CN106448277B - 基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统及方法，更详细地，涉及通过投影仪显示并提供连接在攀岩岩壁的多个岩点中的最适合攀岩者攀登的多个岩点的攀登基准路径，通过识别攀岩者的位置来对上述攀登基准路径与所识别到的位置进行比较，从而可有效指导攀岩的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统及方法。

Description

基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统及方法

技术领域

本发明涉及攀岩学习系统及方法，更详细地，涉及通过投影仪显示并提供连接在攀岩岩壁的多个岩点中的最适合攀岩者攀登的多个岩点的攀登基准路径，通过识别攀岩者的位置来对上述攀登基准路径与所识别到的位置进行比较，从而可有效指导攀岩的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统及方法。

背景技术

由于教育热上升及游乐空间缺乏等原因，儿童在学校及学院独自度过的时间呈增加趋势，就连在休息时间，也由于计算机及游戏机(智能手机等)广泛普及，因而独自在家玩游戏的情况日益增多。

像这样，连儿童也因在书桌前学习或玩游戏，而导致在野外活动的时间急剧减少，从而不仅降低了儿童的体力，而且认知能力、集中力及投入感等也在下降。

并且，由于儿童缺乏野外活动、因饮食丰富而引起营养过剩以及错误的饮食习惯等，导致肥胖等的生活习惯病日益增加。

因此，需要一种可解决儿童因缺乏身体活动而产生的诸多问题的方案。

根据这种需求，在国家层面也基于网络建立了用于综合评价体力及提出运动方案的“学生健康体力评价系统(Physical Activity Promotion System，PAPS)，由此提供了可以诱导运动动机、提高自身体力管理能力的契机，并提供了可有效管理学生体力及可有效减少国家层面的医疗费用支出的效果。

但在现实中，这仅仅对健康及体力进行评价和管理，而缺乏用于提供针对儿童的实质性的人文关怀服务(Human Care Service)方面的内容。

作为提供这种人文关怀服务方面内容的替代方案，开发并提供了室内游乐场、基于体感内容的室内主题公园、儿童室内运动场等，但这些场所以游乐为主要内容，因而存在难以实际提高儿童的体力、健康的问题。

并且，成人也因繁忙的社会生活而导致坐在办公桌前的情况非常多，并且因饮食丰富而导致肥胖等的生活习惯病日益增加。为了解决这些问题，成人也在进行多种运动，但由于受到时间及场所的制约，因而无法充分进行运动的情况非常多。即，需要一种可在更小的空间更便捷地进行运动的方案。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供通过投影仪显示并提供连接在攀岩岩壁的多个岩点中的最适合攀岩者攀登的多个岩点的攀登基准路径，通过识别攀岩者的位置来对上述攀登基准路径与所识别到的位置进行比较，从而可有效指导攀岩的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统及方法。

用于实现如上所述的问题的本发明的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统的特征在于，包括：屏幕部，形成有结合多个岩点的岩壁，用于显示被照射的影像；位置识别模块，对攀登由上述屏幕部显示的岩壁的攀岩者的位置进行识别并输出；影像输出部，用于向上述屏幕部照射攀岩学习影像；以及控制模块，当开始学习模拟攀岩时，通过上述影像输出部以与由上述屏幕部显示的岩壁的多个岩点相互映射的方式显示上述攀岩学习影像，通过上述位置识别模块对沿着上述岩壁攀登的攀岩者的位置进行检测，对基于所检测到的位置的攀岩者的攀登路径进行跟踪，根据所检测到的攀岩者的位置及攀登路径，判断是否按照所显示的攀岩学习影像进行学习，维持或重新生成与判断结果相对应的攀岩学习影像，并通过上述影像输出部进行输出。

本发明的特征在于，上述位置识别模块由红外线传感器部构成，上述红外线传感器部包括水平红外线传感器阵列及垂直红外线传感器阵列，上述水平红外线传感器阵列及垂直红外线传感器阵列以规定的间隔设置于上述屏幕部的岩壁的边缘，以与岩壁相互平行地在岩壁的上部形成格子纹理的方式向上述岩壁照射红外线，上述红外线传感器将与攀登上述岩壁的攀岩者的位置相对应的传感器位置信息作为位置检测信息来向上述控制模块进行输出，上述控制模块根据检测出攀岩者的红外线传感器组的多个传感器位置信息来定义攀岩者，确定由多个上述传感器位置信息形成的攀岩者的中心，以所确定的中心为基准，划分为四个象限，按各个象限选择距离最远的红外线传感器，在借助所选择的红外线传感器所确定的位置中，将最近的岩点最终确定为攀岩者的位置。

本发明的特征在于，上述位置识别模块包括压力感应部，上述压力感应部设置于上述屏幕部的各个岩点，上述压力感应部包括压力传感器，上述压力传感器用于感应攀岩者用手抓住的岩点所受的岩点压力及攀岩者用脚踩住的岩点所受的岩点压力，当上述压力感应部感应到压力时，向上述控制模块输出自身的位置信息。

