CN106110627A - 体育和武术运动动作校正设备和方法 - Google Patents

体育和武术运动动作校正设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种体育和武术运动动作校正设备，包括摄像组件，所述摄像组件捕捉使用者的运动动作，并根据使用者的运动动作生成第一模型；可穿戴设备，所述可穿戴全息设备向使用者显示第一模型和预设的第二模型，所述第二模型为标准动作模型；当所述第一模型和第二模型不匹配时，所述可穿戴设备向使用者发送提示信息，以使得使用者根据所述提示信息纠正运动动作。本发明还提供了与该设备匹配的方法。

Description

体育和武术运动动作校正设备和方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别是一种体育和武术运动动作校正设备和方法。
背景技术
目前，体育和武术运动的练习指导还是以老师的言传身教为主。例如，对于太极拳运动而言，练习者若想打出动作标准的太极拳，需要老师现场观察练习者的动作并予以纠正，这一过程通常是在特定的场所完成的(如公园、健身中心等)，这导致了练习者无法随时随地练习，且需要老师的现场指导。
发明内容
现有的体育和武术运动中，练习者无法随时随地练习，且需要老师的现场指导。本发明至少为解决上述技术问题的一部分而作出，并能够作为以下的实施方式来实现。
第一方面，本发明实施例提供一种体育和武术运动动作校正设备，包括
摄像组件，所述摄像组件捕捉使用者的运动动作，并根据使用者的运动动作生成第一模型；
可穿戴设备，所述可穿戴全息设备向使用者显示第一模型和预设的第二模型，所述第二模型为标准动作模型；
当所述第一模型和第二模型不匹配时，所述可穿戴设备向使用者发送提示信息，以使得使用者根据所述提示信息纠正运动动作。
可选地或优选地，所述可穿戴设备为AR设备，该AR设备获取使用者周围的实际环境，并建立起相应的三维场景模型，将所述第一模型和第二模型显示在三维场景模型中。
可选地或优选地，所述可穿戴设备为VR设备，所述VR设备向使用者提供至少一个虚拟场景，并根据使用者的运动动作调整使用者的视野，还将所述第一模型和第二模型显示在显示在虚拟场景中。
可选地或优选地，所述可穿戴设备将第一模型和第二模型进行比对，并根据比对结果给出动作标准程度的评价。
可选地或优选地，所述可穿戴设备还根据所述评价给出奖励和惩罚信息。
可选地或优选地，所述虚拟场景的数量为多个，并能够供使用者切换选择。
可选地或优选地，所述可穿戴设备还给使用者提供多个音频信息。
第二方面，本发明实施例提供一种体育和武术运动动作校正方法，所述方法包括：
捕捉使用者的运动动作，并根据使用者的运动动作生成第一模型；
通过可穿戴设备向使用者显示第一模型和预设的第二模型，所述第二模型为标准动作模型；
当所述第一模型和第二模型不匹配时，所述可穿戴设备向使用者发送提示信息，以使得使用者根据所述提示信息纠正运动动作。
可选地或优选地，所述可穿戴设备为AR设备，所述方法进一步包括：获取使用者周围的实际环境，并建立起相应的三维场景模型，将所述第一模型和第二模型显示在三维场景模型中。
可选地或优选地，所述可穿戴设备为VR设备，所述方法进一步包括：向使用者提供至少一个虚拟场景，并根据使用者的运动动作调整使用者的视野，还将所述第一模型和第二模型显示在显示在虚拟场景中。
