境背景中它的目标。例如，美式足球的粉丝近年来已经变得习惯于电视播放的美式足球比赛中存在施加于其上的“第一次进攻”线。

从事体育活动的个体——或者感兴趣的观众(比如教练或粉丝)——可以希望接收关于体育活动的信息，包含关于个体的表现的信息。但关于提供此信息，现有的体育活动监测系统存在一些缺陷。许多现有的系统直到活动已经结束之后，才向个体或感兴趣的观察者提供关于体育活动的信息。其他系统可以在活动期间提供关于体育活动的信息，但其在某种程度上使得专注于正在进行的体育活动本身的个体或感兴趣的观察者注意力分散。并且许多现有的HUD和增强现实系统不是便携式的，并因此不适于在许多现实世界的体育竞赛或训练项目中进行监测。最后，现有的体育活动监测系统常常不能向个体或感兴趣的观察者提供快速、精确、有洞察力的信息，所述信息使得它们能够容易地比较过去的表现、用于提高未来表现的发展策略、或可视化表现。

发明内容

所需要的是相比于现有的体育活动监测系统具有改良性能的体育活动平视显示器系统和方法，因此向从事体育活动的个体和其他感兴趣的观察者提供更好的工具以评估这些活动。至少一些本发明的实施例满足以上需求并提供进一步相关的好处，如同下文说明书将要展现的。

本发明的实施例涉及在体育活动期间使用体育活动平视显示器系统的方法，包括步骤：平视显示器单元接收关于运动球的信息的步骤，以及平视显示器单元基于信息向个体显示图像的步骤，其中图像叠加在个体的当前环境视场上。

本发明的实施例还涉及在体育活动期间使用体育活动平视显示器系统的方法，包括步骤：平视显示器单元在平视显示器单元的投影像场中识别运动球的存在，以及平视显示器单元向个体显示图像，所述图像叠加在个体的当前环境视场上，其中所显示的图像向个体指示目标。

本发明的实施例进一步涉及在体育活动期间使用体育活动平视显示器系统的方法，包括步骤：平视显示器单元在体育运动期间确定穿戴平视显示器的个体的一部分身体位置，以及平视显示器单元在体育运动期间向个体显示关于一部分身体位置的视觉反馈。

发明的实施例的附加特征将在下文的说明书中提出，并且部分地由说明书呈现，或者可以通过本发明的实践来学习。前述的一般说明和下文的详细说明均为示例性和说明性的，并且意于提供所要求的本发明的进一步解释。

附图说明

此处所包含的附图形成了说明书的一部分并图示本发明的实施例。与说明书一起，附图进一步用来解释原理并使得相关领域技术人员能够实施和使用本发明。

图1是根据本发明实施例的使用HUD的个体的图示。

图2是根据本发明实施例的通过HUD的包含投影像场的个体的视图的图示。

图3是根据本发明实施例的通过HUD的包含投影像场的个体的视图的图示。

图4是根据本发明实施例的通过HUD的包含投影像场的个体的视图的图示。

图5是根据本发明实施例的HUD的组件的图示。

图6是根据本发明实施例的HUD显示器模块的组件的图示。

图7是根据本发明实施例的HUD的组件的图示。

图8是根据本发明实施例的通过网络与多个设备进行通信的HUD的图示。

图9是根据本发明实施例的HUD投影像场的图示。

图10是根据本发明实施例的HUD投影像场的图示。

图11是根据本发明实施例的HUD投影像场的图示。

图12是根据本发明实施例的使用HUD的个体的图示。

图13是根据本发明实施例的使用HUD和身体安装设备的个体的图示。

图14是根据本发明实施例的使用HUD和运动球安装设备的个体的图示。

图15是根据本发明实施例的运动球组件的图示。

图16是根据本发明实施例的示出了运动球的度量确定方法的流程图。

图17是根据本发明实施例的HUD投影像场的图示。

图18是根据本发明实施例的HUD投影像场的图示。

图19是根据本发明实施例的HUD投影像场的图示。

图20是根据本发明实施例使用HUD来观察从事体育活动的多个个体的感兴趣的观察者的图示。

具体实施方式

此处将参考附图中所阐明的实施例来详细描述本发明。参考“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等，表明所描述的实施例可以包含特定特征、结构、或特性，但每个实施例可以并不一定包含特定特征、结构、或特性。此外，此类短语并不一定提及相同实施例。进一步地，当与实施例相关的特定特征、结构、或特性被描述时，我们主张以本领域技术人员的知识范围来影响与其他实施例相关的此类特征、结构、或特性，无论其是否被明确地描述。

此处所使用的术语“发明”或“本发明”是非限制性术语，且其并非意于涉及具体发明的任何单一实施例，而是包含申请中所描述所有可能的实施例。

本发明的不同方面或任何部分或其功能可以使用硬件、软件、固件、非暂态有形计算机可读或计算机可用存储介质(具有存储于其上的指令)、或其结合来实施，以及可以用一个或多个计算机系统或其他处理系统来实施。

本发明通常涉及体育活动“平视显示器”(HUD)系统以及在体育活动期间使用该系统的方法。更具体地，本发明的实施例涉及用于基于与体育活动相关的数据通过HUD向从事或观察体育活动的个体提供计算机生成的感官输入的系统和方法。

从事体育活动的个体或感兴趣的观察者(比如教练或粉丝)可以希望接收关于体育活动的信息，包含关于体育活动期间个体表现的信息。现有的体育活动监测系统常常不利地提供此类信息，在某种程度上使得专注于正在进行的体育活动本身的个体或感兴趣的观察者注意力分散。

例如，当从事体育活动的个体必须将目光从活动场地移开以便观察视觉输出(例如，个体的心率或由个体所踢的球的速度的视觉指示器)时，他们的注意力、意识和关注于体育活动的水平必然被降低。在正在进行竞技项目(例如英式足球比赛)的情况下，这导致产生个体的表现下降的风险，并且可能导致产生注意力分散的个体受伤的风险。甚至在更多的非正式的非竞技训练项目(例如进行英式足球训练)的情况下，源于不得不将目光从个体的通常视点移开的注意力分散可以降低速度，因此延长训练项目并将个体拖出他们的训练“流程”，可能降低训练项目的整体效能。

其他感兴趣的个体(比如教练或体育活动的观众)可能因为不得不将目光从活动场地移开以便观察与运动员的表现相关的视觉输出而类似处于不利地位。

与此相反，此处所描述的体育活动HUD系统和方法旨在向个体或感兴趣的观察者提供快速、准确、富有洞察力的信息以使得他们能够以不分心的方式容易地和直观地获得关于运动员的表现信息，容易地比较过去的表现、开发用于提高未来表现的策略、和/或可视化表现的方面。

图1是根据本发明实施例的使用HUD100的个体10的图示。通常来讲，HUD100可以用于向用户提供可视化信息和/或其他感官输入而无需个体10将目光从他们的通常视点移开。

图1所描绘的个体10从事英式足球(即足球)运动。当本发明的实施例主要关于英式足球运动进行讨论时，此处所描述的体育活动HUD100系统和方法可以适合于由个体10或其他感兴趣的个体为了团队或个人体育活动以及为了此外其他运动中的竞技和非正式训练项目而使用。例如，此处所描述的根据本发明的实施例的体育活动HUD100系统和方法可以适合于由从事体育活动(比如棒球、篮球、保龄球、拳击、板球、自行车赛、橄榄球(即美式足球)、高尔夫、曲棍球/冰球、长曲棍球、赛艇、英式橄榄球、赛跑、滑板运动、滑雪、冲浪、游泳、乒乓球、网球或排球)或与此相关的训练项目期间的个体10来使用。

图1所描绘的个体10装备有HUD100，所述HUD100采用一副眼镜的形式。当本发明的实施例主要关于采用一副眼镜形式的HUD100进行讨论时，此处所描述的体育活动HUD系统和方法还可以并入特殊用途的HUD硬件或其他已知的服装(比如帽子、发带、头盔、头套、围巾、衬衫、裤子、鞋或安全装置)物体之中。

根据本发明实施例的体育活动HUD100可以将图形、声音、或其他感官增强叠加于现实世界环境之上，其可能是实时的。体育活动HUD100可以包含显示技术，所述显示技术能够投影一个或多个图像，所述投影在某种程度上使得它们可视并叠加于他们环境中的个体10的“现实世界”视图之上。

图1示出了个体10玩英式足球并佩戴体育活动HUD100眼镜。图1进一步示出了在个体10的视场范围内的典型的投影像场400的空间。典型的投影像场400代表一个空间，体育活动HUD100眼镜在所述空间内能够投影一个或多个图像的范围内，所述投影在某种程度上使得它们可视并叠加于他们环境中的个体10的“现实世界”视图之上。

图1所描述的投影像场400仅为典型的性质。在一些实施例中，体育活动HUD可以包含用于在透明面上投影信息的投影仪，所述透明面相对地接近于个体的眼镜，比如由一副眼镜的透镜或邻近的玻璃板制成的眼镜。然而，由个体10的视角来看，有效的投影像场400在个体10的视线上仍然为相对较大的面积，比如图1中所描绘的投影像场400.