本发明的特征在于，上述屏幕部包括：攀岩用屏幕部，设置有上述岩壁，用于显示上述攀岩学习影像；控制用屏幕部，显示用于进行与上述攀岩相关的设定及控制的用户图形界面单元；以及攀岩角度调节部，用于调节上述攀岩用屏幕部的倾斜角度，上述控制模块在上述控制用屏幕部显示用户图形界面单元，上述用户图形界面单元用于由上述攀岩者通过上述控制用屏幕部设定攀岩难度，若通过上述用户图形界面单元设定难度，则上述控制模块以与所设定的难度相对应的方式控制上述角度调节部调节上述攀岩用屏幕部的倾斜角度。

本发明的特征在于，上述控制模块包括：接口部，与上述位置识别模块相连接，用于收发数据；影像处理部，与上述影像输出部相连接，以与所连接的影像输出部相对应且与上述岩壁的多个岩点相互映射的方式处理上述攀岩学习影像来通过上述影像输出部输出；音频处理部，包括扬声器，上述音频处理部以与上述攀岩学习影像相对应的方式处理攀岩学习语音，并通过上述扬声器进行输出；以及控制部，当开始学习攀岩时，通过上述影像处理部对包含与使用人员的选择相对应的攀岩学习影像及语音的攀岩学习数据进行保存，并通过上述影像处理部及音频处理部进行输出，通过上述接口部从位置识别模块检测攀登上述岩壁的攀岩者的位置，并掌握所检测到的位置及基于所检测到的位置的攀登路径，对与所检测并掌握的攀岩者的位置及攀登路径相对应的攀岩学习数据进行保存，来通过上述影像处理部及音频处理部进行输出。

本发明的特征在于，上述控制部包括：位置判断部，根据从上述位置识别模块接收的攀岩者的位置信息，判断攀岩者在岩壁上的位置；攀岩路径识别部，对在上述位置判断部所判断的多个位置进行连接，来识别上述攀岩者的移动攀登路径；路径验证部，验证上述攀登路径是否与根据上述攀岩学习数据引导的设定路径相同；以及路径引导部，若上述路径验证结果为攀岩者的攀登路径及上述攀岩学习数据中所包含的设定路径相同，则根据之前的攀岩学习数据执行路径引导，若上述路径验证结果为路径发生变更，则重新设定在当前攀岩者位置上的最佳攀登路径并进行引导。

本发明的特征在于，上述控制部还包括：路径分析部，用于对上述攀岩者所攀登的攀登路径与上述设定路径相同的次数、设定路径的变更次数、是否到达上述攀岩学习数据中所包含的目标位置、到达上述目标位置为止所耗的攀登时间进行分析；以及攀登评价部，根据上述攀岩者所攀登的攀登路径与上述设定路径相同的次数、设定路径的变更次数、是否到达上述攀岩学习数据中所包含的目标位置、到达上述目标位置为止所耗的攀登时间，计算上述攀岩者的攀岩分数，并显示在上述屏幕部。

本发明的特征在于，上述岩点形成半透明结构，上述控制模块包括照明部，上述照明部设置于上述岩点的内侧，用于释放光，上述控制模块还包括照明驱动部，上述照明驱动部受到上述控制部的控制来驱动上述照明部，上述控制部对上述攀岩学习数据中所包含的设定路径及攀岩者当前用手抓住的岩点进行识别，通过控制上述照明驱动部来以使上述设定路径上的下一个岩点开启照明的方式驱动相应的照明部。

本发明的特征在于，上述音频处理部的扬声器设置于上述岩壁的各个岩点的内侧，上述控制模块对上述攀岩学习数据中所包含的设定路径及攀岩者当前用手抓住的岩点进行识别，通过控制上述音频处理部在上述设定路径上的下一个岩点输出攀岩学习语音。

用于实现如上所述的目的的本发明的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习方法的特征在于，包括：准备步骤，控制模块的控制部接收攀岩者所输入的攀岩学习内容及攀登难度，来生成并存储包含关于上述难度的难度设定信息、基于上述难度设定信息的设定路径、与所选择的上述攀岩学习内容及上述设定路径相对应的攀岩学习影像及攀岩学习语音在内的攀岩学习数据；以及学习步骤，当上述攀岩者开始攀登时，通过位置识别模块跟踪上述攀岩者的攀登位置，对所跟踪到的攀岩者的位置及攀登路径与上述设定路径进行比较，来输出上述攀岩学习影像及攀岩学习语音，从而使攀岩者进行学习。

本发明的特征在于，上述准备步骤包括：攀岩学习内容选择步骤，控制模块的控制部接收待攀岩用屏幕部的岩壁的攀岩者所选择的攀岩学习内容；攀岩者攀岩设定步骤，通过屏幕部提供可对所选择的上述攀岩学习内容设定攀登难度的设定单元，通过上述设定单元接收并存储攀岩者的难度设定信息；以及攀岩学习数据生成步骤，生成并存储包含关于上述难度设定信息、基于上述难度设定信息的设定路径、与所选择的上述攀岩学习内容及上述设定路径相对应的攀岩学习影像及攀岩学习语音在内的攀岩学习数据。

本发明的特征在于，上述攀岩者攀岩设定步骤包括：请求步骤，通过屏幕部提供可设定攀登难度的设定单元来请求设定难度，上述攀登难度包含针对所选择的上述攀岩学习内容的岩壁的倾斜角度；难度设定步骤，通过上述设定单元接收并存储包含倾斜角度的攀岩者的难度设定信息；以及岩壁倾斜角度调节步骤，以与上述所设定的倾斜角度相对应的方式对屏幕部的倾斜角度进行调节。

