CN108810501B - 自适应运动器材投影方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应运动器材投影方法，包括使用自适应运动器材投影系统，所述自适应运动器材投影系统包括：状态检测设备，设置在运动器材内，用于检测运动器材的当前状态，并在运动器材的当前状态为运行时，发出运行识别信号，在运动器材的当前状态为停止时，发出停止识别信号；枪式摄像设备，设置在运动器材的上方，与所述状态检测设备连接，用于在接收到所述运行识别信号时，开始对运动器材进行现场图像拍摄，以获得现场器材图像，并输出所述现场器材图像，还用于在接收到所述停止识别信号时，中断对运动器材进行的现场图像拍摄。

Description

自适应运动器材投影方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种自适应运动器材投影方法。

背景技术

运动器材(sporting equipment)是竞技体育比赛和健身锻炼所使用的各种器械、装备及用品的总称。体育器材与体育运动相互依存，相互促进。

运动器材大多起源于劳动工具和战斗武器。如标枪和弓箭，既是古人类狩猎用的工具又是古代士兵的武器，后来演变成为现代投掷和射箭运动的器材，又如以刀、枪、棍、棒为代表的中国民间体育器材，就是由古代的各类兵器发展而来的。

运动器材主要有3种分类方法：依据体育运动的项目分类这是将所有与同一运动项目有关的器材和装备等归为一类的方法，如田径器材、举重器材、冰雪器材等。依据体育器材的性质分类一般可分为指定器材、自备器材、场地器材和其他器材等4类。指定器材类是竞赛双方共同使用的，为避免产生分歧而需事前加以指定器材的牌号、生产厂家及规格型号；自备器材类是运动员自己使用的器材，如球拍、帆船和赛艇、船桨、运动服装、护具、鞋帽等；场地器材类是指竞赛和训练场馆的设施装备器材用具，如各种球门、球架、挡板、计时记分装备、裁判用具等等；其他器材主要指非竞赛使用的器材，一般是体能训练、健身活动、体育游艺用器材。依据体育器材的用途分类分为竞技体育器材、国防军事体育器材、中国民间体育器材、健身健美体疗康复器材、儿童体育游艺器材、伤残人竞技器材、辅助性器材等。

由于运动器材的使用过程中不可避免地带来锻炼的枯燥性，因此，一般为固定场所的运动器材所在位置都配置相应的投影设备，以便于运动人员在使用运动器材的过程中，提供一些身临其境的投影画面以提高运动的趣味性。然而，现有技术中的运动器材的投影设备无法将运动人员的本身融合到投影画面中，导致相关投影设备无法带来足够的视听享受。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种自适应运动器材投影方法，能够对使用运动器材的运动人员进行现场数据的准确提取，以提取到的参数为基础上，根据用户的当前位置和体姿确定投影内容中的虚拟人物的位置和体姿，从而满足运动人员的视听需求。

根据本发明的一方面，提供了一种自适应运动器材投影方法，所述方法包括：

使用设置在运动器材内的状态检测设备，检测运动器材的当前状态，并在运动器材的当前状态为运行时，发出运行识别信号，在运动器材的当前状态为停止时，发出停止识别信号；

使用设置在运动器材的上方与所述状态检测设备连接的枪式摄像设备，在接收到所述运行识别信号时，开始对运动器材进行现场图像拍摄，以获得现场器材图像，并输出所述现场器材图像，还在接收到所述停止识别信号时，中断对运动器材进行的现场图像拍摄；

使用与所述枪式摄像设备连接的第一分析设备，接收所述现场器材图像，获取所述现场器材图像中每一个像素点的Y成分、U成分和V成分，计算每一个像素点的Y成分、U成分和V成分的平方和以作为所述像素点的像素值平方和，以所述像素点为中心在所述现场器材图像中获取预设窗口大小的像素点阵列，基于所述像素点阵列中各个像素点的像素值平方和确定所述像素点阵列的像素值平方和，当所述像素点阵列的像素值平方和与所述像素点阵列的中心像素点的像素值平方和之差的绝对值超过限量时，确定所述中心像素点为问题像素点；基于所述像素点阵列中各个像素点的像素值平方和确定所述像素点阵列的像素值平方和包括：对所述像素点阵列中各个像素点的像素值平方和进行均值计算，将均值计算结果作为所述像素点阵列的像素值平方和；

