CN109011508A - 一种智能教练系统及方法 - Google Patents

一种智能教练系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109011508A
CN109011508A CN201810852093.9A CN201810852093A CN109011508A CN 109011508 A CN109011508 A CN 109011508A CN 201810852093 A CN201810852093 A CN 201810852093A CN 109011508 A CN109011508 A CN 109011508A
Authority
CN
China
Prior art keywords
user
movement
module
training
user movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810852093.9A
Other languages
English (en)
Inventor
张强
柳艳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics China R&D Center
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics China R&D Center
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics China R&D Center, Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics China R&D Center
Priority to CN201810852093.9A priority Critical patent/CN109011508A/zh
Publication of CN109011508A publication Critical patent/CN109011508A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • A63B2071/0638—Displaying moving images of recorded environment, e.g. virtual environment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/805—Optical or opto-electronic sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2230/00—Measuring physiological parameters of the user
    • A63B2230/04—Measuring physiological parameters of the user heartbeat characteristics, e.g. ECG, blood pressure modulations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2230/00—Measuring physiological parameters of the user
    • A63B2230/40—Measuring physiological parameters of the user respiratory characteristics
    • A63B2230/42—Measuring physiological parameters of the user respiratory characteristics rate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2230/00—Measuring physiological parameters of the user
    • A63B2230/50—Measuring physiological parameters of the user temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2230/00—Measuring physiological parameters of the user
    • A63B2230/60—Measuring physiological parameters of the user muscle strain, i.e. measured on the user
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2230/00—Measuring physiological parameters of the user
    • A63B2230/62—Measuring physiological parameters of the user posture

Abstract

本发明公开了一种智能教练系统及方法，由训练教学模块、动作判断分析模块及运动采集模块组成，运动采集模块用于采集用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据，发送给动作判断分析模块；动作判断分析模块，用于建立运动模型，根据运动模型对用户运动姿态信息及用户生命指标数据进行分析，得到分析结果，发送至训练教学模块；训练教学模块，用于展示训练教学内容，并将动作判断分析模块的分析结果实时的展示给用户。进一步动作判断分析模块根据分析结果生成用户动作的训练评价、建议及整体运动情况报告。动作判断分析模块，基于人工智能技术，可与云端服务器交互或者部署在云端服务器上，根据运动采集模块采集到的用户姿态信息进行姿态识别，然后建立用户的实时运动模型并实时地与标准姿态进行分析，再结合用户运动中的生命指标数据，得到分析结果。由于本发明实施例采集用户运动姿态信息以及用户运动中的生命特征指数数据，可以建立运动模型并实时比较分析，对用户运动进行训练评价及建议，从而在不需要人工参与的前提下，对用户运动进行实时的训练和指导。

Description

一种智能教练系统及方法
技术领域