本发明的特征在于，上述学习步骤包括：学习开始步骤，输出基于初始攀岩学习数据的攀岩学习影像及语音，开始学习攀登；攀岩者跟踪步骤，当开始学习攀岩时，通过位置识别模块判断攀岩者的位置，跟踪并生成攀岩者的攀登路径；攀岩学习进行步骤，对所跟踪到的攀登路径与上述攀岩学习数据中的设定路径进行比较，根据上述攀登路径与设定路径是否相同、当前位置以及上述难度设定信息中的难度，执行维持或重新设定上述设定路径；以及攀岩学习结束步骤，判断所跟踪到的攀岩者的上述位置是否到达上述攀岩学习数据中的目标位置或是否在攀登的过程中坠落，当到达上述目标位置或在攀登的过程中坠落时结束攀岩学习。

本发明的特征在于，上述攀岩者跟踪步骤包括：传感器位置信息获取步骤，在以规定的间隔设置于上述屏幕部的岩壁的边缘且以与岩壁相互平行地在岩壁的上部形成格子纹理的方式向上述岩壁照射红外线的红外线传感器阵列中，获取对感应到攀岩者的多个红外线传感器的传感器位置信息；攀岩者位置检测步骤，在感应到上述攀岩者的多个红外线传感器中，将以上述攀岩者的中心为基准的最外围的红外线传感器作为攀岩者抓住的岩点的位置，来检测攀岩者的位置；以及攀登路径跟踪步骤，根据所检测到的上述攀岩者的位置和攀岩者的之前位置，计算攀登路径。

本发明的特征在于，上述攀岩者跟踪步骤包括：设备识别信息获取步骤，在设置于屏幕部的各个岩点、包括用于感应岩点压力的压力传感器、当感应到压力时输出设备识别信息的多个压力感应部中，获取感应到施加于攀岩者用手抓住或用脚踩住的岩点的岩点压力的压力感应部的设备识别信息；攀岩者位置检测步骤，将与上述设备识别信息相互映射的岩点位置信息作为攀岩者抓住的岩点的位置，来检测攀岩者的位置；以及攀登路径跟踪步骤，根据所检测到的攀岩者的上述位置和攀岩者的之前位置，计算攀登路径。

在本发明中，岩壁设置于屏幕上，并显示与多个岩点相互映射的设定路径，来提供攀岩学习内容，从而具有可使攀岩者更加容易地学习攀岩的效果。

并且，本发明可使攀岩者利用狭窄的空间容易学习攀岩，从而具有给儿童及成人带来乐趣并可提高体力的效果。

并且，本发明可以设定攀岩的难度，因而使儿童、老人及普通成人都可以学习攀岩，从而具有可扩大市场的效果。

并且，本发明利用红外线传感器、压力传感器及摄像机等来准确识别攀岩者用手抓住或用脚踩住的岩点的位置，由此可向攀岩者指示为了攀登而需要用手抓住或用脚踩住的下一个岩点，从而具有可更为有效地进行攀岩学习的效果。

附图说明

图1为表示本发明的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统的结构的图。

图2为表示本发明一实施例的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统的实际结构例的图。

图3A、图3B为用于说明本发明一实施例的构成岩壁的攀岩屏幕的角度调节方法的图。

图4为表示本发明一实施例的用于检测攀岩者的位置的压力感应部的结构的图。

图5为表示本发明的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统的控制模块的详细结构的图。

图6为表示本发明一实施例的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习方法的流程图。

图7A和图7B为表示本发明的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习内容的实施例的图。

图8为详细表示本发明一实施例的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习方法的攀岩内容提供方法的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统的结构及动作进行说明，并对上述系统中的模拟攀岩学习方法进行说明。

图1为表示本发明的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统的结构的图，图2为表示本发明一实施例的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统的实际结构例的图，图3A、图3B为用于说明本发明一实施例的构成岩壁的攀岩屏幕的角度调节方法的图。以下，参照图1至图3B进行说明。

本发明的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统包括控制模块100、屏幕部200、影像输出部300及位置识别模块400。

控制模块100用于对本发明的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统的整体动作进行控制。控制模块100的详细结构及动作参照后示的图5进行详细的说明。

屏幕部200包括攀岩用屏幕部210，上述攀岩用屏幕部210包括至少一个攀岩屏幕211，根据实施例，上述屏幕部200还可包括攀岩角度调节部220及控制屏幕230。

如图2及图3A、图3B所示，攀岩屏幕211包括屏幕212及多个岩点1。上述屏幕212通过设置多个岩点1来形成岩壁。并且，上述攀岩屏幕211可在由多个岩点1构成的岩壁上显示与多个岩点1相互映射的攀岩学习影像。

如图2所示，在屏幕部200的中央设置控制屏幕230，可在控制屏幕230的两侧设置两个以上的攀岩屏幕211。

上述控制屏幕230显示攀岩设定用户(图形)界面单元，并显示通过上述攀岩设定用户(图形)界面单元输入的设定信息，上述攀岩设定用户(图形)界面单元用于选择自身所要攀登的攀岩屏幕211(岩壁)及攀岩学习内容，可对所选择的攀岩屏幕211的难度等进行设定。上述控制屏幕230可由透明的板形态的屏幕构成，也可由液晶显示装置(LiquidCrystal Display，LCD)等构成。

