CN107961524A - 基于ar的健身游戏与训练系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于AR的健身游戏与训练系统，通过设置视频获取模块、增强现实识别模块、增强现实图像生成模块、三维模型模块和图像输出模块，将三维的模拟动画输出展示，寓教于乐，更加形象直观，便于用户对照学习；设置用户数据模块和健身教练管理模块，将用户与健身教练紧密连接，便于健身教练在线安排课程，并跟踪用户健身进展。

Description

基于AR的健身游戏与训练系统
技术领域
本发明涉及增强现实技术领域，尤其涉及一种基于AR的健身游戏与训练系统。
背景技术
在移动互联网技术和定位技术的发展的广泛应用下，随时随地健身变得越来越容易，基于运动的兴趣型社群也四面开花，我国的运动人数正在不断增加，运动与社区愈加融合。互联网超链接、多媒体、低成本、随身性的特点，给运动健身行业带来巨变，人们可以随时随地选择适合自己的场馆、器材、教练、教材和运动伙伴；健身私教迎来春天，足不出户就可以赢得全世界范围的粉丝关注，精心录一段教练课程视频，就可以在线辅导学员或者未来的学员们；爱好运动的人相互连接起来了，借助互联网，大家交流健身经验和心得，学习运动技巧，相互激励，分享成果，相约参加同一个城市的万人马拉松，共享健身带给生活的快乐和健康精神。
随着互联网健身的普及化，人们可以通过购置健身器材，在网络搜索健身视频，从而在室内完成健身训练，并与志同道合的人一起分享交流。但是，网络健身视频一般采用二维图像展示，对于学习者有诸多不便，如果健身动作不规范，健身效果大打折扣，甚至对身体产生不利影响；此外，现有的互联网健身，难以将健身爱好者与健身教练紧密连接，不便于健身教练在线安排课程，并跟踪健身爱好者进展。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种形象直观、便于学习的基于AR的健身游戏与训练系统。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种基于AR的健身游戏与训练系统，其包括视频获取模块、增强现实识别模块、增强现实图像生成模块、三维模型模块和图像输出模块；
视频获取模块，实时获取用户使用带有增强现实标识的健身器材进行训练的实景视频；
增强现实识别模块，分析实景视频信息，识别视频信息中的增强现实标识并计算得到增强现实标识的参数信息；
三维模型模块，存储虚拟角色和物体的三维动画模型；
增强现实图像生成模块，根据患者手持训练器材上的增强现实标识的参数信息控制虚拟角色和物体的三维动画模型进行动作；将实景视频和三维模型模块中的虚拟角色和物体的三维动画模型动作融合，生成最终的增强现实视频图像；
图像输出模块，输出并采用三维成像技术展示最终的增强现实视频图像。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述增强现实识别模块包括标识识别单元和参数计算单元，其中，
标识识别单元对所述实景视频进行处理，查找视频图像中所有的增强现实标识并将其一一识别；
参数计算单元对所识别的增强现实标识的平移和旋转系数进行计算，得到其三维六自由度姿态信息。
进一步优选的，所述标识识别单元先对实景视频图像进行处理：将图像二值化，并搜索、定位增强现实标识的黑色方框，将增强现实标识与数据库中的标识进行模板匹配来识别该标识；
所述参数计算单元中，参数为增强现实标识的六自由度位置姿态信息，分别是3个平移系数和3个旋转系数；
计算增强现实标识的三维姿态数据的具体的计算方法是：由增强现实标识四个角的图像平面坐标和虚拟角色和物体的三维坐标建立关系式计算转换矩阵；再由转换矩阵，进一步提取具体的姿态参数。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述增强现实图像生成模块通过控制虚拟角色和物体的三维动画模型进行动作，引导使用者进行健身运动。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括用户数据模块和健身教练管理模块，其中，
用户数据模块，存储记录用户训练数据，具体包括用户基本信息和训练任务的完成情况；
健身教练管理模块，接收用户训练的实景视频及训练数据。
本发明的基于AR的健身游戏与训练系统相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)通过设置视频获取模块、增强现实识别模块、增强现实图像生成模块、三维模型模块和图像输出模块，将三维的模拟动画输出展示，寓教于乐，更加形象直观，便于用户对照学习；
