CN110013642B - 智能石锁的运动状态确定方法、确定系统及相应装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种智能石锁、运动状态、运动能量消耗确定方法、系统，通过三轴加速度传感器获取智能石锁三个方向的加速度，进而生成加速度曲线集，根据加速度曲线集即可确定智能石锁的运动状态，或者根据能量消耗模型和从曲线集上获得的特征点的数据，即可确定运动过程中的能量消耗，本申请仅仅利用三个方向的加速度即可实现对运动轨迹的跟踪和运动效果的评价，不需要复杂的其他姿态，例如转动，扭转角等信息，在不影响处理精确度的前提下，处理过程简单，处理速度快，便于实时更新运动信息。
Description
技术领域
本申请涉及运动姿态处理技术领域，更具体的，涉及一种智能石锁、运动状态、运动能量消耗确定方法、系统、电子设备及可读介质。
背景技术
石锁运动是一项力量与技巧完美结合的运动，相比于太极拳等传统锻炼方式，它还能增加人的肌肉力量，通过人体运动和姿势变化，能使大小肌肉群、颈椎、肩、腰、手等各处得到很好的锻炼，但是目前尚未出现有关石锁运动的轨迹解析方法或者运动姿态的确定方法，无法对石锁运动的运动效果进行跟踪。
发明内容
为了解决目前尚未出现有关石锁运动的轨迹解析方法或者运动姿态的确定方法，无法对石锁运动的运动效果进行跟踪的问题，本申请提供一种智能石锁、运动状态、运动能量消耗确定方法、系统、电子设备及可读介质，通过三轴加速度传感器获取智能石锁三个方向的加速度，进而生成加速度曲线集，根据加速度曲线集即可确定智能石锁的运动状态，或者根据能量消耗模型和从曲线集上获得的特征点的数据，即可确定运动过程中的能量消耗，本申请仅仅利用三个方向的加速度即可实现对运动轨迹的跟踪和运动效果的评价，不需要复杂的其他姿态，例如转动，扭转角等信息，在不影响处理精确度的前提下，处理过程简单，处理速度快，便于实时更新运动信息。
本发明第一方面实施例提供一种智能石锁的运动状态确定方法，包括：
获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集；所述加速度通过固定在所述智能石锁上的三轴加速度传感器采集得到，所述加速度曲线集包括三个加速度曲线；
根据所述加速度曲线集确定所述智能石锁的运动状态，所述运动状态包括运动姿态和竖直上抛的运动轨迹。
在某些实施例中，确定所述智能石锁的运动轨迹，包括：
从所述加速度曲线集中选取出符合预设条件的一个加速度曲线，所述预设条件为包括至少一个斜率波动处于设定范围并且加速度大于设定阈值的区间；
从符合预设条件的加速度曲线中获取所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点；其中所述抛出时间点为该加速度曲线中的加速度值首次为零的时间点，所述接回时间点为位于所述抛出时间点之后并且在加速度曲线集中斜率首次小于零的时间点；
计算所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点之间的时差，进而确定出每次抛接的滞空时长；
根据每次抛接的抛出时间点、接回时间点以及滞空时长，生成智能石锁在每次抛接中竖直上抛的运动轨迹。
在某些实施例中，所述符合预设条件的加速度曲线对应所述三轴加速度传感器的采集方向为所述智能石锁的旋转方向；
确定所述智能石锁的运动姿态，包括：
根据所述符合预设条件的加速度曲线中的每个所述滞空时长以及所述智能石锁在其旋转方向上的旋转半径，确定每次抛接过程中所述智能石锁的旋转角度；
根据每次抛接过程中所述智能石锁的旋转方向、旋转角度、抛出时间点和接回时间点，生成所述智能石锁旋转角度与抛出时间点与接回时间点之间的每一时刻的对应关系；
根据所述对应关系确定所述智能石锁在每次抛接中的任一时刻的运动姿态。
本发明第二方面实施例提供一种智能石锁的运动能量消耗确定方法，包括：
获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集；所述加速度通过固定在所述智能石锁上的三轴加速度传感器采集得到，所述加速度曲线集包括三个加速度曲线；