攀岩角度调节部220包括角度调节部221，上述角度调节部221的数量与攀岩屏幕211的数量相对应，上述角度调节部221与各个上述攀岩屏幕211相连接，如图3A、图3B所示，角度调节部221接受控制模块100的控制来对攀岩屏幕211的下端部进行推拉，从而调节攀岩屏幕211，即，调节设置于攀岩屏幕211上的岩壁的倾斜度。图3A、图3B仅表示只对攀岩屏幕211的下端部进行推拉的结构，但还能够以可推拉攀岩屏幕211的上端部的方式构成，从而增加难度。

影像输出部300包括攀岩投影仪部310，上述攀岩投影仪部310包括数量与上述攀岩屏幕211的数量相对应的多个攀岩投影仪311，根据实施例，上述影像输出部300还可包括控制界面投影仪320。

上述攀岩投影仪311向相应的攀岩屏幕211照射攀岩学习影像，并以与设置于攀岩屏幕211的岩壁的岩点1相互映射的方式照射攀岩学习影像。为了以与岩壁的岩点1相互映射的方式向形成有上述岩壁的攀岩屏幕211投射攀岩学习影像，优选地，上述攀岩投影仪311以通过受到控制模块100的控制来可上下左右移动的方式构成。

上述控制界面投影仪320向控制屏幕230显示上述攀岩设定用户(图形)界面单元。

位置识别模块400包括数量与上述攀岩屏幕211的数量相同的攀岩者位置检测模块410。

攀岩者位置检测模块410可适用如下方式，即，利用红外线传感器等的光传感器方式、利用压力传感器的压力传感器方式以及利用摄像机的影像方式等。

如图2所示，光传感器方式的攀岩者位置检测模块410在攀岩屏幕211的边缘设置多个红外线传感器，上述多个红外线传感器以与攀岩屏幕211相互平行，即，以与岩壁相互平行的方式照射红外线，借助红外线形成围棋棋盘即格子纹理形态，将被攀岩者阻挡的红外线传感器的位置作为攀岩者的位置来进行检测。将从上部向下部或从下部向上部照射红外线的多个红外线传感器的组称作垂直红外线传感器阵列(Array)(或被称作“y轴红外线传感器阵列”)，将从左侧向右侧或从右侧向左侧照射红外线的多个红外线传感器组称作水平红外线传感器阵列(或被称作“x轴红外线传感器阵列”)。

具体说明如下，光传感器方式的攀岩者位置检测模块410可将基于检测攀岩者的多个红外线传感器的传感器位置信息作为位置检测信息来获取。但是，为了准确引导路径，优选地，对攀岩者用手抓住的岩点1的位置及攀岩者用脚踩住的岩点1的位置进行检测。

因此，控制模块100根据因攀岩者而检测到的位置信息确定攀岩者的位置，即，如图2的放大图所示，在多个传感器位置信息中，确定攀岩者的中心2，并以所确定的中心2为基准，划分为四个象限，按照各个象限选择距离最远的红外线传感器，在借助所选择的红外线传感器所确定的位置中，将最近的岩点1最终确定为攀岩者的位置。例如，若借助检测出右手的垂直红外线传感器及水平红外线传感器来算出位置(x1，y1)，则将离(x1，y1)最近的岩点1-201识别为攀岩者的右手位置。上述攀岩者可由检测出攀岩者的多个红外线传感器组来定义，在这些多个传感器中，处于中心的红外线传感器的位置可成为上述中心2。

影像方式的攀岩者位置检测模块410以使屏幕部200的攀岩屏幕211的整个岩壁被拍下的方式进行拍摄，将所拍摄的影像作为位置检测信息来向控制模块100输出。

在此情况下，控制模块100从影像中检测出攀岩者的手和脚，并可通过对检测出手和脚的所拍摄的影像和预先存储的相应的攀岩屏幕的岩壁基准影像进行匹配，来检测出手和脚所处部分的岩点1-201、1-202、1-203、1-204。

压力传感器方式的攀岩者位置检测模块410将通过参照图4来详细说明。

上述图2及图3A、图3B仅示出攀岩屏幕211由一个屏幕212构成的情况，但为了赋予投入感，还可以由多个屏幕212构成，也可在顶棚设置屏幕212。在此情况下，优选地，攀岩屏幕211由设置有多个岩点1的三个屏幕212构成。

图4为表示本发明一实施例的用于检测攀岩者的位置的压力感应部的结构的图。

如图4所示，压力传感方式的攀岩者位置检测模块410在攀岩屏幕211的岩点1所处的部分设置压力感应部213。

压力感应部213以可坚固地固定于屏幕212的方式构成，在上述压力感应部213设置有压力传感器214-1、214-2，上述压力感应部213包括岩点固定部217，在上述岩点固定部217以插入的方式固定岩点1，上述岩点固定部217以可使攀岩者施加于岩点1的压力向上述压力传感器214-1、214-2传递的方式构成，从而可使施加于上述压力传感器214-1、214-2的压力发生变化。即，岩点固定部217能够以可在被施加压力时朝向被施加压力的方向微细移动的方式构成。

