CN109795592A - 骑行姿势识别方法及应用装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种骑行姿势识别方法，适于在计算设备中执行，该方法包括：获取姿态参数，根据所述姿态参数生成姿态属性信息；判断到所述姿态属性信息与预设动作信息相同，生成控制指令信息；发送控制指令信息到指示单元并通过所述指示单元执行。本发明提供的骑行姿势识别方法及应用装置基于计算机学习以及匹配技术构件，通过识别骑行者的不同姿势，生成相应转向指示信息以实现骑行时自行车转向提示，无需复杂连接结构，装置结构简单，能良好安装和使用。

Description

骑行姿势识别方法及应用装置

技术领域

本发明涉及自行车智能辅助设备领域，特别是涉及一种骑行姿势识别方法及应用装置。

背景技术

车辆转向提示是机动车的一项标配，很少应用在自行车上，然而对于山地车或公路自行车而言，这些自行车的速度往往较一般自行车快，因此在这类自行车上装设转向提示设备能更好保障骑行者的安全。然而现有山地自行车或者公路自行车的车把空间极为有限，很难额外安装体积较大的相关设备及复杂的电线来实现此功能，并且即使能够通过各种线缆将转向指示设备装设到自行车上，专业骑行者也并不愿意使用，影响骑行，因此用户体验不佳，受众较少。

发明内容

基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种骑行姿势识别方法及应用装置。

一种骑行姿势识别方法，适于在计算设备中执行，该方法包括：

获取姿态参数，根据所述姿态参数生成姿态属性信息；

判断到所述姿态属性信息与预设动作信息相同，生成控制指令信息；

发送所述控制指令信息到指示单元并通过所述指示单元执行。

在其中一个实施例中，所述姿态参数具体包括：加速度数据、角速度数据、电子罗盘数据和速度数据。

进一步的，所述根据所述姿态参数生成姿态属性信息的步骤具体包括：

根据所述角速度数据和所述速度数据，并依据公式S＝A_xS₁+B_xS₂，和 得到姿态属性信息中的修正后空间位移S，其中A_x与B_x为已知修正系数，S₁为加速度传感器检测的空间位移被速度数据修正的值，S₂为陀螺仪的空间位移，S_a表示加速度数据中的位移参量，S_c表示速度数据中的位移参量。

进一步的，所述发送所述控制指令信息到指示单元并通过所述指示单元执行的步骤还包括：

计量所述指示单元执行所述控制指令信息的工作时间，判断到所述工作时间超过预设时间，停止执行所述控制指令信息；或

分析所述电子罗盘数据，判断到所述电子罗盘数据为预设罗盘数据，停止执行所述控制指令信息。

在其中一个实施例中，所述根据所述姿态参数生成姿态属性信息的过程中还包括，将所述姿态参数进行低通滤波处理。

本发明还提供了一种骑行姿势识别应用装置，包括：

采集模块，用于获取姿态参数，根据所述姿态参数生成姿态属性信息；

判断模块，用于判断到所述姿态属性信息与预设动作信息相同，生成控制指令信息；

执行模块，用于发送所述控制指令信息到指示单元并通过所述指示单元执行；

所述采集模块与所述判断模块电连接，所述判断模块还与所述执行模块电连接。

在其中一个实施例中，所述采集模块包括加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪和速度传感器；所述判断模块采用微处理器；所述加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪和速度传感器均分别与所述判断模块连接。

在其中一个实施例中，所述采集模块中还包括低通滤波器。

在其中一个实施例中，所述判断模块中还设有计时器；所述指示单元包括一对转向指示灯。

本发明相应提供一种骑行姿势识别设备，包括处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行下列步骤：

获取姿态参数，根据所述姿态参数生成姿态属性信息；

判断到所述姿态属性信息与预设动作信息相同，生成控制指令信息；

发送所述控制指令信息到指示单元并通过所述指示单元执行。

本发明提供的骑行姿势识别方法及应用装置基于计算机学习以及匹配技术构件，通过识别骑行者的不同姿势，生成相应转向指示信息以实现骑行时自行车转向提示，无需复杂连接结构，装置结构简单，能良好安装和使用。

附图说明

图1为本发明一实施例中骑行姿势识别方法的方法流程图；

图2为本发明一实施例中骑行姿势识别方法的方法逻辑示意图；

图3为本发明一实施例中骑行姿势识别应用装置的模块结构图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

本发明一实施例中提供了一种骑行姿势识别方法，如图1所示，适于在计算设备中执行，该方法包括下列步骤：

步骤S100：获取姿态参数，根据姿态参数生成姿态属性信息。姿态参数采集自相关的传感器，而姿态属性信息则是根据姿态参数分析得出的，姿态属性信息用于表征和衡量由姿态参数得出的骑行者的身体姿态，例如手臂挥动的方向、幅度等。优选的，姿态参数具体包括：加速度数据、角速度数据、电子罗盘数据和速度数据，各参数采集自不同的传感器，例如加速度数据采集自加速度传感器，角速度数据采集自电子陀螺仪，电子罗盘数据获取自电子罗盘，电子罗盘数据用于感受地磁向量以解算出的模块与北的夹角，而速度数据可采集自自行车码表。优选的，根据姿态参数生成姿态属性信息的过程中还包括，将所述姿态参数进行低通滤波处理，尤其是对加速度数据和由陀螺仪采集到的角速度数据，低通滤波使低频信号能正常通过，而超过设定临界值的高频信号则被阻隔、减弱，通常采用低通滤波器，如巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器等。滤波后的加速度数据可采用SWAB(SlidingWindow AndBottom-up)算法进行手势的起始端点和结束端点的定位，以实现对手势动作的准确切分。