基于所述加速度曲线集，获取所述智能石锁每次抛接中的最大抛力加速度和最大接力加速度；
基于预设的能量消耗模型，根据所述智能石锁的质量、每次抛接过程中的最大抛力加速度和最大接力加速度，确定每次抛接过程中的能量消耗；所述能量消耗模型包括所述智能石锁的质量、每次抛接中的最大抛力加速度和最大接力加速度与所述能量消耗的对应关系。
在某些实施例中，所述方法还包括：
根据历史试验数据库中的每次抛接中能量消耗量、最大抛力加速度以及最大接力加速度，确定所述对应关系；其中，所述能量消耗量通过计算每次抛接过程中呼出气体二氧化碳含量确定；
根据所述对应关系建立所述能量消耗模型。
在某些实施例中，所述基于所述加速度曲线集，获取所述智能石锁每次抛接中的最大抛力加速度和最大接力加速度，包括：
从所述加速度曲线集中选取出符合预设条件的一个加速度曲线，所述预设条件为包括至少一个斜率波动处于设定范围并且加速度大于设定阈值的区间；
从符合预设条件的加速度曲线中获取所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点；其中所述抛出时间点为该加速度曲线中的加速度值首次为零的时间点，所述接回时间点为位于所述抛出时间点之后并且在加速度曲线集中斜率首次小于零的时间点；
根据每次抛接对应的所述抛出时间点和接回时间点，确定每次抛接的最大抛力加速度和最大接力加速度。
在某些实施例中，所述根据每次抛接对应的所述抛出时间点和接回时间点，确定每次抛接的最大抛力加速度和最大接力加速度，包括：
针对每个抛出时间点，获取位于所述抛出时间点之前并与其距离第一预设时长的第一时间点，所述第一时间点对应的三个加速度共同形成对应所述抛出时间点的最大抛力加速度；
针对每个接回时间点，获取位于所述接回时间点之后并与其距离第二预设时长的第二时间点，所述第二时间点对应的三个加速度共同形成对应所述接回时间点的所述最大接力加速度。
本发明第三方面实施例提供一种智能石锁的运动状态确定系统，包括：
加速度曲线集生成模块，获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集；所述加速度通过固定在所述智能石锁上的三轴加速度传感器采集得到，所述加速度曲线集包括三个加速度曲线；
运动状态确定模块，根据所述加速度曲线集确定所述智能石锁的运动状态，所述运动状态包括运动姿态和竖直上抛的运动轨迹。
在某些实施例中，所述运动状态确定模块包括运动姿态确定单元和运动轨迹确定单元；所述运动轨迹确定单元包括：
加速度曲线选取单元，从所述加速度曲线集中选取出符合预设条件的一个加速度曲线，所述预设条件为包括至少一个斜率波动处于设定范围并且加速度大于设定阈值的区间；
抛接时间点获取单元，从符合预设条件的加速度曲线中获取所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点；其中所述抛出时间点为该加速度曲线中的加速度值首次为零的时间点，所述接回时间点为位于所述抛出时间点之后并且在加速度曲线集中斜率首次小于零的时间点；
滞空时长确定单元，计算所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点之间的时差，进而确定出每次抛接的滞空时长；
运动轨迹生成单元，根据每次抛接的抛出时间点、接回时间点以及滞空时长，生成智能石锁在每次抛接中竖直上抛的运动轨迹。
在某些实施例中，所述符合预设条件的加速度曲线对应所述三轴加速度传感器的采集方向为所述智能石锁的旋转方向；
所述运动姿态确定单元包括：
旋转方向和角度确定单元，根据所述符合预设条件的加速度曲线中的每个所述滞空时长以及所述智能石锁在其旋转方向上的旋转半径，确定每次抛接过程中所述智能石锁的旋转角度；
任一时刻对应关系确定单元，根据每次抛接过程中所述智能石锁的旋转方向、旋转角度、抛出时间点和接回时间点，生成所述智能石锁旋转角度与抛出时间点与接回时间点之间的每一时刻的对应关系；
