CN108805109B - 一种运动数据捕获显示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种运动数据捕获显示系统，包括一平板终端，所述平板终端包括平板主体和平板支架，所述平板主体包括用户识别模块、运动数据捕捉模块、显示模块、处理模块以及数据传输模块，所述用户识别模块用于识别正在使用健身器械的用户的身份信息，所述运动数据捕捉模块用于识别用户使用的健身器械类型并捕捉该用户使用健身器械产生的运动数据，所述处理模块用于将用户的身份信息与健身器械类型和运动数据配对形成用户健身数据，并通过所述显示模块显示，数据传输模块用于将用户及运动信息上传至后台云服务器。本发明可自动识别用户身份信息及其运动类型、运动数据，无需用户使用手机或其他设备主动识别，可无感采集用户自身的健身运动数据。
Description
技术领域
本发明涉及运动健身领域，具体而言，涉及一种运动数据捕获显示系统。
背景技术
目前，市面上已经开始出现一些出厂自带传感器的智能健身器械，或是传统健身器械通过后装智能传感器和通讯模块升级改造成智能健身器械。无论哪种方式，这些健身器械都已经可以实现捕捉用户的运动健身数据。但是，用户使用该类健身器械时仍须要通过手机扫码或携带手环触碰NFC来实现用户身份和器械的绑定配对，用户体验仍然很繁琐。因此，实有必要提供一种用于用户在健身运动过程中实现去手机化、同时无感采集用户自身的健身运动数据的运动数据捕获显示系统。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种运动数据捕获显示系统，结构简单、使用方便，可自动识别用户身份信息及其运动类型、记录其运动数据，无需用户使用手机或其他设备主动识别，可无感采集用户自身的健身运动数据。
本发明采用的技术方案是：提供一种运动数据捕获显示系统，包括一平板终端，所述平板终端包括平板主体和用于固定所述平板主体的平板支架，所述平板主体包括用户识别模块、运动数据捕捉模块、显示模块以及与所述用户识别模块、运动数据捕捉模块和显示模块相连的处理模块，所述用户识别模块用于识别正在使用健身器械的用户的身份信息，所述运动数据捕捉模块用于识别该用户使用的健身器械类型并捕捉该用户使用健身器械产生的运动数据，所述处理模块用于将该用户的身份信息与健身器械类型和运动数据配对形成完整的用户健身数据，并通过所述显示模块显示。
在本发明所述的运动数据捕获显示系统中，所述运动数据捕捉模块包括用于实时采集用户运动视频流的图像采集单元和与所述图像采集单元相连的动作识别单元，所述动作识别单元用于通过运动算法模型分析出所述用户运动视频流中的运动动作类别和相应的运动参数。
在本发明所述的运动数据捕获显示系统中，所述运动算法模型通过采集大量的用户运动视频流数据，并对视频中的运动类型和运动参数进行标注，利用机器学习算法框架进行模型训练，最后利用训练得到的模型来预测用户运动动作类别和相应的运动参数。
在本发明所述的运动数据捕获显示系统中，所述用户识别模块包括图像获取单元、识别模块、比对模块和验证模块，所述图像获取单元用于采集使用健身器械的当前用户的人脸图像，所述识别模块用于对所述人脸图像进行人脸特征识别的识别模块，所述比对模块用于将所述人脸特征与预先存储的人脸特征模板进行比对并统计与所述人脸特征模板匹配的所述人脸特征的数量，所述验证模块用于在与所述人脸特征模板匹配的所述人脸特征的数量达到预设值时判定当前用户通过人脸验证。
在本发明所述的运动数据捕获显示系统中，所述平板终端还包括数据传输模块，该运动数据捕获显示系统还包括与所述数据传输模块相连的云端服务器，所述处理模块还用于将所述完整的用户健身数据通过所述数据传输模块上传至所述云端服务器存储。