本发明涉及计算机技术，特别涉及一种智能教练系统及方法。
背景技术
随着人们对健康的日益重视，越来越多的人们开始定期或不定期的开展各种形式的运动，以提高身体素质。在运动过程中，如果运动姿态不正确，不仅不会提高身体素质，而且会造成身体损伤。因此，需要设置对用户的运动姿态进行监督及指导的方案。目前，可以采用两种方案：第一种方案，当用户运动时，获取或采集用户运动数据，提供给教练查看，教练凭借经验确认运动数据是否规范，并给予相应的指导；第二种方案，在终端设备上设置简单的运动数据判断规则，当用户运动时，采用传感器采集运动数据，提供给终端设备，由终端设备根据设置的判断规则进行判定用户动作的规范性，在判定为不规范时予以告警提示。
采用第一种方案指导用户的运动，是需要教练根据经验进行的，需要的人工成本较高且没有统一的标准。采用第二种方案指导用户的运动，可以智能判断用户的运动是否可以达到规范性，但是不能提供专业的训练指导，还需要教练协助。当然，可以当终端设备接收得到运动数据时，比如得到用户三维的运动数据时，传输给教练进行进一步指导和训练，但是人工成本比较高。
在第二种方案的基础上，还可以采用虚拟现实(VR)技术，通过VR传感器，在终端设备的控制下，为用户提供一个虚拟场景进行运动动作展示，用户根据该设备展示内容进行对应的运动。但是，这仅仅是为用户提供一个VR的动作展示，而无法对用户的动作进行指导和训练，用户无法知晓实时的运动姿态以及与标准运动姿态的偏差和不足之处。
总之，目前还没有一种为用户的运动，在不需要人工参与的前提下，实时进行训练和指导的方案存在。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种基于人工智能以及动作捕获技术的智能教练系统，该系统能够在不需要人工参与的前提下，对用户运动进行实时的训练和指导。
本发明实施例还提供一种基于人工智能以及动作捕获技术的智能教练方法，该方法能够在不需要人工参与的前提下，对用户运动进行实时的训练和指导。
根据上述目的，本发明实施例具体的实施方式如下：
一种智能教练系统，包括：训练教学模块、动作判断分析模块及运动采集模块组成，其中，
运动采集模块，用于采集用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据，发送给动作判断分析模块；
动作判断分析模块，用于建立运动模型，根据运动模型对用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据进行分析，得到分析结果，发送至训练教学模块；
训练教学模块，用于展示训练教学内容，并将动作判断分析模块的分析结果实时的展示给用户。
动作判断分析模块，还用于根据分析结果生成用户动作的训练评价、建议及整体运动情况报告。
所述动作判断分析模块，基于人工智能技术，用于与云端服务器交互或置于云端服务器，根据运动采集模块采集到的用户姿态信息进行姿态识别，然后建立用户的实时运动模型并实时地与标准姿态进行分析，再结合用户运动中的生命指标数据，得到分析结果。
所述得到分析结果为：
将用户运动姿态信息与标准用户运动姿态进行比较，得到偏差数据；
根据偏差数据给出用户动作识别、判定及评价，结合用户运动中的生命指标数据，给出分析报告及下一步指导意见，且生成对比的用户动作动画、语音及文本数据进行后续演示。
所述训练教学模块通过虚拟现实VR设备、增强现实AR设备或者混合现实MR设备，进行运动姿势的展示，进行用户动作的训练评价及建议。
一种用户运动的教练训练方法，该方法包括：
在用户运动前进行运动姿势的展示，采集用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据；
建立运动模型，根据运动模型对用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据进行分析，得到分析结果；
根据分析结果进行用户动作的训练评价及建议，并展示给用户。
所述运动模型实时更新，实时更新依据所采集的用户运动姿态信息以及用户运动中的生命指标数据。
所述根据分析结果进行用户动作的训练评价及建议为：
通过神经网络，将用户运动姿态信息与标准用户运动姿态进行比较，得到偏差数据；
根据偏差数据给出用户动作识别、判定及评价，结合用户运动中的生命指标数据，给出分析报告及下一步指导意见，且生成对比的用户动作动画、语音及文本数据进行后续演示。
所述运动姿势通过虚拟现实VR设备、增强现实AR设备或者混合现实MR设备进行展示。
用户动作的训练评价及建议通过VR设备、AR设备或者MR设备进行展示。
从上述方案可以看出，本发明实施例由训练教学模块、动作判断分析模块及运动采集模块组成，其中，运动采集模块用于采集用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据，发送给动作判断分析模块；动作判断分析模块，用于建立运动模型，根据运动模型对用户运动姿态信息及用户生命指标数据进行分析，得到分析结果，发送至训练教学模块；训练教学模块，用于展示训练教学内容，并将动作判断分析模块的分析结果实时的展示给用户。进一步动作判断分析模块根据分析结果生成用户动作的训练评价、建议及整体运动情况报告。动作判断分析模块，基于人工智能技术，可与云端服务器交互或者部署在云端服务器上，根据运动采集模块采集到的用户姿态信息进行姿态识别，然后建立用户的实时运动模型并实时地与标准姿态进行分析，再结合用户运动中的生命指标数据，得到分析结果。由于本发明实施例采集用户运动姿态信息以及用户运动中的生命特征指数数据，可以建立运动模型并实时比较分析，对用户运动进行训练评价及建议，从而在不需要人工参与的前提下，对用户运动进行实时的训练和指导。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用户运动的教练训练系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的带Mark点标识的人体示意图；
图3为本发明实施例提供的通过Mark点提取的用户姿态信息示意图；
图4为本发明实施例提供的根据采集的Mark点位置数据创建用户姿态展示内容的示意图；
图5为本发明实施例提供的用户动作及标准动作分析的工作原理图；
图6为本发明实施例提供的用户动作与动作模型的比较示意图；
图7为本发明实施例提供的用户动作改进动画示意图；
图8为本发明实施例提供的用户运动的教练训练方法流程图；
图9为本发明实施例提供的录制运动教学内容的方法流程图；