若感应到压力，则压力感应部213将按照岩点1以固有的方式分配的岩点识别信息(或压力感应部213设备识别信息)作为位置检测信息来向控制模块100输出。

并且，在由半透明的物质形成岩点1的情况下，压力感应部213还设置有照明部216，上述照明部216与控制模块100相连接，并接受控制模块100的控制来释放光。

上述岩点1在以不透明的方式构成的情况下也可以设置照明部216。这是利用光从岩点1与屏幕212之间的缝隙透出的效果。

并且，在压力感应部213还可设置通过接受控制模块100的控制来输出攀岩学习语音的扬声器215。

图5为表示本发明的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统的控制模块的详细结构的图。

参照图5，控制模块100包括控制部10、存储部20、输入部30、接口部40、影像处理部50、音频处理部60、影像映射部70及照明驱动部80。

存储部20用于存储本发明的多种攀岩学习内容，并存储各个攀岩屏幕211的岩点配置(位置)信息。上述岩点配置(位置)信息可呈坐标信息的形态，还可呈岩壁基准影像形态，也可由两种形态相结合而成。在上述岩点1配置(位置)信息呈坐标形态且适用光传感器方式的攀岩者位置检测模块410的情况下，如图2所示，上述岩点配置(位置)信息能够以基于红外线传感器的坐标值来存储。

并且，存储部20对用户所设定的攀岩设定信息进行存储。上述攀岩设定信息可包含攀岩难度信息、攀岩者年龄、身高、臂长及腿长等。

输入部30可包括键盘等的键输入装置及触摸板等中的一种以上，上述键盘能够以通过显示于控制屏幕230的攀岩设定用户(图形)界面单元输入攀岩设定信息的方式输入文字，并设置有可进行搜索及选择的多个键，输出与被按下的键相对应的键信号(键数据)，上述触摸板的大小与上述控制屏幕230的画面大小相同，来向控制部10输出与被触摸的位置相对应的位置信号(位置数据)。

接口部40与至少一个攀岩者位置检测模块410及攀岩角度调节部220的角度调节部221相连接，来向控制部10输出从上述攀岩者位置检测模块410接收的位置信息，或向相应的角度调节部221输出借助控制部10输入的角度调节信号。

影像处理部50与影像输出部300的多个攀岩投影仪311相连接，来向攀岩投影仪311输出与攀岩者所选择的攀岩学习内容相对应的攀岩学习影像，上述攀岩投影仪311可向与攀岩者所选择的岩壁相对应的攀岩屏幕211照射攀岩学习影像。

音频处理部60包括至少一个扬声器，并接受上述控制部10的控制来向上述扬声器输出攀岩学习语音。如上所述，在使用压力方式的攀岩者位置检测模块410的情况下，上述扬声器可设置于位置检测部213。

影像映射部70包括摄像机，并接受控制部10的控制来向任意的攀岩屏幕211照射测试攀岩学习影像，通过上述摄像机，对正在投射上述学习影像的攀岩屏幕211进行拍摄，来判断测试攀岩学习影像是否与相应的攀岩屏幕211的岩点1正常相互映射，在未正常映射的情况下，借助反馈方式，向上下左右方向移动相应的攀岩投影仪311，从而使上述测试攀岩学习影像与多个岩点1相互映射(以下，称作“零点调整”)。优选地，上述测试攀岩学习影像为用于执行上述零点调整而生成的影像。

控制部10通过包括攀岩设定部11、位置判断部12、攀岩路径识别部13、路径验证部14、路径引导部15、路径分析部16及攀岩评价部17，来控制本发明的控制模块100的整体动作。

具体说明如下，攀岩设定部11通过影像处理部50向控制屏幕230显示攀岩设定用户(图形)界面单元，通过输入部30及上述攀岩设定用户(图形)界面单元获取攀岩学习数据，并向存储部20进行存储。上述攀岩学习数据包含攀岩学习影像、攀岩学习语音、难度信息在内的攀岩设定信息及与上述攀岩设定信息相对应的设定路径信息等。

并且，根据上述所设置难度，攀岩设定部11通过接口部40对与相应的攀岩屏幕211相对应的角度调节部221进行控制，来调节岩壁的倾斜角度。

当开始学习攀岩时，位置判断部12通过接口部40从位置检测模块410获取位置检测信息，从上述位置检测信息中获取攀岩者的准确位置，即，获取攀岩者用手抓住的岩点1及用脚踩住的岩点1的位置信息。

如上所述，位置判断部12可根据如下的各个方式获取攀岩者用手抓住的岩点1及用脚踩住的岩点1的位置信息，上述各个方式包括适用光传感器方式的攀岩者位置检测模块410的情况、适用影像方式的攀岩者位置检测模块410的情况、适用压力传感器方式的攀岩者位置检测模块410的情况等。

攀岩路径识别部13对在上述位置判断部11中所判断的攀岩者的位置与之前位置进行连接，生成攀岩者正在进行攀登的攀登路径。

路径验证部14对在上述攀登路径识别部13中所生成的攀登路径与攀岩学习数据中所包含的设定路径进行比较来验证是否相同。

路径引导部15执行与所设定的设定路径及所选择的攀岩学习内容相对应的引导，根据上述攀登路径与设定路径是否相同，执行继续按现有设定路径引导攀岩学习，或执行在重新设定新的设定路径后，根据重新设定的设定路径引导攀岩学习。