在本发明所述的运动数据捕获显示系统中，还包括安装在健身器械上的智能器械数据读取装置，所述智能器械数据读取装置包括标识模块、健身数据获取模块和通讯模块，所述标识模块用于标识该健身器械类型和运动类型，所述健身数据获取模块用于获取用户使用该健身器械时的运动数据，所述通讯模块与所述标识模块和所述健身数据获取模块相连接。
在本发明所述的运动数据捕获显示系统中，所述平板支架包括底座以及连接所述底座和平板主体的连接杆，所述连接杆为可伸缩杆。
在本发明所述的运动数据捕获显示系统中，所述底座为固定夹，所述连接杆为金属定型软管。
本发明提供的运动数据捕获显示系统可自动识别健身器械类型并自动认证用户身份信息，并将用户的运动类型、运动数据主动显示在平板终端上显示，用户无需使用手机或其他设备进行操作绑定，整个过程均为自动化、智能化实现，可无感采集使用健身器械的用户的健身运动数据，能大大提高了用户运动健身记录的有效性，增强用户的健身体验。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例提供的运动数据捕获显示系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的运动数据捕获显示系统中平板主体的结构框图；
图3是本发明实施例提供的运动数据捕获显示系统中运动数据捕捉模块的结构框图；
图4是本发明实施例提供的运动数据捕获显示系统中用户识别模块的结构框图；
图5是本发明实施例提供的运动数据捕获显示系统中智能器械数据读取装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，本发明实施例一提供的运动数据捕获显示系统包括平板终端1和与平板终端1建立无线连接的云端服务器2，其中，平板终端1包括平板主体11和用于固定平板主体11的平板支架12，云端服务器2部署在internet上，是一个基于云服务的业务和数据服务器，可以是一台或多台服务器设备。
具体的，如图2所示，平板主体11包括用户识别模块111、运动数据捕捉模块112、显示模块113、处理模块114和数据传输模块115。所述运动数据捕捉模块112用于识别该用户使用的健身器械类型并捕捉该用户使用健身器械产生的运动数据，所述运动数据包括用户运动动作类别和相应的运动计数，如图3所示，运动数据捕捉模块112包括图像采集单元1121和动作识别单元1122，图像采集单元1121用于实时采集用户运动视频流，动作识别单元1122用于通过运动算法模型分析出用户运动视频流中的健身器械类型、用户运动动作类别并进行相应的运动计数，该运动算法模型是通过采集大量的用户运动视频流数据，并通过人工标注器械类型、运动动作类别及运动计数的方式，通过深度学习框架进行模型训练生成。动作识别单元1122可通过截取图像采集单元1121采集的用户运动视频流，并通过预先经由深度学习后训练好的算法模型(如RCNN、Faster RCNN)分析出用户的器械类型、运动动作类别并进行相应的动作计数，以此实现远程自动捕获用户的详细运动数据。
如图4所示，所述用户识别模块111用于识别正在使用健身器械的用户的身份信息，本实施例中的用户识别模块111采用人脸识别的方式对用户进行识别，用户识别模块111包括图像获取单元1111、识别单元1112、比对单元1113和验证单元1114。图像获取单元1111用于采集使用健身器械的当前用户的人脸图像，具体使用设置在平板终端上的前置摄像头，且图像采集单元1121与图像获取单元1111的摄像头可以共用，进一步的，该摄像头支持对可视区域内多台健身器械进行目标检测和用户身份ID识别匹配，提高了该运动数据捕获显示系统的利用率。识别单元1112用于对图像获取单元1111获取的人脸图像进行人脸特征识别，所述人脸特征可包括但不仅限于人脸形状、人脸各部位(嘴、眼、鼻子等)的位置、人脸各部位形状、脸部轮廓等特征。比对单元1113用于将人脸特征与预先存储的人脸特征模板进行比对并统计与人脸特征模板匹配的人脸特征的数量。