在本发明的其他实施例中，体育活动HUD可以包含投影仪，所述投影仪实际上将信息投影到个体10前面的实质上更远的其他表面之上，其有效地将这些表面转变为显示表面。例如，体育活动HUD可以将信息投影到个体10前面的大地之上，有效地将大地转变为显示表面。

图2是根据本发明实施例的通过HUD100的包含投影像场400的个体10的视图的图示。投影像场400包含英式足球20和英式足球球门30的现实世界视图，且不包含任何由HUD100所显示的叠加图像。此描述仅为说明性的性质且不代表个体所看到的真实视图。特别的，当图2示出如同从后面看去的体育活动HUD100眼镜和投影像场400的轮廓两者之时，佩戴体育活动HUD100眼镜并观察投影像场400的个体可以不实际地视觉察觉到体育活动HUD100眼镜的其他组件的框架——除了体育活动HUD100眼镜用于充当显示表面的任何表面之外，所述显示表面用于个体10观察所投影的图像。同样地，不佩戴体育活动HUD100眼镜但在一些距离上从后面观察它们的个体将不能察觉到投影像场400。

不管他们的投影仪配置的性质，根据本发明实施例的体育活动HUD100可以用于向从事体育活动的个体10传达多种多样的信息。例如，在一些实施例中，体育活动HUD100可以向个体显示一般信息，比如日期、时间、温度或位置。此信息可以例如以可视地叠加在投影像场400上的文本来传达。

体育活动HUD100还可以向个体10显示小贴士或指导，比如在他们的活动或运动中期望什么、他们如何尝试执行特定运动策略，或对于活动或运动而言他们的目标是什么的小贴士或指导。在一些实施例中，可以传达小贴士或指导，例如可视地叠加在投影像场400上。

在其他实施例中，小贴士或指导可以采用图标或其他可视标记的形式，比如目标图标402或障碍图标404。图3是根据本发明实施例的通过HUD100的包含投影像场400的个体10的视图的另一图示。在此实施例中，投影像场400包含英式足球20和英式足球球门30的现实世界视图，并且进一步包含叠加在现实世界英式足球20上的第一目标图标402，叠加在现实世界英式足球球门30上的第二目标图标402，以及代表安置在现实世界英式足球球门30前面的守门员的障碍图标404。可以指示个体去踢英式足球20以便用他们的脚12在接近第一目标图标402的位置上碰撞英式足球20，旨在将球指向第二目标图标402，并且绕过代表守门员的障碍图标404。在一些实施例中，体育活动HUD100可以用于显示体育活动的结果或基于体育活动期间所获得的数据进行教导。图4是根据本发明实施例的通过HUD100的包含投影像场400的个体10的视图的图示。在此实施例中，投影像场400再次包含英式足球20和英式足球球门30的现实世界视图，但此次进一步包含飞行路径图标406和反馈图标408。

在该情境中，个体10已经刚刚将英式足球20踢向英式足球球门30，飞行路径图标406可以基于体育活动期间所获得的数据来生成，如同下文的进一步详细解释。换句话说，由飞行路径图标406所描绘的特定飞行路径可以代表源于个体10踢英式足球20的真实的英式足球20的飞行路径。类似地，反馈图标408也可以表示个体10所踢的真实的英式足球20的运动特性，所述反馈图标408显示文本，所述文本指示英式足球20的速度为45英里每小时(mph)，以及英式足球20的旋转为120转每分钟(rpm)。

在其他实施例中，体育活动HUD100可以用于在踢发生之前显示类似于图4所示的那些图像，以向个体10指示所描绘的飞行路径和球运动统计是个体10所要达到的目标。

图5是根据本发明实施例的HUD100的示例组件的图示。在所示的实施例中，HUD100包含彼此可操作地连接的处理器110、电源112、存储器114和输出模块116以实施HUD100的功能。在其他实施例中，可以省略一个或多个这些HUD100的组件，或者可以增加一个或多个附加的组件。

处理器110可以适于执行存储于HUD100的存储器114内的应用程序。处理器110还能够执行模拟或数字信号处理算法，比如原始数据简化或过滤。例如，处理器110可以配置为接收来自传感器的原始数据并在HUD100上处理此类数据。处理器110可以可操作地连接到电源112、存储器114和输出模块116。

电源112可以适于向HUD100提供电力。在一个实施例中，电源112可以是电池。电源可以固定于HUD100内或可从HUD100拆卸，并且可以为可再冲电或不可再冲电。在一个实施例中，可以通过用另一电源112替换一个电源112来重新向HUD100提供电力。在另一实施例中，电源112可以通过连接到充电源的电缆而再充电，比如连接到个人电脑的通用串行总线(USB)火线、以太网、雷电接口(Thunderbolt)、或耳机电缆。在另一实施例中，电源112可以由感应充电来再充电，其中电磁场用于当二者接近时由感应充电器向电源112传输能量，但无需通过电缆将彼此接插。在一些实施例中，使用接插站以方便地充电。

典型的HUD100的存储器114可以适于存储应用程序指令和存储体育活动数据。在实施例中，存储器114可以存储应用程序，所述应用程序用于执行此处所描述的体育活动HUD100系统和方法的各方面功能。在一个实施例中，存储器114可以存储原始数据、所记录的数据和/或所计算的数据。在一些实施例中，如同下文的进一步详细解释，存储器114可以充当数据存储缓冲器。存储器114可以包含只读存储器和随机存取存储器两者，并且可以进一步包含存储卡或其他可移动存储设备。

在本发明的一些实施例中，存储器114可以永久地存储原始数据、所记录的数据和/或所计算的数据，而在其他实施例中，存储器114可以仅临时地存储所有或一些数据，比如在缓冲器中。在本发明的一个实施例中，存储器114和/或与此相关的缓冲器可以在预定大小的存储器位置中存储数据以便对于本发明的特定应用仅仅特定数量的数据可以被存储。

典型的HUD100的输出模块116可以是与HUD100整体耦合的视觉显示器输出模块116。视觉显示器输出模块116可以用于向个体10可视化的显示信息。在实施例中，视觉显示器输出模块116可以包含例如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、或者有机发光二极管(OLED)显示器。在一个实施例中，除了视觉显示器输出之外或替代视觉显示器输出，输出模块116可以适于提供音频(例如通过扬声器)和/或触觉(例如震动)输出。

图6是根据本发明实施例的HUD100的显示器输出模块116子组件的图示。在一个实施例中，HUD可以包含三个主要的组件：投影仪130、组合器132和屏幕134。

投影仪130可以是光学准直器装备，所述光学准直器装备包含在其焦点处具有阴极射线管、发光二极管或液晶显示器的凸透镜或凹透镜。这个装备可以在光“平行”(即感知为无穷远)处产生图像。处理器110可以在HUD100的其余部分和投影仪130之间提供接口以便处理器110生成由投影仪所显示的影像。

组合器132可以是正好位于个体的眼镜或视场前面的有棱角的平玻璃(即分束器)，所述有棱角的平玻璃以能够同时看到视场(即背景环境)和投影无限图像的方式改变来自投影仪130的投影图像的方向。组合器132可以具有特殊涂料，所述特殊涂料反射来自投影仪130单元的投射在其上的光线而允许其他光线通过。在一些实施例中，组合器132还可以具有弯曲表面以重新聚焦来自投影仪130的图像。

屏幕134可以是单独的表面，比如透明或半透明的玻璃板，其使得个体10的典型视点的背景环境仍然能够被看到。换句话说，屏幕134可以为个体提供以他们的视场来观察有效投影像场400的基础。在一些实施例中，组合器132和屏幕134可以是能够适合于组合器132和屏幕134的功能的单件硬件。