图10为本发明实施例提供的用户运动的教练训练具体工作流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例为了在不需要人工参与的前提下，对用户运动进行实时的训练和指导，由训练教学模块、动作判断分析模块及运动采集模块组成，其中，运动采集模块用于采集用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据，发送给动作判断分析模块；动作判断分析模块，用于建立运动模型，根据运动模型对用户运动姿态信息及用户生命指标数据进行分析，得到分析结果，发送至训练教学模块；训练教学模块，用于展示训练教学内容，并将动作判断分析模块的分析结果实时的展示给用户。
进一步地说，动作判断分析模块根据分析结果生成用户动作的训练评价、建议及整体运动情况报告。动作判断分析模块，基于人工智能技术，可与云端服务器交互或者部署在云端服务器上，根据运动采集模块采集到的用户姿态信息进行姿态识别，然后建立用户的实时运动模型并实时地与标准姿态进行分析，再结合用户运动中的生命指标数据，得到分析结果。由于本发明实施例采集用户运动姿态信息以及用户运动中的生命特征指数数据，可以建立运动模型并实时比较分析，对用户运动进行训练评价及建议，从而在不需要人工参与的前提下，对用户运动进行实时的训练和指导。
具体地说，本发明实施例可以将各种运动的教学、明星动作制作成VR视频、增强现实(AR)视频或者混合现实(MR)视频，也就是训练教学模块集成在VR设备、AR设备或MR设备中，采用VR视频、AR视频或者MR视频进行展示，具体使用VR视频、AR视频或MR视频演示训练姿势的教训视频；进行用户动作的训练评价及建议时也可以使用VR视频、AR视频或MR视频进行展示用户动作与标准动作的偏差，以及改进示意动作和语音指导说明。
本发明实施例在云端部署了人工智能系统，将终端侧采用动作捕获技术采集到的用户动作数据，制作成三维动作姿态模型。对用户的动作模型进行人工智能技术识别是否为当前教学动作，如果是教学动作，则制作VR视频、AR视频或者MR视频以便展示。然后将用户的运动模型对应当前教学动作标准模型进行分析，判定是否正确并给出判定结果，然后根据判决结果生成动作改进提示、自然语音或者文字指信息，然后通过VR视频、AR视频或者MR视频展示。此外，结合用户运动时生命特征数据，人工智能系统还可以综合给出用户运动训练的分析报告和进一步建议。
本发明实施例的运动采集模块在采集用户运动姿态信息时，使用动作捕获技术，用户穿上带有主动式或被动式的光学式或运动捕获传感器及生命特征数据提取传感器设备，设置高速摄像机或/和传感器捕获用户动作姿态信息及用户运动中的生命指标数据。
图1为本发明实施例提供的用户运动的教练训练系统结构示意图，包括：训练教学模块、动作判断分析模块及运动采集模块组成，其中，
运动采集模块，用于采集用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据，发送给动作判断分析模块；
动作判断分析模块，用于建立运动模型，根据运动模型对用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据进行分析，得到分析结果，发送至训练教学模块；
训练教学模块，用于展示训练教学内容，并将动作判断分析模块的分析结果实时的展示给用户。
在该系统中，用户可以根据自身需要的训练类型设置训练教学模式，训练教学模块为用户提供运动训练等多种教学模式教学展示，便于用户选择适合自己的模式。当用户使用该系统训练了一段时间后，就可以由动作判断分析模块建立运动模型，进行分析，将分析结果，包括用户的运动数据、用户运动分析信息及下一阶段的学习建议内容，通过训练教学模块发送给用户。
在该系统中，运动采集模块是一套可以基于主动式或被动式的光学或传感器的动作捕获系统，用户佩戴了传感器后，其中的摄像机或传感器就可以捕获用户的三维运动姿态及细节、运动规律，并将用户动作姿态信息上传到基于人工智能的动作判断分析模块中。运动采集模块还可以捕获用户运动中的生命指标数据，帮助动作判断分析模块进行全面的建模和分析。
在该系统中，训练教学模块通过人工智能的方式对用户运动姿态信息中的用户动作姿态和设定的标准动作姿态进行分析，结合用户运动中的生命指标数据，对用户给出当前训练的评定及训练改进建议。在训练教学过程中，如果预设没有对应的评定及改进建议，可以与云端服务器交互，通过运动服务器交由专家会诊并将分析结果更新到动作判断分析模块中。
具体地说，运动采集模块是由用户运动捕获系统和用户生命指标数据采集单元组成，运动采集模块的实现原理可以基于主动式或被动式的光学式及传感器式的数据采集。针对不同的运动场景特征提供不同的采集设备。用户运动时，需要穿上带有标记点Mark点的主动式或被动式光学或传感器的运动采集设备，由用户运动捕获系统搜集Mark点的位置和运动信息。这些Mark点根据人体特征分为不同组，比如头部及大腿部等分别归属于不同组，方便在建模时对不同部位的建模需要，如图2所示的本发明实施例提供的带Mark点标识的人体示意图，以及图3所示的本发明实施例提供的通过Mark点提取的用户姿态信息示意图。本模块也负责采集包含人体温度、心跳速率、呼吸频率、肌肉紧张度、关节柔韧性等用户运动中的生命指标的检测功能。
动作判断分析模块是基于人工智能技术设置的，可以位于云端服务器中，包括如下功能：运动建模、动作识别并与设置的标准动作进行比较分析，得到分析结果输出，该分析结果可以以三维动画、语音和文本等形式输出。具体地，动作判断分析模块，还用于根据分析结果生成用户动作的训练评价、建议及整体运动情况报告。更进一步地，所述动作判断分析模块，基于人工智能技术，用于与云端服务器交互或置于云端服务器，根据运动采集模块采集到的用户姿态信息进行姿态识别，然后建立用户的实时运动模型并实时地与标准姿态进行分析，再结合用户运动中的生命指标数据，得到分析结果。
在动作建模时，如图4所示，图4为本发明实施例提供的根据采集的Mark点位置数据创建用户姿态展示内容的示意图。根据获取的全部Mark点位置数据以Mark点所属群组信息，创建用户整体和局部的动作姿态，然后根据用户设定的展示形象，改变展示形象的动作姿态，然后将数据通过训练教学模型设定展示给用户，用户可以在VR或AR或MR设备中看到自己的动作姿态。
在进行动作识别与设置的标准动作进行比较分析时，如图5所示，图5为本发明实施例提供的用户动作及标准动作分析的工作原理图。根据采集的用户动作姿态通过人工智能动作识别用户动作对应标准动作，然后将用户整体和局部的动作姿态与标准动作姿态进行比较分析后，给出差别及判断结果，根据差别及判断结果识别动作偏差，制作错误动作向标准动作演进的指导动画并生成自然语音或文本信息。