用户在使用该运动数据捕获显示系统之前需要进行注册，在注册时用户识别模块111将会对该用户的人脸进行多角度扫描识别并将扫描识别到的多个人脸特征作为该用户的人脸特征模板存入比对单元1113中。验证单元1114用于在比对单元1113统计的当前用户的人脸特征与存储的人脸特征模板匹配的数量达到预设值时判定当前用户通过人脸验证的，否则判定人脸验证失败。处理模块114与用户识别模块111、运动数据捕捉模块112、显示模块113、数据传输模块115电性相连，为该系统的控制中心，可以是中央处理器、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片中的一种或多种。处理模块114通常用于控制该运动数据捕获显示系统的总体操作，例如执行指令传送、数据通信等相关的控制和处理。本实施例中的处理模块114用于将用户识别模块111识别的用户的身份信息与运动数据捕捉模块112识别的该用户使用的健身器械类型以及运动数据配对形成完整的用户健身数据，并通过显示模块113在平板本体上显示，以供用户直观的查看。数据传输模块115与云端服务器2通过WiFi或3/4G网络相连，处理模块114还用于将所述完整的用户健身数据通过数据传输模块115上传至云端服务器2存储，显示模块113采用触摸显示屏，当用户通过用户识别模块111的验证后，可通过触摸显示屏发送查询自运动身健身记录的命令至处理模块114，处理模块114通过数据传输模块115向云端服务器2发送读取相关用户身份信息的运动健身数据的请求，并在接收到数据反馈后通过触摸显示屏显示，从而大大方便了用户对自身运动健身记录的查询。
进一步的，本实施例中的平板支架12包括底座121和连接杆122，连接杆122一端与平板主体11可拆卸相连，使用户可将平板主体11拆卸后详细查看自身运动健身记录或使用平板主体的其他功能，同时使该平板终端1适用性更广，可摆放在任意位置对用户进行运动健身数据的监测；连接杆122另一端与底座121可拆卸相连，在本实施例中，底座121为平放在底面上的圆盘底座，可拆卸的设计使该平板终端易于组装，提高了便携性。本实施例中的连接杆122为可以上下伸缩改变高度的伸缩杆，从而使用户在使用不同的器械时可调节连接杆122的高度以使平板本体11适合用户观看。
该运动数据捕获显示系统在实际使用时，包括以下步骤：
S1用户先启动平板终端1使其通电工作，平板终端1启动后处理模块114将自动控制启动运动数据捕捉模块112对视野内的健身器械及用户运动动作进行识别，即本实施例中运动数据捕捉模块112支持对可视区域内1台或多台固定的健身器械进行实时图像视频拍摄及分析识别。若运动数据捕捉模块112未识别到用户的运动动作则控制显示模块113进行屏幕休眠，直至运动数据捕捉模块112捕捉到出现用户使用健身器械，此时，处理模块114控制用户识别模块111启动对正在使用健身器械的用户的身份信息进行识别；若用户识别未通过验证则标示用户身份信息异常并通过显示模块113显示后进入步骤S2，若用户识别通过验证则直接进入步骤S2。
S2处理模块114通过运动数据捕捉模块112识别验证健身器械是否是多运动组合器械，若非多运动组合器械，则直接进入S3步骤；若为多运动组合器械则进一步通过运动数据捕捉模块112识别获取用户的运动类型，若无法获取用户的运动类型则标示用户运动类型识别异常并通过显示模块113显示后进入步骤S3，若能获取用户的运动类型则直接进入步骤S3。
S3处理模块114根据步骤S1、S2的判断结果进一步确定是否存在用户身份信息或运动类型识别异常，若不存在异常则直接将用户身份信息及运动类型通过显示模块113显示，若存在异常则对比使用该运动数据捕获显示系统的前后用户的身份信息及运动类型数据，推定其中一组差异最小的用户身份信息及运动类型数据为当前用户身份信息及运动类型并通过显示模块113显示。
S4将用户身份信息与其运动类型和运动计数结果上传至云端服务器2储存。
实施例二