路径分析部16对攀岩者所攀登的攀登路径与上述设定路径是否相同、设定路径的变更次数、是否到达上述攀岩学习数据中所包含的目标位置、到达上述目标位置为止所耗的攀登时间等进行分析。

攀岩评价部17根据在上述路径分析部16所分析的信息生成攀岩者的评价信息(分数)，并通过影像处理部50显示在控制屏幕230。此时，攀岩评价部17可将所进行评价的评价信息显示于下一个将要攀登的岩点1周围，便于正在攀登岩壁的攀岩者察看。

图6为表示本发明一实施例的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习方法的流程图，图7A和图7B为表示本发明的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习内容的实施例的图。以下，参照图6、图7A和图7B来进行说明。

控制模块100的控制部10显示攀岩设定用户(图形)界面单元，并通过作为上述攀岩设定用户(图形)界面单元的子单元的列表选择单元，在控制屏幕230显示存储于存储部20的攀岩学习内容的攀岩学习内容列表(步骤S111)。上述攀岩学习内容可包含如图7A的游戏型及如图7B部分的学习型等。

在显示上述攀岩学习内容列表之后，控制部10检查攀岩内容是否被选择(步骤S113)。

若攀岩学习内容被选择，则控制部10通过显示作为子单元的身体信息设定单元来请求输入身体信息(步骤S115)。这是因为需根据攀岩者的身高、臂长及腿长等来设定最佳的设定路径。由于攀岩者不知道臂长及腿长的情况较多，因而可适用基于身高的平均臂长及腿长，还可以在周边设置可测量臂长及腿长的工具，由此可对攀岩者进行测定。

在上述请求输入身体信息的步骤之后，控制部10检查是否对身体信息设定完成(步骤S117)，若身体信息被输入，则显示作为子单元的难度选择单元来请求选择难度(步骤S119)。

在上述请求选择难度的步骤之后，控制部10判断是否选择难度(步骤S121)，若已选择难度，则根据所选择的难度信息及身体信息来生成设定路径，并且生成并存储包含上述难度信息、身体信息及设定路径的攀岩设定信息以及包含所选择的上述攀岩学习内容的攀岩学习影像及攀岩学习语音在内的攀岩学习数据(步骤S123)。

在生成上述攀岩学习数据之后，控制部10以与上述所选择的难度相对应地对攀岩角度调节部220的相应的角度调节部221进行控制，由此调节攀岩屏幕211的倾斜角度(步骤S125)。

若通过调节攀岩屏幕211的倾斜角度来使得攀岩准备就绪，则控制部10根据所存储的上述攀岩学习数据向攀岩者提供攀岩学习内容，使得攀岩者进行学习(步骤S127)。上述攀岩学习内容提供方法通过参照图8来进行详细说明。

图8为详细表示本发明的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习方法的攀岩内容提供方法的流程图。

首先，控制部10以与多个岩点1相互映射的方式在攀岩屏幕211显示基于所选择的攀岩内容的攀岩设定路径(步骤S211)。此时，可在显示基于反映攀岩设定信息中的攀岩者的身高、臂长、腿长的角色形象的攀登模拟影像之后，在攀岩屏幕211显示设定路径。

若在攀岩屏幕211显示攀岩设定路径，则控制部10检查是否发生攀岩开始事件(步骤S213)。上述攀岩开始事件可在从由影像映射部70的摄像机所拍摄的影像中检测出攀岩者的情况下发生，还可在通过位置检测模块410检测出攀岩者的情况下发生，也可在攀岩者通过输入部30输入攀登开始指令的情况下发生。

若发生攀岩开始事件，则控制部10通过攀岩者位置检测模块410，开始对攀岩者的位置进行跟踪(步骤S215)。

若开始跟踪位置，则控制部10对攀岩者用手抓住的岩点1及用脚踩住的岩点1的位置进行判断，生成并存储攀岩者的攀登路径(步骤S217)。

若开始生成并存储攀登路径，则控制部10对基准路径，即，对设定路径与上述所生成的攀登路径进行比较(步骤S219)，在计算攀岩评价分数(步骤S221)之后，向控制屏幕230或相应的攀岩屏幕211的与攀岩者位置相邻的上端部(便于攀岩者察看的位置)显示当前位置信息或以语音方式输出当前位置信息，从而进行引导(步骤S223)。上述当前位置信息能够以在从起点到目的地为止的整个距离中从起点到当前位置为止的距离所占的长度来表示，也能够以百分比来进行显示。

在显示上述评价信息之后，控制部10通过对上述设定路径与攀登路径进行比较，来判断攀岩者是否脱离设定路径(步骤S225)，若未脱离设定路径，则维持当前所设定的设定路径，从而继续执行上述的攀岩者位置跟踪步骤，若脱离设定路径，则在重新设定在当前位置上的设定路径(步骤S227)之后，根据重新设定的设定路径来继续提供攀岩学习内容。

在提供上述攀岩学习内容的过程中，控制部10检查攀岩者是否完成攀登(步骤S229)，并直到攀岩者完成攀登为止，反复执行上述步骤，来提供攀岩学习内容，当完成攀登时，在执行攀登完成引导之后结束(步骤S231)。

另一方面，本发明并不局限于上述典型的优选实施例，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员就可以容易地理解可在不脱离本发明主旨的范围内可以对本发明进行多种改良、变更、代替或附加来实施本发明。只要是基于这种改良、变更、代替或附加的实施属于所附的发明要求保护范围，其技术思想也应视为属于本发明。