图7是根据本发明实施例的HUD的附加组件的图示。图7中所示的处理器110、电源112、存储器114和输出模块116可以与图5中所示的那些类似。在图7所示的实施例中，HUD100包含彼此可操作地连接的处理器110、电源112、存储器114、输出模块116、摄像机118、麦克风120、一个或多个传感器122、收发器、以及用户界面126以实施HUD100的功能。在其他实施例中，可以省略一个或多个这些HUD100的组件，或者可以增加一个或多个附加组件。

摄像机118可以是任何适合的视频记录组件，比如并入HUD100的数字摄像机。在一些实施例中，摄像机118可以配置和调整为以便摄像机118可以记录穿戴HUD100的个体在从事他们的体育活动时所看到的“第一人称”视图。记录的任何视频可以向个体10或其他感兴趣的人实时的或在记录事件之后进行回放。在一些实施例中，HUD可以回放用其他视觉图像做出注解的所记录的视频，比如就像潜在地显示在投影像场400中的贯穿始终的所讨论的图像。在一个实施例中，可以向穿戴HUD100的个体10回放所记录的第一人称视频以便所记录的第一人称视频占据个体10的整个视场。在这个意义上说，所记录的第一人称视频可以提供“虚拟现实”——就像个体10的体验一样。在另一实施例中，可以向穿戴HUD100的个体10回放所记录的第一人称视频以便所记录的第一人称视频占据少于个体10的整个视场。例如，所记录的第一人称视频可以显示在个体10的视场的一角以便个体10可以观察视频或将他们的注意力转移到他们视场中的其他现实世界项目。

将摄像机118合并入体育活动HUD100的实施例中可以为体育活动HUD100提供附加的性能。例如，根据本发明实施例的并入了摄像机118的体育活动HUD100可以用于确定个体10的身体相对于球20的方位，确定个体10的脚12相对于球20的方位，确定球20相对于球门30的方位(即基于所记录的进入球门30的球20的视频图像来确定射门何时为得分)，确定球20的旋转速率和速度，确定接触球20的数目，或者甚至基于脚12和球20碰撞的确定来触发由HUD100采用静态照片或者视频剪辑。

在本发明的实施例中，此处摄像机118用于确定个体10的身体或球20的运动的相对方位，可以采用特定的光学运动跟踪特征。在一些实施例中，一个或多个部分个体10的身体或球20的运动视频每秒钟被采样多次。这种产生的视频数据可以映射到三维模型之中以便模型可以重构部分个体10的身体或球20的运动。

在其他实施例中，光学运动跟踪特征可以用于确定所记录的视频图像数据是否包含一些特定目标、特征、或活动(例如，球20或球被踢入球门30)。这可以例如通过在特定情况下识别特定目标(例如球20)来完成，所述特定情况可以根据明确定义的照明、背景和相对于摄像机的目标位置来描述。例如，球20被踢入球门30可以展现特定的照明、背景和位置的视觉形态。

一些光学运动跟踪特征可以依赖于考虑到比如位置、颜色、形状和纹理的信息的在视频相邻帧之间的图像特征的一致性。可以通过比较相邻像素的颜色和/或对比度来执行边缘检测，特别是寻找间断点或迅速的改变。

在一些实施例中，特定的英式足球技术、操练或各种类型的与球20的接触可以基于源于摄像机118的光学运动跟踪数据而彼此区分。带球包含个体10在靠近他们的脚附近在密切控制之下的带球20跑。传球包含个体10将球踢(或者其他准许的接触)向他们的队友之一。颠球是包含个体10将球20重复地踢(或者其他准许的接触)向空中而没有让球20在踢之间着地。在本发明的一个实施例中，摄像机118所记录的视频数据可以例如用于基于所记录的视频数据来识别是否包含球20的特定接触，例如带球、传球或颠球。如同在下文中进一步的详细解释，在一些实施例中，当使用智能运动球300来获得球20的碰撞数据时，智能运动球300不能用没有附加数据(比如视频数据)的智能运动球300来确定特定的接触类型。

麦克风120可以是任何适合的音频记录组件。麦克风120可以用于接收来自个体10的语音命令以控制HUD100、接收语音说明、实施其他通信的电话呼叫、或者捕获体育活动期间的相关声音(比如运动员10的脚在踢期间接触英式足球20的声音、教练向个体10大声呼唤的指令声音、或者裁判鸣哨的声音)。

将麦克风120并入体育活动HUD100的实施例可以为体育活动HUD100提供附加的性能。例如，根据本发明实施例的并入了麦克风120的体育活动HUD100可以用于基于声音文件来确定触球20的数目或确定踢是多么的“干净”。

在一些实施例中，HUD100可以包含一个或多个其他附加传感器122。例如，在一些实施例中，HUD可以包含一个或多个加速度传感器、心率传感器、磁场传感器、温度计、角动量传感器(例如陀螺仪)以及定位系统接收器。在其他实施例中，可以省略一个或多个这些传感器122，或者可以增加一个或多个附加传感器。

加速度传感器可以适于测量HUD100的加速度。因此，当HUD100物理地耦合于个体10时，加速度传感器能够测量耦合于HUD100的个体10的身体或个体10的一部分身体的加速度，包含归因于地球的重力场的加速度。在一个实施例中，加速度传感器可以包含三轴加速度计，其能够在三个垂直方向上测量加速度。在其他实施例中，可以使用一个、两个、三个或更多的独立的加速度计。

磁场传感器可以适于测量HUD100附近的磁场的强度和方向。因此，当HUD100物理地耦合于个体10时，磁场传感器能够测量个体10附近的磁场强度和方向，包含地球的磁场。在一个实施例中，磁场传感器可以是矢量磁力计。在其他实施例中，磁场传感器可以是三轴磁力计，其能够在三维上测量整个本地磁场的合成磁矢量的幅度和方向。在其他实施例中，可以使用一个、两个、三个或更多的独立的磁力计。

在一个实施例中，加速度传感器和磁场传感器可以包含于单个加速度计-磁力计模块之中。在其他实施例中，HUD100可以仅包含加速度传感器和磁场传感器之一，并且如果需要的话可以省略另一个。

典型的磁场传感器系统具有特定的体育表现监测特征，其可以与本发明的体育活动HUD100系统和方法一致地被有利地使用，公开在共同拥有的美国专利申请号13/797,361之中，申请日为2013年3月12日，其通过引用被全部并入此处。

除了加速度传感器和磁场传感器之外，其他传感器可以是HUD100的一部分或者与HUD100分开但与HUD100进行通信，所述其他传感器可以包含能够测量各种不同的体育表现参数的传感器。术语“表现参数”可以包含与个体10的体育活动相关联的物理参数和/或生理参数。测量的物理参数可以包含但不限于时间、距离、速度、步速、脚踏数目、轮转数目、常规旋转、跨步数目、步长、滞空时间、跨步速率、高度、应变、冲击力、弹跳力、常规力、以及弹跳高度。测量的生理参数可以包含但不限于心率、呼吸速率、血氧水平、血乳酸水平、血流、水合作用水平、卡路里燃烧、或者体温。

角动量传感器(例如为陀螺仪)可以适于测量HUD100的角动量或方位。因此，当HUD100物理地耦合于个体10时，角动量传感器能够测量耦合于HUD100的个体10的或个体10的一部分身体的角动量或方位。在一个实施例中，角动量传感器可以是三轴陀螺仪，所述三轴陀螺仪能够测量关于三个正交轴的角度旋转。在其他实施例中，可以使用一个、两个、三个或更多的独立的陀螺仪。在实施例中，角动量传感器可以用于校准由一个或多个加速度传感器和磁场传感器所作出的测量。

心率传感器可以适于测量个体10的心率。心率传感器可以安置为接触个体10的皮肤，比如个体10的胸部、腕部、或头部的皮肤。心率传感器可以能够读取个体10的心脏的电活动。

温度传感器可以例如为测量温度变化的温度计、热敏电阻或热电偶。在一些实施例中，温度传感器可以主要地用于体育活动HUD100系统的其他传感器的校准，比如加速度传感器和磁场传感器。

在一个实施例中，体育活动HUD100可以包含定位系统接收器。定位系统接收器可以是电子卫星定位接收器，所述电子卫星定位接收器能够使用来自卫星定位系统的卫星的沿着视线并通过无线电发送的时间信号来确定它的位置(即，经度、纬度和高度)。已知的卫星定位系统包含GPS系统、伽利略系统、北斗系统以及格洛纳斯(GLONASS)系统。在另一实施例中，定位系统接收器可以是能够与本地或远程的基站或无线传输收发器进行通信以便可以使用无线电信号三角或其他类似准则来确定HUD100的位置的天线。