实施例二与实施例一相比，不同之处在于：实施例二中的底座121为固定夹，使该平板终端可夹在柱子上或臂杆上固定；连接杆122为金属定型软管，可随意弯曲，配合固定夹使该平板终端更方便用户使用，能提高用户的使用体验。此外，由于每个用户的运动健身习惯不一样，其使用健身器械的动作可能不标准，从而导致运动数据捕捉模块112存在无法识别读取用户的运动类型或运动数据的情况，但健身器械的位置是不动的，其外观也是保持不变的，因此运动数据捕捉模块112较为容易识别。为解决上述问题，实施例二提供的运动数据捕获显示系统还包括安装在健身器械上的智能器械数据读取装置3，智能器械数据读取装置3用于在运动数据捕捉模块112无法识别读取用户的运动类型或运动数据时，通过另一种方式为系统提供可靠性更高的综合用户运动数据。如图5所示，智能器械数据读取装置3包括用于标识该健身器械类型和运动类型的标识模块31、用于获取用户使用该健身器械时的运动数据的健身数据获取模块32以及与标识模块31和健身数据获取模块32相连的通讯模块33，通讯模块33与数据传输模块115通过WiFi或3/4G网络相连。
标识模块31中存储有健身器械类型和运动类型以及健身器械名称、健身房地址等信息，处理模块114可通过数据传输模块115、通讯模块33读取其中的信息；每一个智能器械数据读取装置3均与相应的健身器械唯一配对，即健身数据获取模块32与健身器械和标识模块31相互配对，处理模块114中预存标识模块31、健身数据获取模块32以及相应的健身器械三者的配对关系，使处理模块114接收信号后可进行根据配对关系迅速处理数据。健身数据获取模块32根据健身器械的类型及其运动类型提前设置在健身器械中，当用户使用健身器械时，其自动获取与之相应的用户运动健身数据，并通过通讯模块33传输至平板终端1进行显示。本实施例中的数据传输模块115和通讯模块33可以采用蓝牙模块或WiFi模块，当存在多台不同类型的健身器械时，可根据不同健身器械的特点分别安装与之对应的智能器械数据读取装置3。为使该运动数据捕获显示系统可以实现对多台健身器械的运动数据捕获，本实施例中的处理模块114中预设有指定的一个或多个智能器械数据读取装置3中通讯模块33的物理地址信息，并使数据传输模块115与这些通讯模块33绑定配对，从而使处理模块114可通过数据传输模块115固定接收一个或多个通讯模块33发送的包括健身器械类型、运动类型及运动数据的信息，并在显示模块113上显示。进一步的，处理模块114还将上述信息中的健身器械类型与运动数据捕捉模块112识别的健身器械类型进行对比，若相同，则将上述信息结合用户的身份信息整合为完整的用户健身数据在显示模块113上显示并上传至云端服务器存储；若不相同，则弃置该信息，依次选取第二、第三距离值对应的健身器械类型、运动类型及运动数据进行对比，直至智能器械数据读取装置3传送中的健身器械类型与运动数据捕捉模块112识别的健身器械类型相同。
当健身器械是力量型器械或划船机时，其包括设置在最上面的配重片。健身数据获取模块32为计数模块，其集成了霍尔开关或干簧管，优选地，该设置在最上面的配重片的侧面设置有第一标记点，该第一标记点与计数模块正对设置；进一步地，该第一标记点为一磁铁，带有第一标记点的配重片上下运动时经过霍尔开关或干簧管并产生中断，通过计算第二标记点产生的中断次数确定运动次数，运动次数为中断次数的一半。更具体地，计数模块中集成了微控制器(Microprogrammed Control Unit，MCU)、霍尔开关或干簧管，将该计数模块贴附在器械的中间位置，具体的位置应为正常运动时配重片产生位移的中间位移处，而第二标记点则为一颗强力普标的磁铁，该第二标记点应贴附在最上面第一块配重片侧面，强磁面应正对着计数模块，且两者之间的距离应为1到3cm。此计数模块的捕捉动作个数的技术原理为，当带有第二标记点的磁铁块的配重片往上运动产生位移时会经过计数模块，则计数模块中的霍尔开关或干簧管会感应到磁铁产生一个中断会通知计数模块中的霍尔开关或干簧管，而当配重往下运动时又会再一次经过计数模块，则计数模块又会再次感应到磁铁产生一次中断，这两次中断则构成了一次运动计数，因此计数模块只需要统计中断次数，即可知运动次数为中断次数的一半，得出运动次数后通过数据传输模块115发送至平板终端1。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (7)