图6为本发明实施例提供的用户动作与运动建模的比较示意图，如图6所示，左侧部分为运动建模，右侧为用户动作数据。坐标表示为三维坐标，g表示重力方向，X表示水平方向，Y表示初始状态用户正面方向。根据用户关节角度数据获取和比较可以发现，在误差范围内，用户动作部分动作姿态出现和标准动作姿态偏差，图中通过圆圈及数字编号表示，根据偏差根据预设确定偏差的具体意义。例如图中的第(1)点躯干部与水平方向之间的角度与标准动作相比较偏小，表示用户躯干部分没有挺直，身体处于前倾状态；图中第(2)点右腿与重力方向之间的方向与标准动作相比偏小，表示用户重心没有放低，腿部弯曲不足；图中第(3)点右脚与水平方向之间的角度与标准动作相比偏小，标识用户右脚向外打开过多；图中第(4)点两腿间夹角与标准动作的角度相比偏小，表示用户两腿打开角度不够等等。
综上，对于用户动作姿态和标准动作分析比较内容包括：1)静态整体动作和局部动作与标准动作姿态的比较；2)动作整体和局部肢体动作的旋转角度，移动角度，移动位移比例，移动速度和频率等等。
如图7所示，图7为本发明实施例提供的用户动作改进动画示意图。图中的浅色点线表示采集到的用户动作姿态，深色为线标准姿态，根据两者比较可以发现用户躯干部向右倾斜，将此结果进行三维动作演示动画，并增加箭头表示运动方向。同时，也根据此结果生成自然语音或文本生成。
运动采集模块也向动作判断分析模块发送了用户运动中的生命指标数据，比如心跳速率及呼吸频率等，动作判断分析模块获取到这些用户生命指标数据后，在结合用户动作比较结果，可以判断用户的全部运动能力，包括耐力、柔韧性、整体和局部的协调性能力等。然后给出用户运动能力分析报告，给出进一步的训练建议。比如，当前运动难度过高或过低，都需要调整训练难度；用户耐力不足和力量不足，心肺能力不足等，给出强化训练的进一步训练建议和课程安排等。进一步地说，根据分析结果，无法找到相应的处理预设时，将会启动远程专家模式，通过网络经过云端服务器连接到现场专家，将用户动作数据移交专家分析处理并给出指导建议和后续练习技巧，将视频，语音分别提取保存并做处理。
训练教学模块包括教学内容设置、演示、用户运动演示，用户运动分析结果演示，云交互数据传输功能。该模块可以使用AR、VR或MR设备方式与用户交互，提供用户设定教学内容的用户界面，用户可以通过语音、动作方式操作用户界面，搜索运动内容并控制运动开启、暂停、回退、快进、录制和结束操作。对于教学内容可以通过AR、VR或MR技术或传统显示器展示方式使得用户接收。
当用户设定教学内容后，该模块就可以自动进行初始化配置或运动样本训练过程。模块的初始化及运行过程通过语音或文字展示给用户，在此过程中，可以生成用户运动形象、运动误差及改进的三维动画，生成的自然语音或文本提示也会展示给用户。
图8为本发明实施例提供的用户运动的教练训练方法流程图，其具备步骤为：
步骤801、在用户运动前进行运动姿势的展示，采集用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据；
步骤802、建立运动模型，根据运动模型对用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据进行分析，得到分析结果；
步骤803、根据分析结果进行用户动作的训练评价及建议，并展示给用户。
在该方法中，所述运动模型实时更新，实时更新依据云端服务器的提供，或者依据所采集的用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据。
在该方法中，所述根据分析结果进行用户动作的训练评价及建议为：
通过神经网络，将用户运动姿态信息与标准用户运动姿态进行比较，得到偏差数据；
根据偏差数据给出用户动作识别、判定及评价，结合用户运动中的生命指标数据，给出分析报告及下一步指导意见，且生成对比的用户动作动画、语音及文本数据进行后续演示。
图9为本发明实施例提供的录制运动教学内容的方法流程图，也就是在用户运动前进行运动姿势的展示所展示的运动视频，其具体步骤为：
步骤901、录制运动标准视频；
步骤902、对标准运动进行建模；
步骤903、实验训练采集数据；
步骤904、对实验数据进行建模；
步骤905、进入专家指导模式；
步骤906、保留专家处理预案。
图10为本发明实施例提供的用户运动的教练训练具体工作流程图，其具体步骤为：
步骤1001、设置教学内容；
步骤1002、跟随演示动作训练；
步骤1003、采集用户动作信息和用户生命指标数据上传到云端服务器；
步骤1004、进行动作建模；
步骤1005、进行比较分析；
步骤1006、确定是否可以识别处理，如果是，执行步骤1007；如果否，执行步骤1009；
步骤1007、根据分析结果生成动画、语音和文本数据；
步骤1008、演示分析结果和下一步建议，结束；
步骤1009、启动远程专家模式；
步骤1010、更新运动建模及处理预案记录后，返回步骤1007执行。
本发明实施例提供的系统用于普遍的体育健身场景，用户皆可自行在无基础、无教练现场指导的情况下，进行自己所需的运动或舞蹈的基础训练，对于普及专业体育知识，提高全民身体素质及体育竞技水平，具有重要的意义。本发明提供的系统也可以作为运动康复训练的辅助手段等。
本发明实施例适用于以下场景
场景一用户进行标准教学运动训练
使用主动或被动式的光学运动捕获系统，配合红外摄像机，以及加速度计、陀螺仪和/或磁力计等惯性传感器和位置传感器，采集专业运动员和/或教练教学动作，将动作数据传输到云端服务器中。由云端服务器上人工智能系统对动作数据进行建模并分解制作运动标准，然后保存，保存在动作判断分析模块中。对于高速和大范围运动需要捕获系统使用高速采集设备，如配置摄像头的无人机设备或者移动摄像机覆盖整个场地。对于水下运动，如游泳、潜水等，可以需要配置水下激光设备或超声波探测设备，同时，对采集设备要求防水功能，用户训练模块，如AR，VR或者MR设备也需要具有防水功能。
提供10到20名不同人员参与人工智能学习过程，过程中有专家给予直到评价并给出具体意义，对于平时训练中的遇到问题和改进建议由专业教练、体能师、医生给出合理的指导、建议和说明，然后保存，保存在训练教学模块中。
训练教学模块集成在AR、VR或MR设备中，用户通过语音、手势等设定运动的学习和训练；训练教学模块将会提供标准的训练动作教学并通过AR、VR或MR视频演示，用户根据该视频进行运动。