在另一实施例中，定位系统可以基于磁力计的读数来操作，比如本地磁场的检测，如同共同拥有的美国专利申请号13/797,361中所描述的，申请于2013年3月12日。在一个实施例中，加速度传感器可以与磁力计和陀螺仪一起使用以便校准运动和位置的确定。例如，可以使用加速度传感器获得表示运动、重力改变以及方向的改变的信息。可以使用陀螺仪获得角运动，以及可以使用磁力计获得绝对的“北”方向或者本地磁场数据(比如磁场强度和/或方向)。这些传感器读数可以用于确定例如个体10的姿势、个体10在空间中的重力、位置和方向、以及个体10的方位。

在一些实施例中，定位系统接收器数据可以允许HUD100检测信息，所述信息可以用于测量和/或计算位置路标、时间、位置、所经过的距离、速度、步速或高度。

将一个或多个以上所列举的传感器并入体育活动HUD100的实施例中可以为体育活动HUD100提供附加的性能。例如，根据本发明实施例的并入了一个或多个加速度传感器、磁场传感器、角动量传感器和定位系统接收器的体育活动HUD100可以用于确定参数，所述参数比如个体的脚步数目、进场速度、身体对准以及下文所进一步详细解释的形式。在其他实施例中，HUD100可以基于模式匹配确定球员组中的哪个球员在给定的时间踢了球20，所述模式匹配基于由特定个体10的传感器数据文件所生成的模式。

在其他实施例中，体育活动HUD100可以利用麦克风120和输出模块116(采用扬声器的形式)的能力以允许使用体育活动HUD100的多个个体10之间的音频通信或者使用体育活动HUD100的个体和使用另一通信设备(比如电话或双向无线电收发器)的个体之间的音频通信。在一个实施例中，体育活动HUD100包含适于通过蜂窝通信网络进行通信的硬件。

当以上说明专注于体育活动HUD100中孤立的不同典型组件和功能时，在其他实施例中，一个或多个以上所列举的组件可以替代或附加地在其他设备中提供，所述其他设备可以通过网络连接到HUD100以便于与HUD100一致地操作，从而为使用HUD100的个体提供改良的性能和功能。

沿着这些思路，图8是根据本发明实施例的通过网络200与多个设备进行通信的HUD100的图示。除了HUD100和网络200以外，图8示出了服务器202、移动电话204、身体安装设备206、球安装设备208和教练设备210。

在本发明的一些实施例中，HUD100可以通过有线或无线技术与图8中所示的一个或多个其他组件进行通信。HUD100和其他组件之间的通信可以满足于各种原因的需求。例如，就HUD100记录和存储体育活动信息而言，其对于将此信息传输至另一电子设备用于附加的数据处理、数据可视化、与其他共享、与先前记录的体育活动信息的比较、或者各种其他目的是有用的。作为进一步的示例，就HUD100处理能力、广域网络传输能力、传感器能力或其他能力不足而言，这些能力可以由系统的其他组件来提供。考虑于此，下文将主要描述可能的通信手段。

HUD100和个人电脑(或其他计算设备)之间的有线通信可以例如通过将HUD100安置在接插单元来实现，所述接插单元使用插入个人电脑通信端口的通信线缆来连接到个人电脑。在另一实施例中，传感器HUD100和个人电脑之间的有线通信可以例如通过在HUD100和电脑之间连接电缆来实现。连接HUD100和电脑的电缆可以是适于USB插头的USB电缆，包括但不限于USB-A或USB-B的常规、迷你或微型插头，或者其他适合的电缆，诸如例为火线、以太网、雷电接口(Thunderbolt)线缆。

个人电脑或其他计算设备的有线连接对于例如从HUD100向个人电脑或其他计算设备上传体育活动信息、或者从个人电脑或其他计算设备向HUD100下载应用软件更新或设置是有用的。

HUD100和个人电脑或其他计算设备之间的无线通信可以例如经由无线广域网(诸如例为因特网)、无线局域网、或者无线个人域网来实现。对于本领域技术人员众所周知的，存在多个适于执行无线域网络的已知的标准和专有协议(例如，TCP/IP、IEEE 802.16、蓝牙、低功耗蓝牙、ANT、Dynastream Innovations的ANT+、或者BlueRobin)。因此，本发明的实施例不限于使用任何特定协议以使图8中所描绘的HUD100和各种元件之间进行通信。

在一个实施例中，HUD100可以与无线广域网通信系统(比如移动电话所采用的)进行通信。例如，无线广域网通信系统可以包含多个地理分布的通信塔和基站系统。通信塔可以包含一个或多个天线，所述天线支持长距离双向射频通信无线设备，比如HUD100。天线与HUD100之间的射频通信可以使用遵循任何已知或未来发展的无线协议的射频信号，例如CDMA、GSM、EDGE、3G、4G、IEEE 802.x(例如IEEE 802.16(WiMAX))等。通过基站系统和蜂窝通信塔经由空中向HUD100传输的信息可以进一步传输到一个或多个附加的电路交换或分组交换通信网络(例如包括因特网)，或由一个或多个附加的电路交换或分组交换通信网络(例如包括因特网)接收。

如图8所示的通信还可以通过网络200发生在HUD100和一个或多个其他计算设备(比如服务器202、移动电话204、身体安装设备206、球安装设备208和/或教练设备210)之间。在实施例中，网络200是因特网。因特网是世界范围的服务器、路由器、交换机和传输线路的集合，其采用因特网协议(TCP/IP)来通信数据。网络200还可以负责任何两个或多个HUD100、服务器202、移动电话204、身体安装设备206、球安装设备208和/或教练设备210之间的通信。

各种信息可以在任何网络200之间进行通信，所述网络200也负责两个或多个HUD100、服务器202、移动电话204、身体安装设备206、球安装设备208和/或教练设备210或其他电子组件(诸如例为，另一HUD100)之间的通信。此类信息可以包含例如体育表现信息、设备设置(包含HUD100设置)、软件和固件。

在这些各种元件之间的通信可以发生在体育活动已经完成之后或者在体育活动期间实时地发生。

包含移动电话204的典型的便携式电子设备组件具有特定体育表现监测特征，其可以便利的用于与本发明的体育活动HUD100系统和方法合作，其披露于共同拥有的美国专利申请号12/836,421，申请于2010年7月14日(其公开为美国专利申请公开号2012/0015779)，以及共同拥有的美国专利申请号13/080,322，申请于2011年4月5日(其公开为美国专利申请公开号2012/0258433)，其通过引用被全部并入此处。

典型的身体安装设备206和/或球安装设备208具有特定体育表现监测特征，其可以便利的用于与本发明的体育活动HUD100系统和方法合作，其披露于共同拥有的美国专利申请号13/446,937，申请于2012年4月13日(其公开为美国专利申请公开号2013/0274635)，共同拥有的美国专利申请号13/446,982，申请于2012年4月13日(其公开为美国专利申请公开号2013/0274040)，共同拥有的美国专利申请号13/797,274，申请于2013年3月12日(其公开为美国专利申请公开号2013/0274587)，以及共同拥有的美国专利申请号14/120,272，申请于2014年5月14日，其通过引用被全部并入此处。

具有特定体育表现监测特征的典型的教练设备210可以便利地用于与本发明的体育活动HUD100系统和方法合作，所述教练设备210披露于共同拥有的美国专利申请号13/543,428中，申请于2012年7月6日(其公开为美国专利申请公开号2013-0041590)，其通过引用被全部并入此处。

本发明实施例的更为详细的示例将在下文中提供，其可以利用体育活动HUD100——单独或与一个或多个移动电话204、身体安装设备206、球安装设备208和/或教练设备210相结合——向从事体育活动的个体10或其他感兴趣的人提供体育活动监测。

图9是根据本发明实施例的HUD100投影像场400的图示。根据本发明实施例的体育活动HUD100可以用于向从事体育活动的个体10提供各种各样的信息。例如，在图9的实施例中，体育活动HUD100可以通过信息图标410向个体显示一般信息，比如时刻(12:00pm)、当前温度(75°F)、HUD100正在操作的任何特定操作模式(“力量挑战”)、以及HUD100的位置(英格兰伦敦的温布利大球场)。如同所示，可以例如以可视地叠加在投影像场400上的文本来传达此信息。在其他实施例中，附加地或可选地，此信息可以通过包含扬声器的输出模块116以语音传达给个体10。