使用与所述第一分析设备连接的第二分析设备，累计所述现场器材图像中的问题像素点的数量，当所述现场器材图像中的问题像素点的数量大于等于预设数量阈值时，确定所述现场器材图像为故障图像，否则，确定所述现场器材图像为非故障图像；

使用与所述第二分析设备连接的第三分析设备，在所述现场器材图像为故障图像时，继续获取下一帧的现场器材图像直到获取到非故障图像的现场器材图像，基于人体面部图像特征从所述非故障图像中识别并分割出面部图像块，基于所述面部图像块确定与所述面部图像块对应的用户身份编号，并将与所述面部图像块对应的用户身份编号作为目标身份编号输出。

由此可见，本发明至少具备以下两处重要发明点：

(1)基于识别到的用户编号以及当前时间确定对应的用户偏好的投影内容，并根据用户的当前位置和体姿确定投影内容中的虚拟人物的位置和体姿，从而为运动中的人们提供丰富的视听体验；

(2)引用以待处理像素点为中心在图像中获取的预设窗口大小的像素点阵列，通过YUV颜色空间的像素点分布情况的辨识，提高了故障图像的分析效率，使得后续图像处理仅仅针对非故障图像进行。

具体实施方式

下面将对本发明的自适应运动器材投影方法的实施方案进行详细说明。

当前，虽然全民健身的趋势锐不可挡，然而，健身如何保持下去，是每一个健身人员头疼的难题，关键在于，健身器材的使用过程中非常枯燥，使得人们无法长期坚持健身运动。为了克服上述不足，本发明搭建了一种自适应运动器材投影方法，能够进一步提高运动人员锻炼场景的趣味性。

根据本发明实施方案的自适应运动器材投影系统包括：

状态检测设备，设置在运动器材内，用于检测运动器材的当前状态，并在运动器材的当前状态为运行时，发出运行识别信号，在运动器材的当前状态为停止时，发出停止识别信号；

枪式摄像设备，设置在运动器材的上方，与所述状态检测设备连接，用于在接收到所述运行识别信号时，开始对运动器材进行现场图像拍摄，以获得现场器材图像，并输出所述现场器材图像，还用于在接收到所述停止识别信号时，中断对运动器材进行的现场图像拍摄；

第一分析设备，与所述枪式摄像设备连接，用于接收所述现场器材图像，获取所述现场器材图像中每一个像素点的Y成分、U成分和V成分，计算每一个像素点的Y成分、U成分和V成分的平方和以作为所述像素点的像素值平方和，以所述像素点为中心在所述现场器材图像中获取预设窗口大小的像素点阵列，基于所述像素点阵列中各个像素点的像素值平方和确定所述像素点阵列的像素值平方和，当所述像素点阵列的像素值平方和与所述像素点阵列的中心像素点的像素值平方和之差的绝对值超过限量时，确定所述中心像素点为问题像素点；基于所述像素点阵列中各个像素点的像素值平方和确定所述像素点阵列的像素值平方和包括：对所述像素点阵列中各个像素点的像素值平方和进行均值计算，将均值计算结果作为所述像素点阵列的像素值平方和；

第二分析设备，与所述第一分析设备连接，用于累计所述现场器材图像中的问题像素点的数量，当所述现场器材图像中的问题像素点的数量大于等于预设数量阈值时，确定所述现场器材图像为故障图像，否则，确定所述现场器材图像为非故障图像；

第三分析设备，与所述第二分析设备连接，用于在所述现场器材图像为故障图像时，继续获取下一帧的现场器材图像直到获取到非故障图像的现场器材图像，基于人体面部图像特征从所述非故障图像中识别并分割出面部图像块，基于所述面部图像块确定与所述面部图像块对应的用户身份编号，并将与所述面部图像块对应的用户身份编号作为目标身份编号输出；

数据库存储设备，用于在各个用户的预先操作下，以各个用户身份编号为索引，存储了每一个用户的不同时间段的偏好的投影场景；

内容选择设备，分别与所述第三分析设备和所述数据库存储设备连接，用于接收所述目标身份编号，并在所述数据库存储设备中查询到与所述目标身份编号对应的当前时刻的偏好的投影场景以作为目标投影场景输出；

投影驱动设备，设置在运动器材上，分别与所述内容选择设备和所述第三分析设备连接，用于接收所述目标投影场景，并朝向运动器材的对面墙壁投影出与所述目标投影场景对应的投影内容；

其中，在所述投影驱动设备中，朝向运动器材的对面墙壁投影出与所述目标投影场景对应的投影内容包括：基于所述面部图像块在所述现场器材图像中的相对位置确定在投影内容中代表运动器材当前用户的虚拟人物的当前位置。