进一步展开而言，根据姿态参数生成姿态属性信息的步骤具体包括：

根据角速度数据和速度数据，得到姿态属性信息中的修正后空间位移S，具体应用到的公式有：

S＝A_xS₁+B_xS₂，

其中A_x与B_x为已知修正系数，S₁为加速度传感器检测的空间位移被速度数据修正的值，S_a表示加速度数据中的位移参量，S_c表示速度数据中的位移参量，S₂为陀螺仪的空间位移。

手臂摆动时，在不同的位置采集不同检测点在不同方向的加速度值，对其在时间上的积分即可得到在x、y、z三个方向上的速度，再对速度进行时间积分，即可得到在x、y、z方向上的位移。三个方向的位移矢量合成即可得到手臂摆动的空间位移。但在骑行实际骑行过程中存在两种情况对检测的数据有影响：

①骑行的速度对实际检测的位移距离造成影响；

②骑行过程中尤其在转向前会急剧减速或者加速情况，会对检测到的加速度造成影响。

因此需要实际骑行速度与陀螺仪得到的角速度对采集的数据进行修正。

速度：

位移：

位置：p_(x,y,z)＝p_0(x,y,z)+s_(x,y,z)

其中p_(x,y,z)表示被检测点的位置，p_0(x,y,z)表示初始位置，s_(x,y,z)表示空间位移。

陀螺仪可以通过x、y、z方向的角速度，计算在x、y、z三个方向上的位移，但陀螺仪对于手臂上抬或者下放的灵敏度不是很高，同时其受骑行速度与骑行的加速度影响较小，因此可以修正加速度得到的空间位移。

假设手臂移动弧长为S，则再通过弧长即可计算空间位移S_w。

上述的计算过程均可在计算机芯片当中完成，上述计算过程的计算量并不巨大，因此可以选用微处理芯片，例如Intel公司的Bloomfield芯片，甚至早期的80486微处理器等。

步骤S200：判断到姿态属性信息与预设动作信息相同，生成控制指令信息。当识别出骑行者的身体姿态，即获取到姿态属性信息之后，将该姿态属性信息与预存在系统中的预设动作信息相对比，当判断到二者相匹配，则对应生成控制指令信息，该控制指令信息与该匹配出的预设动作信息相对应，例如左转，就对应发出左转灯启动指令。

如图2所示，预设动作信息根据使用者的不同可以反复重新设定，此时需要用到计算机学习技术，通过不同个体不断重复指定动作，以姿势融合算法指定动作对应数据，并对数据进行分析得到指定动作产生的阈值范围，用之于作为判断标准。

首先进行信号重采样，设以采样频率fs对手势数据流采样，得到时间序列a_i(k),i＝x,y,z,即对x、y、z三轴在不同方向上的位移进行采样，提取信号特征，对a_i(k)进行采样率变换，如提高采样率n倍，升采样后的序列用b_i(m)表示，则升采样前后序列的关系为:b_i(m)＝∑_k＝-∞(a_i(k)×h(m-kn))其中，h(m)＝sinc(m/n)。对输入序列的相邻2个采样点之间添加n-1个0，再通过截止频率为1/n的低通滤波器，实现升采样率变换。

其次进行手势特征提取，手势动作的信号持续时间通常在1s左右，为实现实时交互，减小计算复杂度，可选用均值作为每帧信号的关键特征，均值即一帧信号样本点幅度的平均值mean＝∑_ia(i)/w，其中，a_(i)为第i时刻信号的采样值；w为窗口长度，即一帧的数据个数。均值表示信号的静态成分随手势动作变化的情况。

步骤S300：发送控制指令信息到指示单元并通过指示单元执行。指示单元用于指示或显示信息，在骑行姿势识别中，可通过指示灯组成，指示灯通常呈对出现。

进一步优选的，发送控制指令信息到指示单元并通过指示单元执行的步骤还包括：

计量指示单元执行控制指令信息的工作时间，判断到工作时间超过预设时间，停止执行控制指令信息；或分析电子罗盘数据，判断到电子罗盘数据为预设罗盘数据，停止执行控制指令信息。针对指示过程中超过运行时间的情况，例如当骑行者已经完成转弯，此时转向指示灯仍然在执行控制指令信息，处于闪烁状态，当计量到工作时间超过一定值，比如5s，则使转向指示灯停止工作，熄灭，此种方式以时间为工作切换标准。另一种则是根据电子罗盘的指示，当电子罗盘判断到骑行者已经完成转弯，则停止转向指示灯工作。