任一时刻运动姿态确定单元，根据所述对应关系确定所述智能石锁在每次抛接中的任一时刻的运动姿态。
本发明第四方面实施例提供一种智能石锁的运动能量消耗确定系统，包括：
加速度获取模块，获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集；所述加速度通过固定在所述智能石锁上的三轴加速度传感器采集得到，所述加速度曲线集包括三个加速度曲线；
最大抛接力加速度获取模块，基于所述加速度曲线集，获取所述智能石锁每次抛接中的最大抛力加速度和最大接力加速度；
能量消耗确定模块，基于预设的能量消耗模型，根据所述智能石锁的质量、每次抛接过程中的最大抛力加速度和最大接力加速度，确定每次抛接过程中的能量消耗；所述能量消耗模型包括所述智能石锁的质量、每次抛接中的最大抛力加速度和最大接力加速度与所述能量消耗的对应关系。
在某些实施例中，还包括：
对应关系确定模块，根据历史试验数据库中的每次抛接中能量消耗量、最大抛力加速度以及最大接力加速度，确定所述对应关系；其中，所述能量消耗量通过计算每次抛接过程中呼出气体二氧化碳含量确定；
模型建立模块，根据所述对应关系建立所述能量消耗模型。
在某些实施例中，最大抛接力加速度获取模块，包括：
加速度曲线选取单元，从所述加速度曲线集中选取出符合预设条件的一个加速度曲线，所述预设条件为包括至少一个斜率波动处于设定范围并且加速度大于设定阈值的区间；
抛接时间点获取单元，从符合预设条件的加速度曲线中获取所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点；其中所述抛出时间点为该加速度曲线中的加速度值首次为零的时间点，所述接回时间点为位于所述抛出时间点之后并且在加速度曲线集中斜率首次小于零的时间点；
最大抛接力加速度确定单元，根据每次抛接对应的所述抛出时间点和接回时间点，确定每次抛接的最大抛力加速度和最大接力加速度。
在某些实施例中，最大抛接力加速度确定单元包括：
最大抛力加速度确定单元，针对每个抛出时间点，获取位于所述抛出时间点之前并与其距离第一预设时长的第一时间点，所述第一时间点对应的三个加速度共同形成对应所述抛出时间点的最大抛力加速度；
最大接力加速度确定单元，针对每个接回时间点，获取位于所述接回时间点之后并与其距离第二预设时长的第二时间点，所述第二时间点对应的三个加速度共同形成对应所述接回时间点的所述最大接力加速度。
本发明第五方面实施例提供一种智能石锁，包括：
本体；以及
设置在所述本体上的三轴传感器和通讯模块；
其中所述通讯模块用于将所述三轴传感器采集的加速度传输至上位机，以使所述上位机根据所述加速度生成加速度曲线集，并基于所述加速度曲线集确定所述智能石锁的运动状态和/或运动能量消耗量。
本发明第六方面实施例提供一种智能石锁运动交互系统，包括：
智能石锁，其上设置有三轴传感器和通讯模块，所述三轴传感器用于采集所述智能石锁运动过程中的加速度；
上位机，通过所述通讯模块获取所述加速度，生成加速度曲线集，并基于所述加速度曲线集确定所述智能石锁的运动状态和/或运动能量消耗量。
本发明第七方面实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的方法的步骤。
本发明第八方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
本发明的有益效果如下：
本申请提供一种智能石锁、运动状态确定、运动能量消耗确定方法、系统、电子设备及可读介质，通过三轴加速度传感器获取智能石锁三个方向的加速度，进而生成加速度曲线集，根据加速度曲线集即可确定智能石锁的运动状态，或者根据能量消耗模型和从曲线集上获得的特征点的数据，即可确定运动过程中的能量消耗，本申请仅仅利用三个方向的加速度即可实现对运动轨迹的跟踪和运动效果的评价，不需要复杂的其他姿态，例如转动，扭转角等信息，在不影响处理精确度的前提下，处理过程简单，处理速度快，便于实时更新运动信息。