用户在运动之前，需要穿戴捕获系统提供的运动跟踪和生命特征数据提取设备。在运动时采集得到用户运动信息及用户生命指标数据，发送给动作判断分析模块。
动作判断分析模块通过分析，及基于建模给出分析结果，该分析结果包括：用户运动姿态三维动画展示；生命特征指示动画、曲线及图表方式展示；用户运动判定，动作改进动画展示、语音或文本提示等。这些分析结果可以通过AR、VR或MR设备向用户展示呈现。对于高速，剧烈运动，可以设定不展示视频动画提示，仅仅提供语音以及文字提示。
对于动作判断分析模块中人工智能能力处理问题，将保留并启动远程专家咨询模块式，通知专业教练、体能师、医生给出解决方案，并更新人工智能系统。
场景二用户进行无标准教学的训练
本场景和场景一类似，不同在于用户运动无需和标准运动比较，仅仅和自己设定的最次运动记录作比较。用户选择自己的某次运动的作为比较标准，后续运动的数据采集后，建立运动模型并和设定的标准记录作比较，生成动作偏差分析以及本次运动综合报告。人工智能系统中保留对于常规的动作偏差以及对成绩的影响的训练，可以作为分析动作偏差提示的参考。
场景三带有器械或者动物的运动
本场景和场景一类似，但是需要增加器械和动物运动跟踪，器械以及动物作为数据建模及分析的一部分，运动轨迹、姿态特征与人体配合程度都要进行跟踪和分析对比。
场景四康复运动训练
本发明实施例也可以应用到康复运动训练中，基本原理和工作流程与场景一类似，但是动作判断分析模块的关注重点不是用户运动数据与标准动作的匹配，而是关注与用户的运动康复能力和生命体征指标数据，例如人体温度、心跳频率、呼吸频率、肌肉紧张度及关节柔韧性等。本场景汇总的运动能力分析，判别演变为康复分析和判别。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种智能教练系统，其特征在于，包括：训练教学模块、动作判断分析模块及运动采集模块组成，其中，
运动采集模块，用于采集用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据，发送给动作判断分析模块；
动作判断分析模块，用于建立运动模型，根据运动模型对用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据进行分析，得到分析结果，发送至训练教学模块；
训练教学模块，用于展示训练教学内容，并将动作判断分析模块的分析结果实时的展示给用户。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，动作判断分析模块，还用于根据分析结果生成用户动作的训练评价、建议及整体运动情况报告。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述动作判断分析模块，基于人工智能技术，用于与云端服务器交互或置于云端服务器，根据运动采集模块采集到的用户姿态信息进行姿态识别，然后建立用户的实时运动模型并实时地与标准姿态进行分析，再结合用户运动中的生命指标数据，得到分析结果。
4.如权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于，所述得到分析结果为：
将用户运动姿态信息与标准用户运动姿态进行比较，得到偏差数据；
根据偏差数据给出用户动作识别、判定及评价，结合用户运动中的生命指标数据，给出分析报告及下一步指导意见，且生成对比的用户动作动画、语音及文本数据进行后续演示。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述训练教学模块通过虚拟现实VR设备、增强现实AR设备或者混合现实MR设备，进行运动姿势的展示，进行用户动作的训练评价及建议。
6.一种用户运动的教练训练方法，其特征在于，该方法包括：
在用户运动前进行运动姿势的展示，采集用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据；
建立运动模型，根据运动模型对用户运动姿态信息及用户运动中的生命指标数据进行分析，得到分析结果；
根据分析结果进行用户动作的训练评价及建议，并展示给用户。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述运动模型实时更新，实时更新依据所采集的用户运动姿态信息以及用户运动中的生命指标数据。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据分析结果进行用户动作的训练评价及建议为：
通过神经网络，将用户运动姿态信息与标准用户运动姿态进行比较，得到偏差数据；
根据偏差数据给出用户动作识别、判定及评价，结合用户运动中的生命指标数据，给出分析报告及下一步指导意见，且生成对比的用户动作动画、语音及文本数据进行后续演示。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述运动姿势通过虚拟现实VR设备、增强现实AR设备或者混合现实MR设备进行展示。
10.如权利要求6或8所述的方法，其特征在于，用户动作的训练评价及建议通过VR设备、AR设备或者MR设备进行展示。
CN201810852093.9A 2018-07-30 2018-07-30 一种智能教练系统及方法 Pending CN109011508A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810852093.9A CN109011508A (zh) 2018-07-30 2018-07-30 一种智能教练系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810852093.9A CN109011508A (zh) 2018-07-30 2018-07-30 一种智能教练系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109011508A true CN109011508A (zh) 2018-12-18

Family

ID=64646557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810852093.9A Pending CN109011508A (zh) 2018-07-30 2018-07-30 一种智能教练系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109011508A (zh)