接着，继续对本发明的自适应运动器材投影系统的具体结构进行进一步的说明。

在所述自适应运动器材投影系统中：

在所述投影驱动设备中，朝向运动器材的对面墙壁投影出与所述目标投影场景对应的投影内容还包括：基于所述现场器材图像中的用户肢体形状确定所述虚拟人物的肢体形状。

在所述自适应运动器材投影系统中：

所述现场器材图像中的用户肢体形状与所述虚拟人物的肢体形状相同。

在所述自适应运动器材投影系统中，还包括：

多声道扬声器，设置在运动器材的对面墙壁上，用于播放与所述目标投影场景对应的投影内容对应的背景音乐。

根据本发明实施方案的自适应运动器材投影方法包括：

使用设置在运动器材内的状态检测设备，检测运动器材的当前状态，并在运动器材的当前状态为运行时，发出运行识别信号，在运动器材的当前状态为停止时，发出停止识别信号；

使用设置在运动器材的上方与所述状态检测设备连接的枪式摄像设备，在接收到所述运行识别信号时，开始对运动器材进行现场图像拍摄，以获得现场器材图像，并输出所述现场器材图像，还在接收到所述停止识别信号时，中断对运动器材进行的现场图像拍摄；

使用与所述枪式摄像设备连接的第一分析设备，接收所述现场器材图像，获取所述现场器材图像中每一个像素点的Y成分、U成分和V成分，计算每一个像素点的Y成分、U成分和V成分的平方和以作为所述像素点的像素值平方和，以所述像素点为中心在所述现场器材图像中获取预设窗口大小的像素点阵列，基于所述像素点阵列中各个像素点的像素值平方和确定所述像素点阵列的像素值平方和，当所述像素点阵列的像素值平方和与所述像素点阵列的中心像素点的像素值平方和之差的绝对值超过限量时，确定所述中心像素点为问题像素点；基于所述像素点阵列中各个像素点的像素值平方和确定所述像素点阵列的像素值平方和包括：对所述像素点阵列中各个像素点的像素值平方和进行均值计算，将均值计算结果作为所述像素点阵列的像素值平方和；

使用与所述第一分析设备连接的第二分析设备，累计所述现场器材图像中的问题像素点的数量，当所述现场器材图像中的问题像素点的数量大于等于预设数量阈值时，确定所述现场器材图像为故障图像，否则，确定所述现场器材图像为非故障图像；

使用与所述第二分析设备连接的第三分析设备，在所述现场器材图像为故障图像时，继续获取下一帧的现场器材图像直到获取到非故障图像的现场器材图像，基于人体面部图像特征从所述非故障图像中识别并分割出面部图像块，基于所述面部图像块确定与所述面部图像块对应的用户身份编号，并将与所述面部图像块对应的用户身份编号作为目标身份编号输出；

使用数据库存储设备，在各个用户的预先操作下，以各个用户身份编号为索引，存储了每一个用户的不同时间段的偏好的投影场景；

使用分别与所述第三分析设备和所述数据库存储设备连接的内容选择设备，接收所述目标身份编号，并在所述数据库存储设备中查询到与所述目标身份编号对应的当前时刻的偏好的投影场景以作为目标投影场景输出；

使用设置在运动器材上分别与所述内容选择设备和所述第三分析设备连接的投影驱动设备，接收所述目标投影场景，并朝向运动器材的对面墙壁投影出与所述目标投影场景对应的投影内容；

其中，在所述投影驱动设备中，朝向运动器材的对面墙壁投影出与所述目标投影场景对应的投影内容包括：基于所述面部图像块在所述现场器材图像中的相对位置确定在投影内容中代表运动器材当前用户的虚拟人物的当前位置。

接着，继续对本发明的自适应运动器材投影方法的具体步骤进行进一步的说明。

在所述自适应运动器材投影方法中：

在所述投影驱动设备中，朝向运动器材的对面墙壁投影出与所述目标投影场景对应的投影内容还包括：基于所述现场器材图像中的用户肢体形状确定所述虚拟人物的肢体形状。

在所述自适应运动器材投影方法中：

所述现场器材图像中的用户肢体形状与所述虚拟人物的肢体形状相同。

在所述自适应运动器材投影方法中，还包括：

使用设置在运动器材的对面墙壁上的多声道扬声器，播放与所述目标投影场景对应的投影内容对应的背景音乐。

另外，在所述自适应运动器材投影方法中，所述内容选择设备、所述第一分析设备、所述第二分析设备和所述第三分析设备可以分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。