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示出本发明实施例中一种智能石锁的运动状态确定方法流程示意图。
图2示出本发明实施例中运动轨迹的确定步骤的具体流程示意图。
图3示出本发明实施例中三轴加速度传感器的示意图。
图4示出本发明实施例中加速度曲线集的示意图。
图5示出本发明实施例中运动姿态的确定步骤示意图。
图6示出本发明实施例中一种智能石锁的运动能量消耗确定方法流程示意图。
图7示出本发明实施例中一种智能石锁的运动能量消耗确定方法进一步包括的方法流程示意图。
图8示出本发明实施例中图6中步骤S202的具体流程示意图。
图9示出本发明实施例中图8中步骤S223的具体流程示意图。
图10示出本发明实施例中一种智能石锁的运动状态确定系统结构示意图。
图11示出本发明实施例中运动轨迹确定单元120-b的结构示意图。
图12示出本发明实施例中运动姿态确定单元120-a的结构示意图。
图13示出本发明实施例中一种智能石锁的运动能量消耗确定系统结构示意图之一。
图14示出本发明实施例中一种智能石锁的运动能量消耗确定系统结构示意图之二。
图15示出图13中最大抛接力加速度获取模块202的具体结构示意图。
图16示出图15中最大抛接力加速度确定单元223的具体结构示意图。
图17示出本发明实施例中一种智能石锁交互系统的结构示意图。
图18示出适于用来实现本申请实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
本申请第一方面实施例提供一种智能石锁的运动状态确定方法，如图1所述，包括：
S101：获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集；所述加速度通过固定在所述智能石锁上的三轴加速度传感器采集得到，所述加速度曲线集包括三个加速度曲线。
S102：根据所述加速度曲线集确定所述智能石锁的运动状态，所述运动状态包括运动姿态和竖直上抛的运动轨迹。
本方面通过三轴加速度传感器获取智能石锁三个方向的加速度，进而生成加速度曲线集，根据加速度曲线集即可确定智能石锁的运动状态，本申请仅仅利用三个方向的加速度即可实现对运动轨迹的跟踪和运动效果的评价，不需要复杂的其他姿态，例如转动，扭转角等信息，在不影响处理精确度的前提下，处理过程简单，处理速度快，便于实时更新运动信息。
下面对本方面的具体步骤作详细说明。
由于智能石锁在运动过程中的可能发生旋转等动作，智能石锁的长度、宽度及高度方向相对于静止坐标系是不断变化的。三轴传感器的优势在于，通过将三轴与智能石锁完全对应，这样可以规避智能石锁在运动过程中不断变化的影响因素。
在一实施例中，为了方便观察和记录和后续的数据处理，三轴传感器可以设置在一个合适的位置，其x轴对应智能石锁的长度方向，y轴对应智能石锁的宽度方向，z轴对应智能石锁的高度方向，这样三轴传感器测出的数据分别包括所述智能石锁的长度方向加速度、宽度方向加速度以及高度方向加速度，所述加速度曲线集包括长度方向加速度曲线、宽度方向加速度曲线以及高度方向加速度曲线。
当然，在其他实施例中，即使三轴传感器的三个轴的方向与上述长度、宽度以及高度方向不一致，也可以通过计算其在长度、宽度以及高度方向上的分量的方式，确定智能石锁长度、宽度以及高度方向的加速度，本申请不限于此。
陀螺仪等可以表征姿态的传感器虽然更为先进，但计算处理量大，处理时间长，不利于实时更新运动信息。
本申请基于智能石锁是一个标准的偏心体的特性：即偏心体在滞空旋转时，旋转速度几乎不变，其误差可以忽略。进而在仅仅只有三轴加速度数据的情况下，即可利用现有的运动轨迹算法等生成运动轨迹。
在一些具体实施例中，如图2所示，步骤S102中的运动轨迹的确定步骤包括：
S121-a：从所述加速度曲线集中选取出符合预设条件的一个加速度曲线，所述预设条件为包括至少一个斜率波动处于设定范围并且加速度大于设定阈值的区间；