Cited By (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109830278A (zh) * 2019-01-15 2019-05-31 深圳和而泰智能控制股份有限公司 无氧运动健身推荐方法、装置、无氧运动设备及存储介质
CN110038274A (zh) * 2019-05-21 2019-07-23 福建工程学院 一种智能家庭无人指导健身方法
CN110090423A (zh) * 2019-04-16 2019-08-06 湖南文理学院 健身评价系统
CN110263723A (zh) * 2019-06-21 2019-09-20 王森 室内空间的姿态识别方法、系统、介质、设备
CN110276380A (zh) * 2019-05-22 2019-09-24 杭州电子科技大学 一种基于深度模型框架的实时运动在线指导系统
CN110327596A (zh) * 2019-07-15 2019-10-15 墨威嘉慧(杭州)科技有限公司 一种运动分析技术及系统
CN110353695A (zh) * 2019-07-19 2019-10-22 湖南工程学院 一种可穿戴式运动康复指导和监护系统及其方法
CN110464356A (zh) * 2019-08-13 2019-11-19 马佳鑫 一种运动能力综合监测方法及系统
CN110464357A (zh) * 2019-08-13 2019-11-19 马佳鑫 一种康复过程质量监测方法及系统
CN110502107A (zh) * 2019-07-26 2019-11-26 森博迪(深圳)科技有限公司 可穿戴实时动作指导系统和方法
CN110600125A (zh) * 2019-09-18 2019-12-20 山东浪潮人工智能研究院有限公司 一种基于人工智能的体态分析助手系统及传输方法
CN111228767A (zh) * 2020-01-20 2020-06-05 北京驭胜晏然体育文化有限公司 一种智能仿真室内滑雪安全系统及其监测方法
CN111275339A (zh) * 2020-01-20 2020-06-12 北京驭胜晏然体育文化有限公司 一种室内滑雪教学动作分析纠正方法、系统及可读存储介质
CN111652078A (zh) * 2020-05-11 2020-09-11 浙江大学 一种基于计算机视觉的瑜伽动作指导系统和方法
CN112439180A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 华为技术有限公司 一种智能语音播放方法及设备
TWI722739B (zh) * 2019-12-26 2021-03-21 財團法人石材暨資源產業研究發展中心 海療系統
CN112535858A (zh) * 2020-12-22 2021-03-23 舒华体育股份有限公司 基于深度摄像技术的速度与力量反馈设备与系统
CN112585637A (zh) * 2020-11-30 2021-03-30 曹庆恒 一种运动教学系统及其使用方法、运动设备、计算机可读存储介质
CN112791367A (zh) * 2019-11-13 2021-05-14 财团法人资讯工业策进会 运动辅助装置及运动辅助方法
CN112804575A (zh) * 2021-01-18 2021-05-14 珠海格力电器股份有限公司 基于tof的资源推送方法及装置
CN113117306A (zh) * 2021-03-19 2021-07-16 江门职业技术学院 一种瑜伽辅助学习方法、系统和存储介质
CN113457105A (zh) * 2020-03-30 2021-10-01 乔山健身器材（上海）有限公司 具健身选单的智能镜子
CN113506145A (zh) * 2021-09-08 2021-10-15 南京麦豆健康管理有限公司 一种基于数据分析的产后锻炼课程评价系统及方法
CN113680006A (zh) * 2021-08-31 2021-11-23 重庆科华安全设备有限责任公司 一种应用于杠铃的安全防护系统
CN113694501A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 重庆科华安全设备有限责任公司 一种应用于引体向上的智能指导系统
CN113744599A (zh) * 2021-09-29 2021-12-03 宁波大学 一种基于ai视觉感知技术的运动教学系统
CN114187651A (zh) * 2021-11-04 2022-03-15 福建中医药大学附属康复医院 基于混合现实的太极拳训练方法及系统、设备及存储介质
CN114225343A (zh) * 2021-12-23 2022-03-25 成都德鲁伊科技有限公司 一种利用ar进行游泳的方法
CN114344874A (zh) * 2022-01-29 2022-04-15 广州中金育能教育科技有限公司 基于运动体征与姿态的用于提升运动技能水平的训练系统及方法
CN114385285A (zh) * 2021-11-30 2022-04-22 重庆长安汽车股份有限公司 一种基于汽车ai智慧助手的形象创建方法
CN114565490A (zh) * 2022-04-29 2022-05-31 广州中金育能教育科技有限公司 一种体育教学方法及系统
CN114584682A (zh) * 2020-11-30 2022-06-03 北京市商汤科技开发有限公司 一种增强现实场景下的数据展示方法、装置以及电子设备
CN114870323A (zh) * 2022-04-11 2022-08-09 北京觅淘智联科技有限公司 健身器材及用于健身器材的运动评价方法
CN114983447A (zh) * 2022-08-01 2022-09-02 广东海洋大学 一种基于ai技术的人体动作识别、分析与储存的可穿戴装置
CN116611969A (zh) * 2023-07-17 2023-08-18 北京彩蛋科技有限公司 传统武术智能学习与评分系统
CN117058767A (zh) * 2023-10-12 2023-11-14 广州鼎飞航空科技有限公司 训练场监测方法、设备、存储介质及装置
CN117084671A (zh) * 2023-10-19 2023-11-21 首都医科大学宣武医院 一种基于陀螺仪信号的运动评估系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009219828A (ja) * 2008-03-19 2009-10-01 Brother Ind Ltd 運動支援装置及び運動支援装置システム