采用本发明的自适应运动器材投影方法，针对现有技术中运动器材锻炼场景趣味性不足的技术问题，首先，引用以待处理像素点为中心在图像中获取的预设窗口大小的像素点阵列，通过YUV颜色空间的像素点分布情况的辨识，提高了故障图像的分析效率，使得后续图像处理仅仅针对非故障图像进行，随后，基于识别到的用户编号以及当前时间确定对应的用户偏好的投影内容，并根据用户的当前位置和体姿确定投影内容中的虚拟人物的位置和体姿，从而解决了上述技术问题。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种自适应运动器材投影方法，其特征在于，所述方法包括：

使用设置在运动器材内的状态检测设备，检测运动器材的当前状态，并在运动器材的当前状态为运行时，发出运行识别信号，在运动器材的当前状态为停止时，发出停止识别信号；

使用设置在运动器材的上方与所述状态检测设备连接的枪式摄像设备，在接收到所述运行识别信号时，开始对运动器材进行现场图像拍摄，以获得现场器材图像，并输出所述现场器材图像，还在接收到所述停止识别信号时，中断对运动器材进行的现场图像拍摄；

使用与所述枪式摄像设备连接的第一分析设备，接收所述现场器材图像，获取所述现场器材图像中每一个像素点的Y成分、U成分和V成分，计算每一个像素点的Y成分、U成分和V成分的平方和以作为所述像素点的像素值平方和，以所述像素点为中心在所述现场器材图像中获取预设窗口大小的像素点阵列，基于所述像素点阵列中各个像素点的像素值平方和确定所述像素点阵列的像素值平方和，当所述像素点阵列的像素值平方和与所述像素点阵列的中心像素点的像素值平方和之差的绝对值超过限量时，确定所述中心像素点为问题像素点；基于所述像素点阵列中各个像素点的像素值平方和确定所述像素点阵列的像素值平方和包括：对所述像素点阵列中各个像素点的像素值平方和进行均值计算，将均值计算结果作为所述像素点阵列的像素值平方和；

使用与所述第一分析设备连接的第二分析设备，累计所述现场器材图像中的问题像素点的数量，当所述现场器材图像中的问题像素点的数量大于等于预设数量阈值时，确定所述现场器材图像为故障图像，否则，确定所述现场器材图像为非故障图像；

使用与所述第二分析设备连接的第三分析设备，在所述现场器材图像为故障图像时，继续获取下一帧的现场器材图像直到获取到非故障图像的现场器材图像，基于人体面部图像特征从所述非故障图像中识别并分割出面部图像块，基于所述面部图像块确定与所述面部图像块对应的用户身份编号，并将与所述面部图像块对应的用户身份编号作为目标身份编号输出；

使用数据库存储设备，在各个用户的预先操作下，以各个用户身份编号为索引，存储了每一个用户的不同时间段的偏好的投影场景；

使用分别与所述第三分析设备和所述数据库存储设备连接的内容选择设备，接收所述目标身份编号，并在所述数据库存储设备中查询到与所述目标身份编号对应的当前时刻的偏好的投影场景以作为目标投影场景输出；

使用设置在运动器材上分别与所述内容选择设备和所述第三分析设备连接的投影驱动设备，接收所述目标投影场景，并朝向运动器材的对面墙壁投影出与所述目标投影场景对应的投影内容；

其中，在所述投影驱动设备中，朝向运动器材的对面墙壁投影出与所述目标投影场景对应的投影内容包括：基于所述面部图像块在所述现场器材图像中的相对位置确定在投影内容中代表运动器材当前用户的虚拟人物的当前位置。

2.如权利要求1所述的自适应运动器材投影方法，其特征在于：

在所述投影驱动设备中，朝向运动器材的对面墙壁投影出与所述目标投影场景对应的投影内容还包括：基于所述现场器材图像中的用户肢体形状确定所述虚拟人物的肢体形状。

3.如权利要求2所述的自适应运动器材投影方法，其特征在于：

所述现场器材图像中的用户肢体形状与所述虚拟人物的肢体形状相同。

4.如权利要求3所述的自适应运动器材投影方法，其特征在于，还包括：

使用设置在运动器材的对面墙壁上的多声道扬声器，播放与所述目标投影场景对应的投影内容对应的背景音乐。