S122-a：从符合预设条件的加速度曲线中获取所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点；其中所述抛出时间点为该加速度曲线中的加速度值首次为零的时间点，所述接回时间点为位于所述抛出时间点之后并且在加速度曲线集中斜率首次小于零的时间点；
S123-a：计算所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点之间的时差，进而确定出每次抛接的滞空时长；
S124-a：根据每次抛接的抛出时间点、接回时间点以及滞空时长，生成智能石锁在每次抛接中竖直上抛的运动轨迹。
本实施例中，符合预设条件的加速度曲线为包括至少一个斜率波动处于设定范围并且加速度大于设定阈值的区间的加速度曲线(即后续实施例中的滞空时长)，例如图4中的z轴方向加速度曲线为该符合预设条件的加速度曲线。
以图4为示例，z轴加速度曲线对应的是智能石锁高度方向。抛出时间点是用户将智能石锁抛出时(即智能石锁从用户手中脱手)的时间点，在智能石锁尚未抛出时，用户将智能石锁由低点向高点拉起，而智能石锁的高度方向垂直于智能石锁的手把，因此当用户拉起时，对应的高度方向的加速度大于重力加速度(加速度向上)，当智能石锁脱手时，用户提供的力消失，此时在智能石锁高度方向上的加速度为重力加速度。
如图3所示，三轴加速度传感器分别可以检测x、y及z轴方向的加速度，其自身的物理实现方式在此不予赘述，可以理解的是芯片内部有一个真空区域，感应器件即处于该区域，其通过惯性力作用引起电压变化，并通过内部的ADC给出量化数值。理想状态下，在静止的状态下，传感器一定受到重力以及与重力相反的反作用力，因此有一个轴的数据是1g(9.8m/s)。当然，实际状态下，测得的数据可能并非为0，而是趋近于0的细微数值。
由于在抛出过程中，石锁发生旋转时，会产生离心力，例如围绕智能石锁的高度方向(对应三轴加速度传感器的Z轴方向)所在的轴进行旋转时，相当于三轴加速度传感器在智能石锁长度和宽度方向的其受到的离心力总是指向y轴方向，即此时加速度传感器检测智能石锁的宽度方向具有加速度，对应的宽度方向的加速度曲线上的值在滞空时间内为大于0的值，而智能石锁的长度方向和高度方向上的加速度近似为零。
在一些具体实施例中，为了避免混乱，可以通过三轴加速度传感器的设置，使得当围绕智能石锁的高度方向所在的轴进行旋转时，三轴加速度显示对应z轴方向具有加速度数值。
具体的，如图4所示，从图中可以看出，图中标出抛点(即抛出时间点)和接点(接回时间点)，当用户提起智能石锁后，三轴加速度对应z轴方向具有加速度数值，因此所述抛出时间点为高度方向加速度曲线中的加速度值首次为零的时间点(三轴加速度在失重情况下数值为零或者近似为零)。当用户接回智能石锁时，瞬间产生一个与重力相反的阻力，因此加速度瞬间降低，即接回时间点为所述高度方向加速度曲线中位于所述抛出时间点之后并且斜率首次小于零的时间点。
在一个实施例中，所述符合预设条件的加速度曲线对应所述三轴加速度传感器的采集方向为所述智能石锁的旋转方向，如图5所示，步骤S102中确定所述智能石锁的运动姿态的步骤具体包括：
S121-b：根据所述符合预设条件的加速度曲线中的每个所述滞空时长以及所述智能石锁在其旋转方向上的旋转半径，确定每次抛接过程中所述智能石锁的旋转角度；
S122-b：根据每次抛接过程中所述智能石锁的旋转方向、旋转角度、抛出时间点和接回时间点，生成所述智能石锁旋转角度与抛出时间点与接回时间点之间的每一时刻的对应关系；
S123-b：根据所述对应关系确定所述智能石锁在每次抛接中的任一时刻的运动姿态。
由于智能石锁的偏心体特性，智能石锁在旋转过程中的转动速度值几乎不变，这样其仅仅具有改变方向的加速度(向心加速度)，也即其转动的角度与时间呈正比，本申请利用这样的特性，生成所述智能石锁旋转角度与抛出时间点与接回时间点之间的每一时刻的对应关系，进而可以根据该对应关系确定任意时刻的姿态。
具体的，例如图4中示出z轴加速度曲线在滞空时间内具有加速度值，因此可以确定该旋转轴为z轴，通过下述计算公式进行计算即可获得每次抛接过程中所述智能石锁的旋转角度。