CN105833508A (zh) * 2016-03-18 2016-08-10 深圳大学 测量卡路里消耗和监测手部姿势识别的智慧手套及估算的方法和系统
CN105944331A (zh) * 2016-04-28 2016-09-21 乐视控股（北京）有限公司 一种运动姿态矫正方法、装置及其智能终端

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009219828A (ja) * 2008-03-19 2009-10-01 Brother Ind Ltd 運動支援装置及び運動支援装置システム
CN105833508A (zh) * 2016-03-18 2016-08-10 深圳大学 测量卡路里消耗和监测手部姿势识别的智慧手套及估算的方法和系统
CN105944331A (zh) * 2016-04-28 2016-09-21 乐视控股（北京）有限公司 一种运动姿态矫正方法、装置及其智能终端

Cited By (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109830278A (zh) * 2019-01-15 2019-05-31 深圳和而泰智能控制股份有限公司 无氧运动健身推荐方法、装置、无氧运动设备及存储介质
CN109830278B (zh) * 2019-01-15 2021-01-15 深圳和而泰智能控制股份有限公司 无氧运动健身推荐方法、装置、无氧运动设备及存储介质
CN110090423A (zh) * 2019-04-16 2019-08-06 湖南文理学院 健身评价系统
CN110038274A (zh) * 2019-05-21 2019-07-23 福建工程学院 一种智能家庭无人指导健身方法
CN110276380B (zh) * 2019-05-22 2021-08-17 杭州电子科技大学 一种基于深度模型框架的实时运动在线指导系统
CN110276380A (zh) * 2019-05-22 2019-09-24 杭州电子科技大学 一种基于深度模型框架的实时运动在线指导系统
CN110263723A (zh) * 2019-06-21 2019-09-20 王森 室内空间的姿态识别方法、系统、介质、设备
CN110327596A (zh) * 2019-07-15 2019-10-15 墨威嘉慧(杭州)科技有限公司 一种运动分析技术及系统
CN110353695A (zh) * 2019-07-19 2019-10-22 湖南工程学院 一种可穿戴式运动康复指导和监护系统及其方法
CN110353695B (zh) * 2019-07-19 2022-06-14 湖南工程学院 一种可穿戴式运动康复指导和监护系统及其方法
CN110502107A (zh) * 2019-07-26 2019-11-26 森博迪(深圳)科技有限公司 可穿戴实时动作指导系统和方法
CN110464357A (zh) * 2019-08-13 2019-11-19 马佳鑫 一种康复过程质量监测方法及系统
CN110464357B (zh) * 2019-08-13 2022-05-27 马佳鑫 一种康复过程质量监测方法及系统
CN110464356A (zh) * 2019-08-13 2019-11-19 马佳鑫 一种运动能力综合监测方法及系统
CN112439180A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 华为技术有限公司 一种智能语音播放方法及设备
CN110600125A (zh) * 2019-09-18 2019-12-20 山东浪潮人工智能研究院有限公司 一种基于人工智能的体态分析助手系统及传输方法
CN112791367A (zh) * 2019-11-13 2021-05-14 财团法人资讯工业策进会 运动辅助装置及运动辅助方法
US11547904B2 (en) 2019-11-13 2023-01-10 Institute For Information Industry Exercise assisting device and exercise assisting method
TWI722739B (zh) * 2019-12-26 2021-03-21 財團法人石材暨資源產業研究發展中心 海療系統
CN111275339A (zh) * 2020-01-20 2020-06-12 北京驭胜晏然体育文化有限公司 一种室内滑雪教学动作分析纠正方法、系统及可读存储介质
CN111228767B (zh) * 2020-01-20 2022-02-22 北京驭胜晏然体育文化有限公司 一种智能仿真室内滑雪安全系统及其监测方法
CN111228767A (zh) * 2020-01-20 2020-06-05 北京驭胜晏然体育文化有限公司 一种智能仿真室内滑雪安全系统及其监测方法
CN113457105B (zh) * 2020-03-30 2022-09-13 乔山健身器材（上海）有限公司 具健身选单的智能镜子
CN113457105A (zh) * 2020-03-30 2021-10-01 乔山健身器材（上海）有限公司 具健身选单的智能镜子
CN111652078A (zh) * 2020-05-11 2020-09-11 浙江大学 一种基于计算机视觉的瑜伽动作指导系统和方法
CN114584682A (zh) * 2020-11-30 2022-06-03 北京市商汤科技开发有限公司 一种增强现实场景下的数据展示方法、装置以及电子设备
WO2022110100A1 (zh) * 2020-11-30 2022-06-02 曹庆恒 一种运动教学系统及其使用方法、运动设备、计算机可读存储介质
CN112585637A (zh) * 2020-11-30 2021-03-30 曹庆恒 一种运动教学系统及其使用方法、运动设备、计算机可读存储介质
CN112535858A (zh) * 2020-12-22 2021-03-23 舒华体育股份有限公司 基于深度摄像技术的速度与力量反馈设备与系统
CN112804575A (zh) * 2021-01-18 2021-05-14 珠海格力电器股份有限公司 基于tof的资源推送方法及装置