在一些实施例中，除了以叠加形式在投影像场400内在英式足球20和英式足球球门30的真实世界背景(当个体穿戴他们的HUD100时个体10看向此处)上向个体10进行显示之外，所显示的信息还可以被记录和/或传输到其他设备(比如服务器、移动电话204、身体安装设备206、球安装设备208和/或教练设备210)用于存储、进一步的处理或显示。

在个体10正利用HUD100和移动电话204或类似设备(比如智能手表)两者的实施例中，可以由电话204或类似设备来存储、处理、或显示信息。

图10是根据本发明另一实施例的HUD100的投影像场400的图示。在这个实施例中，体育活动HUD100可以在投影像场400内向个体10显示小贴士或指导。例如，图10的实施例指示个体10“目的在于用你的足跟贴近草皮来击打球的低处。在击打过程中锁定你的脚踝”。如同图10所描绘的，投影像场400还可以包含显示在个体10的英式足球20和英式足球球门30的现实世界视图之上的飞行路径图标406。飞行路径图标406可以向个体10显示预期的踢的飞行路径。

在个体正利用HUD100和移动电话204或类似设备(比如智能手表)两者的实施例中，可以由电话204或类似设备来存储、处理、或显示此信息。

图11是根据本发明另一实施例的HUD100的投影像场400的图示。在此实施例中，给个体10的小贴士或指导可以采用图标或其他视觉标记(比如目标图标402、击打区域图标414以及碰撞点图标416)的形式。所示出的的投影像场400包含英式足球20和英式足球球门30的现实世界视图，并进一步包含叠加在现实世界英式足球球门30上的目标图标402，以及叠加在现实世界英式足球20上的叠加击打区域图标414和碰撞点图标416。

当个体10踢英式足球20时，碰撞典型地导致个体10的脚12(更精确地说，覆盖在他们的脚12上的鞋类)和英式足球20两者的变形。英式足球20的变形更为显著且视觉效果明显——英式足球20的表面典型地响应于充分快速地踢而变得缩进和绷紧。由图11中所示的击打区域图标414所代表的“击打区域”代表与个体10的脚12的一部分相接触的英式足球20的表面区域和/或在踢期间可能发生的的英式足球20的变形。由图11中所示的击打区域图标414中的碰撞点图标416所代表的“碰撞点”发生在击打区域的边界之内，并且代表与脚12和英式足球20相接触的区域中心近似重合的英式足球20的表面位置。

在图11的实施例中，可以指示个体10踢英式足球20以便用他们的脚12大约在与击打区域图标414对应的位置来碰撞英式足球20，以便个体10的脚12的区域中心大约在与碰撞点图标416对应的位置。这样做可以导致期望的踢(例如，具有期望的速度、旋转、发射角等的踢)。并且如下文所进一步详细解释的，采用球安装设备208的实施例可以能够提供附加数据用于做出此类确定。

在个体正利用HUD100和移动电话204或类似设备(比如智能手表)两者的实施例中，可以由电话204或类似设备来存储、处理、或显示此信息。

此外，在个体正利用HUD100的实施例中，所述HUD100合并了一个或多个以上所列举的传感器，比如加速度传感器、磁场传感器、角动量传感器、或者定位系统接收器，HUD100可以用于确定参数，所述参数比如个体的步数、接近速度、身体对准和形态。

图12是根据本发明实施例的使用HUD100的个体10的图示。在此实施例中，足迹图标418可以代表踢球20之前个体10可以踩踏的位置。在一个实施例中，步数可以由感测HUD100的震动来确定。在个体10还携带移动电话204的实施例中，步数可以通过感测HUD100、个体10所携带的移动电话204或两者的震动来确定。

类似的，个体10的接近速度(比如当跑向球20以便踢球20时)可以由感测HUD100的运动来确定。在个体10还携带移动电话204的实施例中，速度可以通过HUD100、个体10所携带的移动电话204或两者来确定。

在一个实施例中，HUD100的投影像场400可以包含足迹图标418或其他视觉标记，其向个体10指示他们应该踩踏哪里以及用哪只脚(左或右)来实施特定的英式足球运动或操练。例如，投影像场400可以包含布局横穿足球场的英式足球20和英式足球球门30的现实世界视图，并进一步包含叠加在现实世界足球场上的足迹图标418。在实施例中，HUD100的投影像场400可以包含指向英式足球20的现实世界视图的三个足迹图标418，所述足迹图标418向个体10指示他们应当用他们的左脚、他们的右脚踩踏，以及在击打球20之前使用他们的左脚将比使用他们的右脚多一次以便执行期望的操作(例如，将球20踢向球门30、传球等)。在一些实施例中，另一足迹图标418可以呈现在球20上或接近于球20，其指示个体10应当在此处踢球20，而在其他实施例中，不同的图标或其他视觉标记可以呈现在球20上或接近于球20，其指示个体10应当在此处踢球20。

在本发明的另一实施例中，足迹图标418可以以向个体10传达期望的速度、时间或他们应当接近球的节奏的方式来呈现。例如，足迹图标418可以以特定时间连续地一个接一个的(比如每半秒一个足迹)显示，或者第二足迹比第一个晚半秒以及第三足迹比第二个晚四分之一秒。以此方式，可以显示足迹图标418以便提供动画，所述动画为英式足球操作时接近球20的个体脚步应当发生在何处以及何时。

在一些实施例中，可以向个体提供特定的操练以改善他们的技巧。例如，可以通过扬声器或者基于所传输的HUD100震动向个体提供指导以用相同的节奏使球20弹跳着脱离墙，如同投影像场400所呈现的。如同先前所详细解释的，在本发明的一个实施例中，由摄像机118所记录的视频数据可以例如用于基于所记录的视频数据来识别是否包含球20的特定接触，例如运球、传球或颠球。同样地，所记录的视频数据可以用于确定进行操练的个体10是否与球20实现了良好的接触，或者球是否仅仅是落地或撞击地面。

另一流行和有效的英式足球操练被称为“墙球”。在一个实施例中，建立游戏的这个英式足球技巧可以使用根据本发明实施例的HUD100而得到增强。例如，穿戴HUD100的个体10可以被给定在一个投影像场400中的墙上的目标以便用他们的现实世界的球20来进行击打。HUD100的软件可以适于不断地变化目标区域以强迫个体10随着其以不同角度击打墙而对球20做出反应。此类系统可以向游戏中插入定时或节奏方面以帮助提高反应时间并减缓击打力量。

在另一实施例中，HUD100可以通过它的投影像场400提供超越在个体10前面的现实世界墙的“虚拟目标”效果。例如，当HUD100在它的投影像场400中显示球20的虚拟飞行路径时，位于墙前面的个体10能够将球20踢出墙，个体10没有将球直接踢向墙。在这个意义上说，个体可以实现多少类似于高尔夫球手在虚拟课程中将高尔夫球击打到投影屏幕上所经历的那些体验，但却没有此类系统中所包含的限制。以此方式，个体10可以用移动目标(即通过投影像场400视觉地显示)练习长快攻第一传(long outlet passes)，而没有被迫从很远的距离把球捡回来20的麻烦。

向个体10提供关于期望的足迹位置和/定间的指导使得个体10能够更好地执行特定的踢或其他操作，变得习惯于进行特定操作的适当“步速”或改善个体10对于此类操作的姿态。

在本发明的一个实施例中，个体10的HUD100投影像场400可以包含关于他们应当移动到何处以及如何移动的其他类型的指导。例如，可以向个体10提供所期望的运动(例如，腿、脚、胳膊和/或手的运动)的第一个人称表示，他们应当尝试去匹配于所期望的运动以实现特定目标。在实施例中，可以向个体10提供他们的脚如何移动以用他们的脚以特定方式运球20的第一人称表示。在一些实施例中，个体10的HUD100的投影像场400可以包含个体将不得不运球绕过的虚拟障碍(比如防守者)。个体10可以被可视地指导以运球绕过或用假动作诱使虚拟防守者离位而通过。在其他实施例中，由投影像场400提供的指导可以通过示出典型的球员传导运动(例如，非第一人称表示)来替代示出个体10的脚可以如何移动以用他们的脚以特定方式运球20。