通常旋转角度
是360度的倍数。即0度、360度、720度…。从上述公式中只要简单的计算a×t的值就可判断出石锁空中旋转的度数是0、360、720。
进一步的，由于智能石锁是偏心体，因此旋转速度是匀速旋转，因此当知晓旋转方向和旋转角度时，即可以通过计算得到每一时刻的具体姿态，例如如图4中，在滞空后1s内，通过上述计算可以知晓智能石锁以Z轴为旋转轴转动了一定的角度，即精确确定出智能石锁在空中的具体状态。
在一些具体实施例中，竖直上抛的运动轨迹与滞空时间具有对应关系，即可以知晓任意时刻的智能石锁所处的位置，结合任意时刻的姿态，可以通过合适的方式将之在计算机中模拟出完整的运动状态，可以以可视化的方式“重现”智能石锁的运动状态，便于后期的动作修正以及打分评估等。
通过上述实施例可以知晓，本申请第一方面提供的智能石锁的运动状态确定方法，通过三轴加速度传感器获取智能石锁三个方向的加速度，进而生成加速度曲线集，根据加速度曲线集即可确定智能石锁的运动状态，本申请仅仅利用三个方向的加速度即可实现对运动轨迹的跟踪和运动效果的评价，不需要复杂的其他姿态，例如转动，扭转角等信息，在不影响处理精确度的前提下，处理过程简单，处理速度快，便于实时更新运动信息。
本申请第二方面还提供一种运动能量消耗确定方法，如图6所示，包括：
S201：获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集；所述加速度通过固定在所述智能石锁上的三轴加速度传感器采集得到，所述加速度曲线集包括三个加速度曲线；
S202：基于所述加速度曲线集，获取所述智能石锁每次抛接中的最大抛力加速度和最大接力加速度；
S203：基于预设的能量消耗模型，根据所述智能石锁的质量、每次抛接过程中的最大抛力加速度和最大接力加速度，确定每次抛接过程中的能量消耗；所述能量消耗模型包括所述智能石锁的质量、每次抛接中的最大抛力加速度和最大接力加速度与所述能量消耗的对应关系。
具体的，在一些实施例中，本发明还包括建立能量消耗模型的步骤，即如图7所示，具体包括：
S001：根据历史试验数据库中的每次抛接中能量消耗量、最大抛力加速度以及最大接力加速度，确定所述对应关系；其中，所述能量消耗量通过计算每次抛接过程中呼出气体二氧化碳含量确定；
S002：根据所述对应关系建立所述能量消耗模型。
用户抛接智能石锁时的能量消耗主要根据最大抛接力时产生的近似消耗，由于该时刻产生的消耗最大，其他时刻产生的能量消耗较小，因此可以在拟合中消除其他时刻的影响，产生的能量消耗为健身、锻炼提供了精确的数据支持。
历史试验数据库中的抛接能量消耗数据主要通过气体分析仪分析人体运动后产生的二氧化碳的含量计算得到，由于二氧化碳的排出量与人体的能量代谢呈正相关关系，因此确定出运动时间内的二氧化碳的含量，减去人体不运动时的二氧化碳含量，即可获得由于运动导致的能量消耗。
能量消耗模型可以是神经网络模型，可以通过历史试验数据库形成训练集对该模型进行训练，例如以最大抛力加速度、最大接力加速度、分析仪获得的能量消耗量作为训练数据，训练完成的能量消耗模型输入最大抛力加速度和最大接力加速度后，即可输出能量消耗量。
在一实施例中，如图8中所示出的，步骤S202具体包括：
S221：从所述加速度曲线集中选取出符合预设条件的一个加速度曲线，所述预设条件为包括至少一个斜率波动处于设定范围并且加速度大于设定阈值的区间；
S222：从符合预设条件的加速度曲线中获取所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点；其中所述抛出时间点为该加速度曲线中的加速度值首次为零的时间点，所述接回时间点为位于所述抛出时间点之后并且在加速度曲线集中斜率首次小于零的时间点；
S223：根据每次抛接对应的所述抛出时间点和接回时间点，确定每次抛接的最大抛力加速度和最大接力加速度。
进一步的，如图9所示，在步骤S223具体包括：