本发明利用摄像组件对使用者(运动的练习者)的动作进行实时地捕捉，并生成与其相符的模型，可穿戴设备将该模型与标准动作模型对比，当两者不匹配时，向练习者发送提示信息，以供练习者对自己动作进行校正。这样，练习者就可以随时随地使用可穿戴设备和摄像组件进行练习，且不需要老师的现场指导。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的体育和武术运动动作校正设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的体育和武术运动动作校正方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定部件或元件等，但这仅仅是为了便于对上述部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
请参考图1，本发明示例性提供一种体育和武术运动动作校正设备，其包括摄像组件1和可穿戴设备2。该设备应用在慢速体育和武术运动的校正情景，这是因为，对于快速运动，捕捉和校正需要更高的动作捕捉频率和更快的处理器运算速度，这会增加成本并导致发热量过大。本发明实施例所述的慢速体育和武术运动包括但不限于：慢速的拳类武术(如太极拳、推手、长拳)、慢速的兵器类武术(如太极剑)、瑜伽、体型训练(如各种拉伸运动)以及养生操等。
摄像组件1用于拍摄练习者的运动动作，并生成与之相应的运动模型(本实施例中称为第一模型)。在一些实施例中，摄像组件1可以由摄像头11和计算设备12构成，计算设备12包括中央处理器和存储器。其中，摄像头采集练习者的运动图像，并发送到计算设备12。处理器根据运动图像生成第一模型，生成第一模型的方式有多种，且为本领域公知的技术，例如可以是从图像中提取人体主要关节和轮廓的特征值，并据此在三维几何空间内建立运动模型，或者是将其投影到二维几何平面。
可穿戴设备2与摄像组件通信，以接收第一模型。并将第一模型与第二模型进行比对，该第二模型为运动的标准动作模型。当第一模型和第二模型不匹配时，可穿戴设备还将不匹配的部分显示给练习者，这样练习者可以根据不匹配的部分纠正自己的动作。
可穿戴设备2可以采用AR设备或VR设备，下面对这两种设备示例性地分开描述。
AR设备可以采用公知的全息眼镜或全息头盔，本实施例中采用微软公司提供的HoloLens。HoloLens操作平台为Windows 10，方便本领域技术人 员使用各种编程语言实现本发明实施例中所述的各种功能。全息眼镜的前端有多个摄像头21，摄像头21可以捕捉到穿戴者所见的实际环境，并根据实际环境进行仿真模拟，建立虚拟的3D环境模型显示给穿戴者。进一步地，在环境模型中还显示上述的第一模型、第二模型和两者的匹配。例如可以将第一模型和第二模型以重叠地方式显示，这样，方便穿戴者得知自己的动作与标准动作的差别，以进行校正。
VR设备也可以采用公知设备，例如Oculus公司提供的oculus rift VR头盔。通过VR设备，给使用者提供多个虚拟场景，并可供使用者根据喜好选择。所述的第一模型和第二模型显示在虚拟场景中，两者的匹配模型可以和AR设备中所述的匹配方式相同。
在其他一些实施例中，上述可穿戴设备2还将第一模型和第二模型进行比对，并根据比对结果给出动作标准程度的评价。评价可以是分数评价，该分数根据第一模型和第二模型在预定时间内(例如一套太极拳的时间)的匹配程度决定。进一步地，可穿戴设备还根据所述评价给出奖励和惩罚信息。
在一些实施例中，可穿戴设备2的存储器内存储有音频文件，如不同风格的背景音乐，这样，使用者可以根据自己的喜好选择音乐。
图2给出了基于上述各实施例中的校正设备的校正方法流程，其具体包括以下的步骤：
S1：捕捉使用者的运动动作，并根据使用者的运动动作生成第一模型；
S2：通过可穿戴设备向使用者显示第一模型和预设的第二模型，所述第二模型为标准动作模型；
S3：当所述第一模型和第二模型不匹配时，所述可穿戴设备向使用者发送提示信息，以使得使用者根据所述提示信息纠正运动动作。提示信息可以声音或其他形式。