Claims (13)

1.一种基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统，其特征在于，

包括：

屏幕部，形成有结合多个岩点的岩壁，用于显示被照射的影像；

位置识别模块，对攀登由上述屏幕部显示的岩壁的攀岩者的位置进行识别并输出；

影像输出部，用于向上述屏幕部照射攀岩学习影像；以及

控制模块，当开始学习模拟攀岩时，通过上述影像输出部以与由上述屏幕部显示的岩壁的多个岩点相互映射的方式显示上述攀岩学习影像，通过上述位置识别模块对沿着上述岩壁攀登的攀岩者的位置进行检测，对基于所检测到的位置的攀岩者的攀登路径进行跟踪，根据所检测到的攀岩者的位置及攀登路径，判断是否按照所显示的攀岩学习影像进行学习，维持或重新生成与判断结果相对应的攀岩学习影像，并通过上述影像输出部进行输出，

上述屏幕部包括：

攀岩用屏幕部，设置有上述岩壁，用于显示上述攀岩学习影像；

控制用屏幕部，显示用于进行与上述攀岩相关的设定及控制的用户图形界面单元；以及

攀岩角度调节部，用于调节上述攀岩用屏幕部的倾斜角度，

上述控制模块在上述控制用屏幕部显示用户图形界面单元，上述用户图形界面单元用于由上述攀岩者通过上述控制用屏幕部设定攀岩难度，若通过上述用户图形界面单元设定难度，则上述控制模块以与所设定的难度相对应的方式控制上述角度调节部调节上述攀岩用屏幕部的倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统，其特征在于，

上述位置识别模块由红外线传感器部构成，上述红外线传感器部包括水平红外线传感器阵列及垂直红外线传感器阵列，上述水平红外线传感器阵列及垂直红外线传感器阵列以规定的间隔设置于上述屏幕部的岩壁的边缘，以与岩壁相互平行地在岩壁的上部形成格子纹理的方式向上述岩壁照射红外线，上述红外线传感器将与攀登上述岩壁的攀岩者的位置相对应的传感器位置信息作为位置检测信息来向上述控制模块进行输出，

上述控制模块根据检测出攀岩者的红外线传感器组的多个传感器位置信息来定义攀岩者，确定由多个上述传感器位置信息形成的攀岩者的中心，以所确定的中心为基准，划分为四个象限，按各个象限选择距离最远的红外线传感器，在借助所选择的红外线传感器所确定的位置中，将最近的岩点最终确定为攀岩者的位置。

3.根据权利要求1所述的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统，其特征在于，上述位置识别模块包括压力感应部，上述压力感应部设置于上述屏幕部的各个岩点，上述压力感应部包括压力传感器，上述压力传感器用于感应攀岩者用手抓住的岩点所受的岩点压力及攀岩者用脚踩住的岩点所受的岩点压力，当上述压力感应部感应到压力时，向上述控制模块输出自身的位置信息。

4.根据权利要求1所述的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统，其特征在于，上述控制模块包括：

接口部，与上述位置识别模块相连接，用于收发数据；

影像处理部，与上述影像输出部相连接，以与所连接的影像输出部相对应且与上述岩壁的多个岩点相互映射的方式处理上述攀岩学习影像来通过上述影像输出部输出；

音频处理部，包括扬声器，上述音频处理部以与上述攀岩学习影像相对应的方式处理攀岩学习语音，并通过上述扬声器进行输出；以及

控制部，当开始学习攀岩时，通过上述影像处理部对包含与使用人员的选择相对应的攀岩学习影像及语音的攀岩学习数据进行保存，并通过上述影像处理部及音频处理部进行输出，通过上述接口部从位置识别模块检测攀登上述岩壁的攀岩者的位置，并掌握所检测到的位置及基于所检测到的位置的攀登路径，对与所检测并掌握的攀岩者的位置及攀登路径相对应的攀岩学习数据进行保存，来通过上述影像处理部及音频处理部进行输出。

5.根据权利要求4所述的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统，其特征在于，上述控制部包括：

位置判断部，根据从上述位置识别模块接收的攀岩者的位置信息，判断攀岩者在岩壁上的位置；

攀岩路径识别部，对在上述位置判断部所判断的多个位置进行连接，来识别上述攀岩者的移动攀登路径；

路径验证部，验证上述攀登路径是否与根据上述攀岩学习数据引导的设定路径相同；以及

路径引导部，若上述路径验证部的路径验证结果为攀岩者的攀登路径及上述攀岩学习数据中所包含的设定路径相同，则根据之前的攀岩学习数据执行路径引导，若上述路径验证结果为路径发生变更，则重新设定在当前攀岩者位置上的最佳攀登路径并进行引导。

6.根据权利要求5所述的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统，其特征在于，上述控制部还包括：

路径分析部，用于对上述攀岩者所攀登的攀登路径与上述设定路径相同的次数、设定路径的变更次数、是否到达上述攀岩学习数据中所包含的目标位置、到达上述目标位置为止所耗的攀登时间进行分析；以及攀岩评价部，根据上述攀岩者所攀登的攀登路径与上述设定路径相同的次数、设定路径的变更次数、是否到达上述攀岩学习数据中所包含的目标位置、到达上述目标位置为止所耗的攀登时间，计算上述攀岩者的攀岩分数，并显示在上述屏幕部。