CN113117306A (zh) * 2021-03-19 2021-07-16 江门职业技术学院 一种瑜伽辅助学习方法、系统和存储介质
CN113694501A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 重庆科华安全设备有限责任公司 一种应用于引体向上的智能指导系统
CN113680006A (zh) * 2021-08-31 2021-11-23 重庆科华安全设备有限责任公司 一种应用于杠铃的安全防护系统
CN113506145A (zh) * 2021-09-08 2021-10-15 南京麦豆健康管理有限公司 一种基于数据分析的产后锻炼课程评价系统及方法
CN113744599A (zh) * 2021-09-29 2021-12-03 宁波大学 一种基于ai视觉感知技术的运动教学系统
CN114187651A (zh) * 2021-11-04 2022-03-15 福建中医药大学附属康复医院 基于混合现实的太极拳训练方法及系统、设备及存储介质
CN114385285B (zh) * 2021-11-30 2024-02-06 重庆长安汽车股份有限公司 一种基于汽车ai智慧助手的形象创建方法
CN114385285A (zh) * 2021-11-30 2022-04-22 重庆长安汽车股份有限公司 一种基于汽车ai智慧助手的形象创建方法
CN114225343A (zh) * 2021-12-23 2022-03-25 成都德鲁伊科技有限公司 一种利用ar进行游泳的方法
CN114344874A (zh) * 2022-01-29 2022-04-15 广州中金育能教育科技有限公司 基于运动体征与姿态的用于提升运动技能水平的训练系统及方法
CN114870323A (zh) * 2022-04-11 2022-08-09 北京觅淘智联科技有限公司 健身器材及用于健身器材的运动评价方法
CN114565490A (zh) * 2022-04-29 2022-05-31 广州中金育能教育科技有限公司 一种体育教学方法及系统
CN114983447A (zh) * 2022-08-01 2022-09-02 广东海洋大学 一种基于ai技术的人体动作识别、分析与储存的可穿戴装置
CN116611969B (zh) * 2023-07-17 2023-10-03 北京彩蛋科技有限公司 传统武术智能学习与评分系统
CN116611969A (zh) * 2023-07-17 2023-08-18 北京彩蛋科技有限公司 传统武术智能学习与评分系统
CN117058767A (zh) * 2023-10-12 2023-11-14 广州鼎飞航空科技有限公司 训练场监测方法、设备、存储介质及装置
CN117058767B (zh) * 2023-10-12 2024-02-09 广州鼎飞航空科技有限公司 训练场监测方法、设备、存储介质及装置
CN117084671A (zh) * 2023-10-19 2023-11-21 首都医科大学宣武医院 一种基于陀螺仪信号的运动评估系统
CN117084671B (zh) * 2023-10-19 2024-04-02 首都医科大学宣武医院 一种基于陀螺仪信号的运动评估系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109011508A (zh) 一种智能教练系统及方法
US20230017367A1 (en) User interface system for movement skill analysis and skill augmentation
CN105426827B (zh) 活体验证方法、装置和系统
CN107754225A (zh) 一种智能健身教练系统
US20200379575A1 (en) Systems and methods for facilitating accessible virtual education
CN109087379B (zh) 人脸表情的迁移方法和人脸表情的迁移装置
EP2203896B1 (en) Method and system for selecting the viewing configuration of a rendered figure
Alabbasi et al. Human motion tracking & evaluation using Kinect V2 sensor
CN106166376A (zh) 简化24式太极拳综合训练系统
CN112614399A (zh) 一种基于虚拟现实的舞蹈教学设备及其教学方法
KR102221580B1 (ko) 스마트 미러 기반 헬스 트레이닝 코칭 시스템 및 그 운용방법
CN107281710A (zh) 一种矫正动作误差的方法
CN111383735A (zh) 一种基于人工智能的无人化健身分析方法
CN112642133B (zh) 基于虚拟现实的康复训练系统
CN110363129A (zh) 基于微笑范式和音视频行为分析的孤独症早期筛查系统
US20230116624A1 (en) Methods and systems for assisted fitness
CN110110647A (zh) 基于ar设备进行信息显示的方法、装置及存储介质
CN113709411A (zh) 一种mr智能眼镜基于眼动追踪技术的体育辅助训练系统
CN110478883A (zh) 一种健身动作教学及矫正系统及方法
CN113663312A (zh) 一种基于微惯性的无器械健身动作质量评估方法
KR102171319B1 (ko) 동작 교본 저작 장치, 동작 자가 학습 장치 및 방법
US20230285806A1 (en) Systems and methods for intelligent fitness solutions
CN111310655A (zh) 基于关键帧和组合注意力模型的人体动作识别方法和系统
CN111539364A (zh) 基于特征融合和多分类器投票的多体感人体行为识别算法
CN115985462A (zh) 儿童脑瘫康复益智训练系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181218

RJ01 Rejection of invention patent application after publication