S223-a：针对每个抛出时间点，获取位于所述抛出时间点之前并与其距离第一预设时长的第一时间点，所述第一时间点对应的三个加速度共同形成对应所述抛出时间点的最大抛力加速度；
S223-b：针对每个接回时间点，获取位于所述接回时间点之后并与其距离第二预设时长的第二时间点，所述第二时间点对应的三个加速度共同形成对应所述接回时间点的所述最大接力加速度。
第一预设时长与第二预设时长可以相同或不同，例如可以均为0.5s，也可以为0.5s和1s，本申请不限于此。
通过上述实施例可以知晓，本申请第二方面提供的智能石锁的运动能量消耗确定方法，通过三轴加速度传感器获取智能石锁三个方向的加速度，进而生成加速度曲线集，根据能量消耗模型和从曲线集上获得的特征点的数据，即可确定运动过程中的能量消耗，便于对用户运动效果进行评价，为健身和断裂提供精确的数据支持。
进一步的，由于可以确定出运动轨迹和运动姿态以及能量消耗，可以对用户运动进行评价，例如针对单一动作，分值分三个部分：基本分、技术分、难度分。基本分体现动作的一致性和稳定性。通过差分方法计算石锁空中飞行姿态和轨迹的主要特征值。差分越小分值越高。技术分是看动作是完成了所要求的空中旋转度数和旋转方向。石锁抛的越高难度越大。难度分由抛的高度决定。这样既可自动地为用户进行打分，通过app等在线匹配出对手，在线比赛等。
基于与上述实施例相同的技术构思，本申请第三方面提供一种智能石锁的运动状态确定系统，如图10所示，包括：
加速度曲线集生成模块101，获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集；所述加速度通过固定在所述智能石锁上的三轴加速度传感器采集得到，所述加速度曲线集包括三个加速度曲线；
运动状态确定模块102，根据所述加速度曲线集确定所述智能石锁的运动状态，所述运动状态包括运动姿态和竖直上抛的运动轨迹。
本方面通过三轴加速度传感器获取智能石锁三个方向的加速度，进而生成加速度曲线集，根据加速度曲线集即可确定智能石锁的运动状态，本申请仅仅利用三个方向的加速度即可实现对运动轨迹的跟踪和运动效果的评价，不需要复杂的其他姿态，例如转动，扭转角等信息，在不影响处理精确度的前提下，处理过程简单，处理速度快，便于实时更新运动信息。
基于上述相同的技术构思，在一具体实施例中，所述运动状态确定模块102包括运动姿态确定单元120-a和运动轨迹确定单元120-b；如图11，所述运动轨迹确定单元120-b包括：
加速度曲线选取单元121-b，从所述加速度曲线集中选取出符合预设条件的一个加速度曲线，所述预设条件为包括至少一个斜率波动处于设定范围并且加速度大于设定阈值的区间；
抛接时间点获取单元122-b，从符合预设条件的加速度曲线中获取所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点；其中所述抛出时间点为该加速度曲线中的加速度值首次为零的时间点，所述接回时间点为位于所述抛出时间点之后并且在加速度曲线集中斜率首次小于零的时间点；
滞空时长确定单元123-b，计算所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点之间的时差，进而确定出每次抛接的滞空时长；
运动轨迹生成单元124-b，根据每次抛接的抛出时间点、接回时间点以及滞空时长，生成智能石锁在每次抛接中竖直上抛的运动轨迹。
进一步的，在一具体实施例中，如图12，所述运动姿态确定单元120-a包括：
旋转方向和角度确定单元121-a，根据所述符合预设条件的加速度曲线中的每个所述滞空时长以及所述智能石锁在其旋转方向上的旋转半径，确定每次抛接过程中所述智能石锁的旋转角度；
任一时刻对应关系确定单元122-a，根据每次抛接过程中所述智能石锁的旋转方向、旋转角度、抛出时间点和接回时间点，生成所述智能石锁旋转角度与抛出时间点与接回时间点之间的每一时刻的对应关系；
任一时刻运动姿态确定单元123-a，根据所述对应关系确定所述智能石锁在每次抛接中的任一时刻的运动姿态。
基于与上述方法实施例相同的技术构思，本申请第四方面提供一种智能石锁的运动能量消耗确定系统，如图13所示，包括：