(2)设置用户数据模块和健身教练管理模块，将用户与健身教练紧密连接，便于健身教练在线安排课程，并跟踪用户健身进展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于AR的健身游戏与训练系统的框架图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的基于AR的健身游戏与训练系统，其包括视频获取模块、增强现实识别模块、增强现实图像生成模块、三维模型模块、图像输出模块、用户数据模块和健身教练管理模块。
视频获取模块，实时获取用户使用带有增强现实标识的健身器材进行训练的实景视频。
增强现实识别模块，分析实景视频信息，识别视频信息中的增强现实标识并计算得到增强现实标识的参数信息。具体的，所述增强现实识别模块包括标识识别单元和参数计算单元，其中，
标识识别单元对所述实景视频进行处理，查找视频图像中所有的增强现实标识并将其一一识别。具体的，所述标识识别单元先对实景视频图像进行处理：将图像二值化，并搜索、定位增强现实标识的黑色方框，将增强现实标识与数据库中的标识进行模板匹配来识别该标识。
参数计算单元对所识别的增强现实标识的平移和旋转系数进行计算，得到其三维六自由度姿态信息。具体的，所述参数计算单元中，参数为增强现实标识的六自由度位置姿态信息，分别是3个平移系数和3个旋转系数。
具体的，计算增强现实标识的三维姿态数据的具体的计算方法是：由增强现实标识四个角的图像平面坐标和虚拟角色和物体的三维坐标建立关系式计算转换矩阵；再由转换矩阵，进一步提取具体的姿态参数。
三维模型模块，存储虚拟角色和物体的三维动画模型。
增强现实图像生成模块，根据患者手持训练器材上的增强现实标识的参数信息控制虚拟角色和物体的三维动画模型进行动作；将实景视频和三维模型模块中的虚拟角色和物体的三维动画模型动作融合，生成最终的增强现实视频图像。具体的，所述增强现实图像生成模块通过控制虚拟角色和物体的三维动画模型进行动作，引导使用者进行健身运动。
三维图像输出模块，输出并采用三维成像技术展示最终的增强现实视频图像。
用户数据模块，存储记录用户训练数据，具体包括用户基本信息和训练任务的完成情况。
健身教练管理模块，接收用户训练的实景视频及训练数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于AR的健身游戏与训练系统，其特征在于：其包括视频获取模块、增强现实识别模块、增强现实图像生成模块、三维模型模块和图像输出模块；
视频获取模块，实时获取用户使用带有增强现实标识的健身器材进行训练的实景视频；
增强现实识别模块，分析实景视频信息，识别视频信息中的增强现实标识并计算得到增强现实标识的参数信息；
三维模型模块，存储虚拟角色和物体的三维动画模型；
增强现实图像生成模块，根据患者手持训练器材上的增强现实标识的参数信息控制虚拟角色和物体的三维动画模型进行动作；将实景视频和三维模型模块中的虚拟角色和物体的三维动画模型动作融合，生成最终的增强现实视频图像；
图像输出模块，输出并采用三维成像技术展示最终的增强现实视频图像。
2.如权利要求1所述的基于AR的健身游戏与训练系统，其特征在于：所述增强现实识别模块包括标识识别单元和参数计算单元，其中，
标识识别单元对所述实景视频进行处理，查找视频图像中所有的增强现实标识并将其一一识别；
参数计算单元对所识别的增强现实标识的平移和旋转系数进行计算，得到其三维六自由度姿态信息。
3.如权利要求2所述的基于AR的健身游戏与训练系统，其特征在于：所述标识识别单元先对实景视频图像进行处理：将图像二值化，并搜索、定位增强现实标识的黑色方框，将增强现实标识与数据库中的标识进行模板匹配来识别该标识；
所述参数计算单元中，参数为增强现实标识的六自由度位置姿态信息，分别是3个平移系数和3个旋转系数；
计算增强现实标识的三维姿态数据的具体的计算方法是：由增强现实标识四个角的图像平面坐标和虚拟角色和物体的三维坐标建立关系式计算转换矩阵；再由转换矩阵，进一步提取具体的姿态参数。
4.如权利要求1所述的基于AR的健身游戏与训练系统，其特征在于：所述增强现实图像生成模块通过控制虚拟角色和物体的三维动画模型进行动作，引导使用者进行健身运动。
5.如权利要求1所述的基于AR的健身游戏与训练系统，其特征在于：还包括用户数据模块和健身教练管理模块，其中，
用户数据模块，存储记录用户训练数据，具体包括用户基本信息和训练任务的完成情况；
健身教练管理模块，接收用户训练的实景视频及训练数据。
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