最后，个体的身体对准或姿态可以通过基于来自HUD100的加速度传感器、磁场传感器和/或角动量传感器数据以感测个体的一个或多个身体部分的方位来确定。如图12所示，方位向量422表示个体的HUD100的相对方位、当移向球时个体10的身体方位、踢球20时个体10的脚的方位、以及移向球门30的球的方位。一个或多个这些向量可以使用来自HUD100的适当传感器数据来确定。并且在个体10还携带移动电话204的实施例中，一个或多个这些向量可以使用来自HUD100、个体10所携带的移动电话204或者两者的适当的传感器数据来确定。例如，安装在个体10的头部的HUD和携带于个体10的口袋或连接于他们的胳膊的移动电话204可以提供离散数据组，所述离散数据组用于确定不同的方位向量、他们彼此如何关联、以及这如何表示个体10的身体对准。此信息可以用于向个体提供关于他们的对准如何影响他们的体育表现的反馈或其他指导，包含他们踢的运动指标。

图13是根据本发明实施例的使用HUD100和身体安装设备206的个体10的图示。与本发明共同使用的适当的身体安装设备206披露于共同拥有的美国专利申请号13/797,274，申请于2013年3月12日(其公开为美国专利申请公开号2013/0274587)。个体10正佩戴着采用一副眼镜形式的HUD100，并且还佩戴着固定到个体10的胸部的身体安装设备206。如同以上所示和所描述的，HUD100和身体安装设备206能够彼此无线通信，比如通过协议的个人域网络通信，所述协议比如蓝牙、低功耗蓝牙、ANT、ANT+或BlueRobin。

上文所描述的HUD100系统实施例的特征(其中HUD100并入了一个或多个以上所列举的传感器，比如加速度传感器、磁场传感器、角动量传感器或定位系统接收器)可以附加地或替代地被提供于包含HUD100以及身体安装设备206，所述身体安装设备206包含一个或多个以上所列举的传感器，比如加速度传感器、磁场传感器、角动量传感器或定位系统接收器。在此类系统中，身体安装设备206可以用于确定参数，所述参数比如个体的步数、接近速度、身体对准和姿态。

特别地，在个体10还佩戴身体安装设备206(比如胸部身体安装设备206)的实施例中，步数可以通过感测HUD100、个体所携带的身体安装设备206或者两者的震动来确定。

类似地，个体10的接近速度(比如当跑向球20以踢球20时)可以通过感测HUD100、个体所携带的身体安装设备206或者两者的运动来确定。

最后，个体的身体对准或姿态可以通过基于来自HUD100的加速度传感器、磁场传感器和/或角动量传感器数据以感测个体的一个或多个身体部分的方位来确定。在个体10还佩戴身体安装设备206(比如胸部身体安装设备206)的实施例中，图12所示的一个或多个这些矢量可以使用来自HUD100、胸部身体安装设备206或两者的适当的传感器数据来确定。

例如，安装在个体10的头部的HUD和胸部身体安装设备206可以提供离散数据组，所述离散数据组用于确定不同的方位向量、他们彼此如何关联、以及这如何表示个体10的身体对准。此信息可以用于向个体提供关于他们的对准如何影响他们的体育表现的反馈或其他指导，包含他们踢的运动指标。

图14是根据本发明实施例的使用HUD100和运动球安装设备208的个体10的图示。与本发明共同使用的适当的运动球安装设备208披露于共同拥有的美国专利申请号13/446,982，申请于2012年4月13日(其公开为美国专利申请公开号2013/0274040)以及共同拥有的美国专利申请号14/120,272，申请于2014年5月14日。个体10正佩戴着采用一副眼镜形式的HUD100，并且还使用采用“智能”英式足球300形式的运动球安装设备208。如同以上所示和所描述的，HUD100和运动球安装设备208能够彼此无线通信，比如通过协议的个人域网络通信，所述协议比如蓝牙、低功耗蓝牙、ANT、ANT+或BlueRobin。

图15是根据本发明实施例的智能运动球300组件的图示。在所示的实施例中，智能运动球300的球安装设备208包含彼此可操作地连接的处理器310、电源312、存储器314、加速度传感器316以及收发器318以执行智能运动球300的功能。在其他实施例中，可以省略一个或多个这些智能运动球300的组件，或者可以增加一个或多个附加的组件。

处理器310可以适于执行存储于智能运动球300的存储器314内的应用程序。处理器310还能够执行模拟或数字信号处理算法，比如原始数据简化或过滤。例如，处理器310可以配置为接收来自传感器的原始数据并在智能运动球300上处理此类数据。处理器310可以可操作地连接到电源312、存储器314、收发器318和加速度传感器316。

电源312可以适于向智能运动球300提供电力。在一个实施例中，电源312可以是电池。电源可以内置于智能运动球300内或电源可以从智能运动球300拆卸，并且可以为可再冲电或不可再冲电。在一个实施例中，可以通过用另一电源312替换一个电源312来重新向智能运动球300提供电力。在另一实施例中，电源312可以通过连接到充电源的电缆而再冲电，比如连接到个人电脑的通用串行总线(USB)火线、以太网、雷电接口(Thunderbolt)、或耳机电缆。在另一实施例中，电源312可以由感应充电来再冲电，其中电磁场用于当二者接近时由感应充电器向电源312传输能量，而无需通过电缆将彼此接插。在一些实施例中，使用接插站以方便地充电。

典型的智能运动球300的存储器314可以适于存储应用程序指令和存储体育活动数据，比如运动数据。在实施例中，存储器314可以存储应用程序，所述应用程序用于执行此处所描述的系统和方法的各方面功能。在一个实施例中，存储器314可以存储原始数据、所记录的数据和/或所计算的数据。在一些实施例中，如下文的进一步所详细解释的，存储器314可以充当数据存储缓冲器。存储器314可以包含只读存储器和随机存取存储器两者，并且可以进一步包含存储卡或其他可移动存储设备。

在本发明的一些实施例中，存储器314可以永久地存储原始数据、所记录的数据和/或所计算的数据，而在其他实施例中，存储器314可以仅临时地存储所有或一些数据，比如存储在缓冲器中。在本发明的一个实施例中，存储器314和/或与此相关的缓冲器可以在预定大小的存储器位置中存储数据以便对于本发明的特定应用仅仅特定数量的数据可以被存储。

图15中所描绘的收发器可以使得智能运动球300能够无线地与系统的其他组件(比如HUD100或移动电话204)进行通信。在一个实施例中，智能运动球300和系统的其他本地组件可以通过个人域网络或局域网进行通信，所述个人域网络或局域网使用例如一个或多个以下协议：ANT、Dynastream Innovations的ANT+、蓝牙、低功耗蓝牙技术、BlueRobin、或任何适当的个人或局域网协议。还可以使用适于运动监测系统100的其他已知通信协议。

在一个实施例中，318是低功耗收发器。在一些实施例中，收发器318可以是双向通信收发器318，而在其他实施例中，收发器318可以是单向发射器或单向接收器。

加速度传感器316可以适于测量智能运动球300的加速度，包含归因于地球的重力场的加速度。在一个实施例中，加速度传感器316可以包含三轴加速度计，其能够在三个正交方向上测量加速度。在其他实施例中，可以使用一个、两个、三个或更多的独立的加速度计。

使用智能英式足球300(比如上文所描述的那些)来使用实验方法获得球的速度、球的旋转速率、球的旋转轴和球的发射角数据是可能的。基于所获得的数据，给定适当大小和代表性的样本以及适当的精确测量技术，并假设在脚12和智能英式足球300之间传输的能量仅依赖于智能英式足球300的惯性和弹性特性(其是恒定的)，还可能进行多变量回归分析以将球的速度、球的旋转速率、球的旋转轴和球的发射角数据与智能英式足球300的碰撞点位置数据相关联。此方法详细描述于共同拥有的美国专利申请号14/120,272中，申请于2014年5月14日。

总体而言，如图16所示，回归分析方法500开始于接收加速度数据的步骤502。在步骤504，回归分析确定英式足球20的速度。在步骤506，回归分析确定英式足球20的旋转速率。在步骤508，回归分析确定英式足球20的旋转轴。在步骤510，回归分析确定英式足球20的发射角。每个这些参数确定步骤可以依照共同拥有的美国专利申请号14/120,272所提供的探讨来进行，其申请于2014年5月14日。最后，在步骤512，回归分析确定英式足球20上的碰撞点的位置。

图17是根据本发明实施例的HUD100投影像场400显示的图示,其依赖于由智能英式足球300所获得的数据。此投影像场400显示向个体10提供视觉显示，其在他们踢期间给予他们关于智能英式足球300的运动特性的反馈。典型的投影像场400显示包含统计显示条606，所述统计显示条606可以提供例如在踢后飞行期间智能英式足球300的最大速度信息或者在踢后飞行期间智能英式足球300的最大旋转速率信息。在一些实施例中，统计显示条606还可以提供个体10用哪只脚12踢了智能英式足球300的指示，以及个体10是否已经指定该踢作为“最喜爱的”踢的指示。