7.根据权利要求4所述的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统，其特征在于，

上述岩点形成半透明结构，

上述控制模块包括照明部，上述照明部设置于上述岩点的内侧，用于释放光，

上述控制模块还包括照明驱动部，上述照明驱动部受到上述控制部的控制来驱动上述照明部，

上述控制部对上述攀岩学习数据中所包含的设定路径及攀岩者当前用手抓住的岩点进行识别，通过控制上述照明驱动部来以使上述设定路径上的下一个岩点开启照明的方式驱动相应的照明部。

8.根据权利要求4所述的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习系统，其特征在于，

上述音频处理部的扬声器设置于上述岩壁的各个岩点的内侧，

上述控制模块对上述攀岩学习数据中所包含的设定路径及攀岩者当前用手抓住的岩点进行识别，通过控制上述音频处理部在上述设定路径上的下一个岩点输出攀岩学习语音。

9.一种基于交互式岩壁的模拟攀岩学习方法，其特征在于，

包括：

准备步骤，控制模块的控制部接收攀岩者所输入的攀岩学习内容及攀登难度，来生成并存储包含关于上述难度的难度设定信息、基于上述难度设定信息的设定路径、与所选择的上述攀岩学习内容及上述设定路径相对应的攀岩学习影像及攀岩学习语音在内的攀岩学习数据；以及

学习步骤，当上述攀岩者开始攀登时，通过位置识别模块跟踪上述攀岩者的位置，对所跟踪到的攀岩者的位置及攀登路径与上述设定路径进行比较，来输出上述攀岩学习影像及攀岩学习语音，从而使攀岩者进行学习，

上述学习步骤包括：

学习开始步骤，输出基于初始攀岩学习数据的攀岩学习影像及语音，开始学习攀岩；

攀岩者跟踪步骤，当开始学习攀岩时，通过位置识别模块判断攀岩者的位置，跟踪并生成攀岩者的攀登路径；

攀岩学习进行步骤，对所跟踪到的攀登路径与上述攀岩学习数据中的设定路径进行比较，根据上述攀登路径与设定路径是否相同、攀岩者的位置以及上述难度设定信息中的难度，执行维持或重新设定上述设定路径；以及

攀岩学习结束步骤，判断所跟踪到的上述攀岩者的位置是否到达上述攀岩学习数据中的目标位置或是否在攀登的过程中坠落，当到达上述目标位置或在攀登的过程中坠落时结束攀岩学习。

10.根据权利要求9所述的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习方法，其特征在于，上述准备步骤包括：

攀岩学习内容选择步骤，控制模块的控制部接收待攀登屏幕部的岩壁的攀岩者所选择的攀岩学习内容；

攀岩者攀岩设定步骤，通过屏幕部提供能够对所选择的上述攀岩学习内容设定攀登难度的设定单元，通过上述设定单元接收并存储攀岩者的难度设定信息；以及

攀岩学习数据生成步骤，生成并存储包含关于上述难度设定信息、基于上述难度设定信息的设定路径、与所选择的上述攀岩学习内容及上述设定路径相对应的攀岩学习影像及攀岩学习语音在内的攀岩学习数据。

11.根据权利要求10所述的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习方法，其特征在于，上述攀岩者攀岩设定步骤包括：

请求步骤，通过屏幕部提供能够设定攀登难度的设定单元来请求设定难度，上述攀登难度包含对所选择的上述攀岩学习内容的岩壁的倾斜角度；

难度设定步骤，通过上述设定单元接收并存储包含倾斜角度的攀岩者的难度设定信息；以及

岩壁倾斜角度调节步骤，以与上述所设定的倾斜角度相对应的方式对屏幕部的倾斜角度进行调节。

12.根据权利要求9所述的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习方法，其特征在于，上述攀岩者跟踪步骤包括：

传感器位置信息获取步骤，在以规定的间隔设置于屏幕部的岩壁的边缘且以与岩壁相互平行地在岩壁的上部形成格子纹理的方式向上述岩壁照射红外线的红外线传感器阵列中，获取对感应到攀岩者的多个红外线传感器的传感器位置信息；

攀岩者位置检测步骤，在感应到上述攀岩者的多个红外线传感器中，将以上述攀岩者的中心为基准的最外围的红外线传感器作为攀岩者抓住的岩点的位置，来检测攀岩者的位置；以及

攀登路径跟踪步骤，根据所检测到的上述攀岩者的位置和攀岩者的之前位置，计算攀登路径。

13.根据权利要求9所述的基于交互式岩壁的模拟攀岩学习方法，其特征在于，上述攀岩者跟踪步骤包括：

设备识别信息获取步骤，在设置于屏幕部的各个岩点、包括用于感应岩点压力的压力传感器、当感应到压力时输出设备识别信息的多个压力感应部中，获取感应到施加于攀岩者用手抓住或用脚踩住的岩点的岩点压力的压力感应部的设备识别信息；

攀岩者位置检测步骤，将与上述设备识别信息相互映射的岩点位置信息作为攀岩者抓住的岩点的位置，来检测攀岩者的位置；以及

攀登路径跟踪步骤，根据所检测到的上述攀岩者的位置和攀岩者的之前位置，计算攀登路径。