1.一种运动数据捕获显示系统，其特征在于，包括一平板终端，所述平板终端包括平板主体和用于固定所述平板主体的平板支架，所述平板主体包括用户识别模块、运动数据捕捉模块、显示模块以及与所述用户识别模块、运动数据捕捉模块和显示模块相连的处理模块，所述用户识别模块用于识别正在使用健身器械的用户的身份信息，所述运动数据捕捉模块用于识别该用户使用的健身器械类型并捕捉该用户使用健身器械产生的运动数据，所述处理模块用于将该用户的身份信息与健身器械类型和运动数据配对形成完整的用户健身数据，并通过所述显示模块显示；
所述运动数据捕获系统还包括安装在健身器械上的智能器械数据读取装置，所述智能器械数据读取装置包括标识模块、健身数据获取模块和通讯模块，所述标识模块用于标识该健身器械类型和运动类型，所述健身数据获取模块用于获取用户使用该健身器械时的运动数据，所述通讯模块与所述标识模块和所述健身数据获取模块相连接；所述智能器械数据读取装置用于在运动数据捕捉模块无法识别读取用户的运动类型或运动数据时，通过另一种方式为系统提供可靠性更高的综合用户运动数据；
所述处理模块固定接收一个或多个通讯模块发送的包括健身器械类型、运动类型及运动数据的信息，并在显示模块上显示，进一步的，处理模块还将上述信息中的健身器械类型与运动数据捕捉模块识别的健身器械类型进行对比，若相同，则将上述信息结合用户的身份信息整合为完整的用户健身数据在显示模块上显示并上传至云端服务器存储；若不相同，则弃置该信息，依次选取第二、第三距离值对应的健身器械类型、运动类型及运动数据进行对比，直至智能器械数据读取装置传送中的健身器械类型与运动数据捕捉模块识别的健身器械类型相同。
2.根据权利要求1所述的运动数据捕获显示系统，其特征在于，所述运动数据捕捉模块包括用于实时采集用户运动视频流的图像采集单元和与所述图像采集单元相连的动作识别单元，所述动作识别单元用于通过运动算法模型分析出所述用户运动视频流中的运动动作类别和相应的运动参数。
3.根据权利要求2所述的运动数据捕获显示系统，其特征在于，所述运动算法模型通过采集大量的用户运动视频流数据，并对视频中的运动类型和运动参数进行标注，利用机器学习算法框架进行模型训练，最后利用训练得到的模型来预测用户运动动作类别和相应的运动参数。
4.根据权利要求1所述的运动数据捕获显示系统，其特征在于，所述用户识别模块包括图像获取单元、识别模块、比对模块和验证模块，所述图像获取单元用于采集使用健身器械的当前用户的人脸图像，所述识别模块用于对所述人脸图像进行人脸特征识别的识别模块，所述比对模块用于将所述人脸特征与预先存储的人脸特征模板进行比对并统计与所述人脸特征模板匹配的所述人脸特征的数量，所述验证模块用于在与所述人脸特征模板匹配的所述人脸特征的数量达到预设值时判定当前用户通过人脸验证。
5.根据权利要求1所述的运动数据捕获显示系统，其特征在于，所述平板终端还包括数据传输模块，该运动数据捕获显示系统还包括与所述数据传输模块相连的云端服务器，所述处理模块还用于将所述完整的用户健身数据通过所述数据传输模块上传至所述云端服务器存储。
6.根据权利要求1所述的运动数据捕获显示系统，其特征在于，所述平板支架包括底座以及连接所述底座和平板主体的连接杆，所述连接杆为可伸缩杆。
7.根据权利要求6所述的运动数据捕获显示系统，其特征在于，所述底座为固定夹，所述连接杆为金属定型软管。
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