图17的典型的投影像场400显示还包含视频元素610。所示的典型视频元素610是在三维上表现智能英式足球300的飞行路径的动画，建立英式足球球门30的表达的背景。在一些实施例中，动画可以自动地开始，而在其他实施例中，个体10必须提供输入至HUD100以请求视频播放。在一个实施例中，动画飞行路径的视角(或角度)可以改变以便个体10的视角可以看起来围绕动画飞行路径而旋转，从而提供飞行路径上更佳的视角。在另一实施例中，可以向个体10提供选择图标604，所述选择图标604允许个体10选择踢和飞行路径的不同动画视图，诸如例为前场视图(downfield view)、角度视图(angled view)或侧视图。所展示和动画的特定飞行路径可以部分地或全部地基于所确定的智能英式足球300的运动特性，以致于飞行动画飞行路径是所踢的智能英式足球300的真实飞行路径的逼真近似(realistic approximation)。

还可以向个体10提供在他们踢期间给予关于智能英式足球300运动特性反馈的其他视觉显示。在一个实施例中，如图17所示，滑动(swipe)元素608可以向个体10指示将他们的手指滑过HUD100的适当的用户输入部分可以导致显示附加反馈的其他视图。

图18是根据本发明实施例的另一HUD100投影像场400显示的图示。此投影像场400显示提供球击打显示。例如，图18的典型的投影像场400显示可以在个体10将他们的手指滑过HUD100的适当的用户输入部分之后向个体10进行显示，以将图17的飞行路径反馈显示转换为图18的显示。

图18提供了关于碰撞点信息的数据。此类数据可以例如根据上文所描述的关于图16的回归方法500分析来获得。如同上文所提及的，在踢期间和踢之后，碰撞点的位置(在个体10的脚12和智能英式足球300之间)和智能英式足球300的运动特性之间存在着关系。图18的典型的投影像场400显示示出了叠加在球图标602之上的碰撞点图标612，此处碰撞点图标612代表源于关于图16的上文所描述的回归方法500分析所计算的碰撞点。换句话说，通过HUD100所显示的碰撞点图标612相当于所计算的碰撞点，所述所计算的碰撞点代表与脚12和智能英式足球300相接触的中央区域近似一致的英式足球300的表面位置。

因此，先前所描述的用于分析在踢期间和踢之后碰撞点的位置(在个体10的脚12和智能英式足球300之间)和智能英式足球300的运动特性之间关系的方法可以用于通过生成通过HUD100给个体10的反馈，比如可视地示出叠加在球图标602上的碰撞点图标612的位置，如图18所示。图18所示的碰撞点图标612包含具有一系列动画圆的圆形点(circulardot)，其可以可视地“脉动(pulse)”以帮助将注意力吸引到碰撞点图标612的位置。此特定的碰撞点图标612出现在智能英式足球300中心的偏下和偏右部，如同前视图所看到的。

在另一实施中，HUD100可以能够确定投影像场400内智能英式足球300的位置，并且可以可视地显示叠加在个体10的智能英式足球300的真实视图(落入投影像场400内)之上的碰撞点图标612，对照与叠加在球图标602之上。在投影像场400内的智能英式足球300的位置可以例如使用HUD100的摄像机118或者通过接收来自英式足球300的指示其位置的数据来确定。

图18的典型的投影像场400显示还包含图17中所示的同样的统计显示条606，所述统计显示条606可以提供在踢后飞行期间智能英式足球300的最大速度信息、在踢后飞行期间智能英式足球300的最大旋转速率信息、个体10用哪只脚12踢了智能英式足球300的指示，以及个体10是否已经指定该踢作为“最喜爱的”踢的指示。图18的典型的投影像场400显示附加地包含图17中相同的滑动元素608，所述滑动元素608可以向个体10指示将他们的手指滑过HUD100的适当的用户输入部分可以导致显示附加反馈的其他视图。

图19是根据本发明实施例的另一HUD100投影像场400显示的图示。此投影像场400显示提供旋转显示。例如，图19的典型的投影像场400显示可以在个体10将他们的手指滑过HUD100的适当的用户输入部分之后向个体10进行显示，以将图17的飞行路径反馈显示转换为图19的显示。

图19提供了关于球旋转信息的数据，此类数据可以例如根据上文所描述的关于图16的分析使用智能英式足球300来获得。图19的典型的投影像场400显示也包含了与图18中相同的统计显示条606以及其他图形，所述其他图形提供在踢后飞行期间智能英式足球300的最大速度信息、在踢后飞行期间智能英式足球300的最大旋转速率信息、个体10用哪只脚12踢了智能英式足球300的指示，以及个体10是否已经指定该踢作为“最喜爱的”踢的指示。图19的典型的投影像场400显示附加地包含与图18中所述相同的滑动元素608以及其他图形，所述其他图形可以向个体10指示将他们的手指滑过HUD100的适当的用户输入部分可以导致显示附加反馈的其他视图。

图19的典型的投影像场400显示特征在于球图标602。在一个实施例中，此球图标602可以是动画的或其他描绘以表示飞行期间智能英式足球300的实际旋转速率和旋转轴。例如，图19中所示的球图标602看起来是伴随上旋的快速旋转。在本发明的实施例中，球图标602可以通过动画、通过具有标记(例如箭头)的静态图像形式来指示旋转的方向、或者通过简单地提供数字的旋转速率值(比如每分钟300转)描绘球的旋转。在一些实施例中，如图19所描绘的，球图标602可以包含区分各种区域(比如上旋、下旋或各种“弯曲”区域)的环状边界。弯曲区域可以对应于具有单独侧旋或某种程度上耦合于上旋或下旋的侧旋的踢。

在本发明的一个实施例中，视觉描绘的动画旋转球图标602的旋转速率可以等于所计算的智能英式足球300的旋转速率。例如，如果所计算的智能英式足球300的旋转速率为每分钟300转，视觉描绘的动画旋转球图标602的旋转速率可以是每分钟300转。在本发明的另一实施例中，视觉描绘的动画旋转球图标602的旋转速率可以正比于但不等于所计算的智能英式足球300的旋转速率。例如，如果所计算的智能英式足球300的旋转速率为每分钟300转，视觉描绘的动画旋转球图标602的旋转速率可以是该旋转速率的一半——或每分钟150转。在其他实施例中，视觉描绘的动画旋转球图标602的旋转速率可以与所计算的智能英式足球300的旋转速率不相关。

在另一实施例中，HUD100可以能够确定在投影像场400内的智能英式足球300的位置，并且可以可视地显示叠加在个体10的智能英式足球300的现实视图(落入投影像场400内)之上的旋转球图标602,对照与叠加在球图标602之上。

以此方式，图17-19中所示的球飞行路径、球击打、以及球旋转可视地显示和反馈特征可以向个体10提供关于他们踢英式足球300的运动特性的有用和可视地感兴趣的反馈。如前面所提到的，在一些实施例中，统计显示条606可以提供个体10是否已经指定特定踢作为“最喜爱的”踢的指示。个体10可以在回看他们的反馈(当通过向HUD100提供用户输入来观看比如图17-19的那些显示时)之后指定踢作为做喜爱的踢。体育活动监测HUD100系统随后将在HUD100的存储器设备中将踢的记录存储为个体10最喜爱的踢。

采用HUD100与智能英式足球300相结合的本发明的实施例可以向个体10提供额外的好处。例如，可以全部或部分地基于接收来自智能英式足球300的数据来确定显示在投影像场400内的目标图标402、飞行路径图标406、击打区域图标414、碰撞点图标416和足迹图标418的位置。此外，比如上文所描述的基于来自HUD100、移动电话204和/或身体安装设备206的数据所计算的个体的步数、接近速度、身体对准和姿态的参数可以进一步全部或部分地基于接收来自智能英式足球300的数据。例如，智能英式足球300中的传感器可以用于感测与个体接近智能英式足球300所采取的行动以及最终踢智能英式足球300相关联的震动。

此外，采用具有与智能英式足球300相结合的摄像机118的HUD100的本发明的实施例能够确定智能英式足球300相对于球门30的方位，即基于所记录的智能英式足球300进入球门30的视频图像以及基于碰撞时间的来自智能英式足球300数据或其他相关数据来确定射门何时被计分。

采用具有与智能英式足球300相结合的麦克风120的HUD100的本发明的实施例能够基于由麦克风120所记录的声音文件以及基于碰撞时间的来自智能英式足球300数据或其他相关数据来确定智能英式足球300接触的数目或者确定踢是多么“干净”。