本发明还提供了一种骑行姿势识别应用装置，如图3所示，包括：采集模块10、判断模块20和执行模块30，其中采集模块10用于获取姿态参数，根据姿态参数生成姿态属性信息。判断模块20用于判断到姿态属性信息与预设动作信息相同，生成控制指令信息。执行模块30，用于发送控制指令信息到指示单元并通过指示单元执行。采集模块10与判断模块20电连接，判断模块20还与执行模块30电连接。

具体的，采集模块10包括加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪和速度传感器，当然，由于采集模块10还用于根据姿态参数生成姿态属性信息，因此采集模块10当中还有处理芯片。判断模块20也采用微处理器，处理芯片和微处理器采用计算机处理领域常用的芯片，例如Intel公司的Bloomfield芯片，甚至早期的80486微处理器、8086微处理器等。采集模块10与判断模块20连接，具体地，加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪和速度传感器均分别与判断模块20连接。此处所描述的元器件以及连接关系并不表明所有元器件设置在同一特定物理空间内，例如采集模块10可制作成臂带或者手环，将各元器件放置在臂带或者手环当中，将判断模块20可以设置在臂带或手环内，也可设置在自行车的码表内，而执行模块30通常设置在自行车上，通过无线通信的方式将采集模块10、判断模块20和执行模块30连接，这种无线通信方式之一是蓝牙通信，还可采用NFC。另外，采集模块10中还包括低通滤波器，用于对加速度数据和电子陀螺仪数据进行低通滤波处理。优选的，判断模块20中还设有计时器，而指示单元包括一对转向指示灯，具体地，转向指示灯可分别安装在自行车的车把两侧，因此本发明提供的骑行姿势识别应用装置的设备较为简单，容易安装到自行车上供骑行者使用，良好改善骑行者的用户体验。

基于计算机系统的思想，本发明相应提供一种骑行姿势识别设备，包括处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为执行前文描述的步骤S100～步骤S300，前文已详细描述，在此不再重复说明。

上述实施例阐明的装置或模块，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机，计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。

本领域内的技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于服务端设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种骑行姿势识别方法，适于在计算设备中执行，其特征在于，该方法包括：

获取姿态参数，根据所述姿态参数生成姿态属性信息；

判断到所述姿态属性信息与预设动作信息相同，生成控制指令信息；

发送所述控制指令信息到指示单元并通过所述指示单元执行。

2.根据权利要求1所述的骑行姿势识别方法，其特征在于，所述姿态参数具体包括：加速度数据、角速度数据、电子罗盘数据和速度数据。

3.根据权利要求2所述的骑行姿势识别方法，其特征在于，所述根据所述姿态参数生成姿态属性信息的步骤具体包括：

根据所述角速度数据和所述速度数据，并依据公式S＝A_xS₁+B_xS₂，和 得到姿态属性信息中的修正后空间位移S，其中A_x与B_x为已知修正系数，S₁为加速度传感器检测的空间位移被速度数据修正的值，S₂为陀螺仪的空间位移，S_a表示加速度数据中的位移参量，S_c表示速度数据中的位移参量。

4.根据权利要求1所述的骑行姿势识别方法，其特征在于，所述根据所述姿态参数生成姿态属性信息的过程中还包括，将所述姿态参数进行低通滤波处理。

5.根据权利要求2所述的骑行姿势识别方法，其特征在于，所述发送所述控制指令信息到指示单元并通过所述指示单元执行的步骤还包括：

计量所述指示单元执行所述控制指令信息的工作时间，判断到所述工作时间超过预设时间，停止执行所述控制指令信息；或

分析所述电子罗盘数据，判断到所述电子罗盘数据为预设罗盘数据，停止执行所述控制指令信息。

6.一种骑行姿势识别应用装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于获取姿态参数，根据所述姿态参数生成姿态属性信息；

判断模块，用于判断到所述姿态属性信息与预设动作信息相同，生成控制指令信息；

执行模块，用于发送所述控制指令信息到指示单元并通过所述指示单元执行；

所述采集模块与所述判断模块电连接，所述判断模块还与所述执行模块电连接。

7.根据权利要求6所述的骑行姿势识别应用装置，其特征在于，所述采集模块包括加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪和速度传感器；所述判断模块采用微处理器；所述加速度传感器、电子罗盘、陀螺仪和速度传感器均分别与所述判断模块连接。

8.根据权利要求6所述的骑行姿势识别应用装置，其特征在于，所述采集模块中还包括低通滤波器。

9.根据权利要求6所述的骑行姿势识别应用装置，其特征在于，所述判断模块中还设有计时器；所述指示单元包括一对转向指示灯。

10.一种骑行姿势识别设备，其特征在于，包括处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行下列步骤：

获取姿态参数，根据所述姿态参数生成姿态属性信息；

判断到所述姿态属性信息与预设动作信息相同，生成控制指令信息；

发送所述控制指令信息到指示单元并通过所述指示单元执行。