所述可穿戴设备2为AR设备时，S2为获取使用者周围的实际环境，并建立起相应的三维场景模型，将所述第一模型和第二模型显示在三维场景模型中。需要说明的是，申请人在设计中发现，当第一模型和第二模型重叠时，两者需要按照程序显示在相同的空间坐标中，此时在使用者在移动视角时，第一模型和第二模型也被配置为随视角移动，这一移动过程的速度如果过快， 拍摄组件来不及响应，会造成掉帧现象，使得练习者无法及时矫正动作。为了解决此问题，在步骤S2中，还包括：
在三维场景模型提供一个虚拟光标模型，该光标模型的坐标位置被配置为与第一模型和第二模型不匹配的位置的空间坐标位置相同，并朝向第一方向延伸，该第一方向是处理器根据安装在可穿戴设备上的空间姿态传感器22(如角度传感器和加速度传感器)确定的，例如，当空间姿态传感器22检测到人体移动角度A和距离B时，根据这两种的值确定第一方向的角度和光标延伸的距离。这样第一方向延伸的光标就可以预判的方式补足掉帧的画面。鉴于虚拟光标是由可穿戴设备2的处理器和传感器22提供的，不会占用拍摄组件1的系统资源，并且能够及时提供给使用者，方便其得知自己动作存在的问题。
所述可穿戴设备2为VR设备时，S2为向使用者提供至少一个虚拟场景，并根据使用者的运动动作调整使用者的视野，还将所述第一模型和第二模型显示在显示在虚拟场景中。
以上对本发明所提供的体育和武术运动动作校正设备和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.体育和武术运动动作校正设备，其特征在于，包括
摄像组件，所述摄像组件捕捉使用者的运动动作，并根据使用者的运动动作生成第一模型；
可穿戴设备，所述可穿戴全息设备向使用者显示第一模型和预设的第二模型，所述第二模型为标准动作模型；
当所述第一模型和第二模型不匹配时，所述可穿戴设备向使用者发送提示信息，以使得使用者根据所述提示信息纠正运动动作。
2.根据权利要求1所述的体育和武术运动动作校正设备，其特征在于，所述可穿戴设备为AR设备，该AR设备获取使用者周围的实际环境，并建立起相应的三维场景模型，将所述第一模型和第二模型显示在三维场景模型中。
3.根据权利要求1所述的体育和武术运动动作校正设备，其特征在于，所述可穿戴设备为VR设备，所述VR设备向使用者提供至少一个虚拟场景，并根据使用者的运动动作调整使用者的视野，还将所述第一模型和第二模型显示在显示在虚拟场景中。
4.根据权利要求1-3任一所述的体育和武术运动动作校正设备，其特征在于，所述可穿戴设备将第一模型和第二模型进行比对，并根据比对结果给出动作标准程度的评价。
5.根据权利要求4所述的体育和武术运动动作校正设备，其特征在于，所述可穿戴设备还根据所述评价给出奖励和惩罚信息。
6.根据权利要求3所述的体育和武术运动动作校正设备，其特征在于，所述虚拟场景的数量为多个，并能够供使用者切换选择。
7.根据权利要求1-3、5和6中任一所述的体育和武术运动动作校正设备，其特征在于，所述可穿戴设备还给使用者提供多个音频信息。
8.一种体育和武术运动动作校正方法，其特征在于，所述方法包括：
捕捉使用者的运动动作，并根据使用者的运动动作生成第一模型；
通过可穿戴设备向使用者显示第一模型和预设的第二模型，所述第二模型为标准动作模型；
当所述第一模型和第二模型不匹配时，所述可穿戴设备向使用者发送提示信息，以使得使用者根据所述提示信息纠正运动动作。
9.根据权利要求8所述的体育和武术运动动作校正方法，其特征在于，所述可穿戴设备为AR设备，所述方法进一步包括：获取使用者周围的实际环境，并建立起相应的三维场景模型，将所述第一模型和第二模型显示在三维场景模型中。
10.根据权利要求8所述的体育和武术运动动作校正方法，其特征在于，所述可穿戴设备为VR设备，所述方法进一步包括：向使用者提供至少一个虚拟场景，并根据使用者的运动动作调整使用者的视野，还将所述第一模型和第二模型显示在显示在虚拟场景中。
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