采用具有与智能英式足球300相结合的HUD100的本发明的实施例能够进一步确定一组球员(例如团队成员)中的哪个队员踢了智能英式足球300达到这样的程度以致系统可以将RFID(或者类似的身份认证(ID)技术)数据或者与每个个体10相关联的其他数据与智能英式足球300的每次碰撞进行配对。

图20是根据本发明实施例使用HUD100来观察从事体育活动的多个个体10的感兴趣的观察者的图示。特别地，图20描绘了教练15，所述教练15装备了采用一副眼镜形式的HUD100观察从事英式足球比赛的多个个体10，所有的个体10落入了教练15的HUD100的投影像场400之内。教练15的HUD100可以进行与此说明书通篇所描述的HUD100类似地操作。典型的教练15设备210和具有特定体育表现监测特征的相关系统(其可以方便地与与本发明的体育活动HUD100系统和方法一致地被使用)披露于共同拥有的美国专利申请号13/543,428，申请于2012年7月6日(其公开为美国专利公开号2013-0041590)。

在本发明的一个实施例中，教练15的HUD100可以向教练15提供作为落入教练15的投影像场400之内的感兴趣的项目的信息图标420。例如，如图20所示，落入教练15的投影像场400之内的三个不同的个体10和一个英式足球20可以用信息图标420进行注释，所述信息图标420可以呈现识别这些目标的信息或者提供其他相关的体育表现数据或者相关的关于他们的球员信息。例如，信息图标420可以向教练15提供关于球员传球成功率、传球距离和犯规的信息。

在本发明的另一实施例中，教练15的HUD100可以允许教练15在活动期间与一个或多个个体10进行通信，比如球员也装备了HUD100。通信可以包含音频(例如，语音)通信和/或视觉(例如，文本消息、图像或视频)通信。在一个实施例中，教练15的HUD100可以在活动期间向教练15呈现预期的比赛、队形、球员路线、或者关于预期的球员移动的其他视觉信息的视觉图示。并且在一些实施例中，系统可以适合于以便一个或多个球员(例如所有球员、球队队长或当前占有球20的球员)能够同时在他们自己的HUD100上观察关于期望的球员移动的相同的视觉信息(教练15正在用他的HUD100进行观察)。以此方式，教练15和他的队员可以在体育活动期间关于期望的球员移动来分享信息并实时制定战略，而无需在比赛的中断(即暂停)期间凑在一起。

在本发明的一个实施例中，在无线网络上进行比赛的个体10(每一个具有HUD100)可以进行网络游戏比赛，所述网络游戏比赛类似于已经逐步形成的能够远程比赛的视频游戏的方式。例如，虚拟罚球模式使得在一个位置在线的个体10能够射门而在另一位置在线的个体10能够阻碍该射门。第一个体10将看到其他个体10的虚拟表示，所述其他个体10的虚拟表示响应于在他们的投影像场400内的个体10的运动。第二个体10将看到第一个体10的虚拟表示以及在他们的投影像场400中的球的虚拟表示。在此示例中，两个个体10将能够对其他的活动做出反应，而且第二个体10将被迫对他所发射的虚拟球做出反应。

采用具有与智能英式足球300相结合的摄像机118的HUD100的本发明的实施例能够确定智能英式足球300相对于球门30的方位，即基于所记录的智能英式足球300进入球门30的视频图像以及基于碰撞时间的来自智能英式足球300数据或其他相关数据来确定射门何时被计分。系统可以进一步能够基于所记录的游戏比赛的视频数据以及基于碰撞时间的来自智能英式足球300数据或其他相关数据来确定球处于哪个球员的控制之下或者最近踢球的是哪个队员。在一个实施例中，教练15的HUD可以存储与个体队员有关的、与该队员的简档相关联的数据，用于随后的分析或与队员分享。

上文借助于功能性构建模块所描述的实施例示出了特定功能的实施及其关系。为了便于说明，这些功能构建模块的边界已经在此处被随意地定义。只要它的特定功能和关系可以被适当地执行，则可以定义可选的边界。

参考附图所描述的监测系统的特定实施例的上文说明如此充分地披露了发明的一般性质以至于其他人可以通过应用本领域技术的知识容易地修改和/或调整此类特定实施例的各种应用，而无需过度的实验，也无需偏离本发明的一般构思。

然而，上文已经描述了本发明的各种实施例，他们仅以示例方式提供，而是并非限制的。显然，基于此处所提供的启示和指导，调整和修改应当被确定为落入所披露的实施例的等同物的意义和范围之内。因此，显然本领域技术人员可以对此处所披绿的实施例做出各种形式和细节改变而不脱离本发明的精神和范围。上文所提供的实施例的元件或元素并不一定是相互排斥的，而可以根据本领域技术人员之一所认识到的而互换以便满足各种需求。

应当理解，此处所用的措辞和术语是出于说明目的，而并非限制。本申请的宽度和范围不应当被限制为上文所描述的任何典型实施例，而应当仅根据下文的权利要求和他们的等同物来定义。

当前申请中的权利要求与原申请或其他相关申请不同。因此申请人撤回涉及当前申请的在原申请或任何先前申请中所作出的权利要求范围的放弃声明。因此建议审查员，为了回避而作出的任何此类先前的放弃声明和引用关系需要被重新考虑。此外，还要提醒审查员，当前申请中所作出的任何放弃声明不应当读入或违背原申请。

Claims (19)

1.一种在体育活动期间使用体育活动平视显示器系统的方法，所述方法包括：

平视显示器单元接收关于运动球的信息；

平视显示器单元识别运动球落入平视显示器单元的投影像场内；以及

平视显示器单元基于所述信息向个体显示图像，

其中所显示的图像叠加于个体的当前环境视场之上，以及

其中所显示的图像包括足迹图标，其指示个体应当接近运动球的特定方式，包括期望的速度、时间和足迹的节奏中之一。

2.如权利要求1所述的方法，其中，平视显示器单元接收关于运动球的信息包括平视显示器单元无线地接收从运动球传输的信息。

3.如权利要求2所述的方法，其中，接收的来自运动球的信息包括加速度数据，并且其中平视显示器单元显示图像包括平视显示器单元显示运动球的速度、运动球的旋转以及运动球的飞行路径的指示之一。

4.如权利要求1所述的方法，其中，平视显示器单元接收关于运动球的信息包括平视显示器单元接收视频信息，所述视频信息提供关于运动球的位置的信息。

5.如权利要求4所 述的方法，其中，视频信息进一步提供关于运动球的运动的信息。

6.如权利要求4所述的方法，其中，视频信息进一步提供关于运动球是否进入球门的信息。

7.如权利要求1所述的方法，其中，平视显示器单元接收关于运动球的信息包括平视显示器单元无线地接收从运动球传输的信息以及平视显示器单元接收视频信息，所述视频信息提供关于运动球的位置的信息。

8.如权利要求1所述的方法，其中所显示的图像为个体指示目标。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所显示的图像叠加于落入显示单元的投影像场内的运动球之上。

10.如权利要求9所述的方法，其中，目标是为了个体击打运动球上的特定位置，并且其中所显示的图像还指示个体应当尝试击打的运动球上的特定位置。

11.如权利要求8所述的方法，其中所显示的图像叠加于落入显示单元的投影像场内的球门区域之上。

12.如权利要求8所述的方法，其中，目标是为了个体将运动球指向球门区域内的特定位置，并且其中所显示的图像还指示球门区域内的特定位置。

13.如权利要求8所述的方法，其中，目标是为了个体将运动球指向特定飞行路径，并且其中所显示的图像指示特定飞行路径。

14.如权利要求1所述的方法，还包括：

平视显示器单元确定在体育活动期间穿戴平视显示器的个体的部分身体的位置；以及

平视显示器单元向个体显示在体育活动期间关于所述部分身体的位置的视觉反馈。

15.如权利要求14所述的方法，其中，确定所述部分身体的位置包括确定所述部分身体的方位。

16.如权利要求15所述的方法，其中，确定所述部分身体的方位包括确定个体的头部朝向下方。

17.如权利要求14所述的方法，其中，确定所述部分身体的位置包括确定所述部分身体的运动。

18.如权利要求17所述的方法，其中，确定所述部分身体的运动包括确定所述部分身体的体育活动的类型。

19.如权利要求18所述的方法，其中，确定所述部分身体的体育活动的类型包括控球运动、传球运动和射门运动之一。

Images