加速度获取模块201，获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集；所述加速度通过固定在所述智能石锁上的三轴加速度传感器采集得到，所述加速度曲线集包括三个加速度曲线；
最大抛接力加速度获取模块202，基于所述加速度曲线集，获取所述智能石锁每次抛接中的最大抛力加速度和最大接力加速度；
能量消耗确定模块203，基于预设的能量消耗模型，根据所述智能石锁的质量、每次抛接过程中的最大抛力加速度和最大接力加速度，确定每次抛接过程中的能量消耗；所述能量消耗模型包括所述智能石锁的质量、每次抛接中的最大抛力加速度和最大接力加速度与所述能量消耗的对应关系。
基于与上述实施例相同的技术构思，一具体实施例中，如图14所示，所述系统还包括：
对应关系确定模块001，根据历史试验数据库中的每次抛接中能量消耗量、最大抛力加速度以及最大接力加速度，确定所述对应关系；其中，所述能量消耗量通过计算每次抛接过程中呼出气体二氧化碳含量确定；
模型建立模块002，根据所述对应关系建立所述能量消耗模型。
一具体实施例中，如图15所示，最大抛接力加速度获取模块202，包括：
加速度曲线选取单元221，从所述加速度曲线集中选取出符合预设条件的一个加速度曲线，所述预设条件为包括至少一个斜率波动处于设定范围并且加速度大于设定阈值的区间；
抛接时间点获取单元222，从符合预设条件的加速度曲线中获取所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点；其中所述抛出时间点为该加速度曲线中的加速度值首次为零的时间点，所述接回时间点为位于所述抛出时间点之后并且在加速度曲线集中斜率首次小于零的时间点；
最大抛接力加速度确定单元223，根据每次抛接对应的所述抛出时间点和接回时间点，确定每次抛接的最大抛力加速度和最大接力加速度。
基于相同的发明构思，如图16所示，最大抛接力加速度确定单元223包括：
最大抛力加速度确定单元223-a，针对每个抛出时间点，获取位于所述抛出时间点之前并与其距离第一预设时长的第一时间点，所述第一时间点对应的三个加速度共同形成对应所述抛出时间点的最大抛力加速度；
最大接力加速度确定单元223-b，针对每个接回时间点，获取位于所述接回时间点之后并与其距离第二预设时长的第二时间点，所述第二时间点对应的三个加速度共同形成对应所述接回时间点的所述最大接力加速度。
可以知晓，本申请第四方面提供的智能石锁的运动能量消耗确定方法，通过三轴加速度传感器获取智能石锁三个方向的加速度，进而生成加速度曲线集，根据能量消耗模型和从曲线集上获得的特征点的数据，即可确定运动过程中的能量消耗，便于对用户运动效果进行评价，为健身和断裂提供精确的数据支持。
进一步的，本申请第五方面还提供一种智能石锁，如图17所示，具体包括：本体1；以及设置在所述本体上的三轴传感器2和通讯模块3；其中所述通讯模块3用于将所述三轴传感器采集的加速度传输至上位机，以使所述上位机根据所述加速度生成加速度曲线集，并基于所述加速度曲线集确定所述智能石锁的运动状态。
本方面的智能石锁，通过设置三轴传感器和通讯模块，可以实时将加速度传输给上位机，进而使所述上位机根据所述加速度生成加速度曲线集，并基于所述加速度曲线集确定所述智能石锁的运动状态和运动能量消耗量。
进一步的，本申请第六方面还提供一种智能石锁运动交互系统，如图17所示，包括：
智能石锁1，其上设置有三轴传感器2和通讯模块3，所述三轴传感器2用于采集所述智能石锁运动过程中的加速度；
上位机4，通过所述通讯模块3获取所述加速度，生成加速度曲线集，并基于所述加速度曲线集确定所述智能石锁的运动状态和/或运动能量消耗量。
本方面的智能石锁运动交互系统，通过三轴加速度传感器获取智能石锁三个方向的加速度，进而生成加速度曲线集，根据加速度曲线集即可确定智能石锁的运动状态，或者根据能量消耗模型和从曲线集上获得的特征点的数据，即可确定运动过程中的能量消耗，本申请仅仅利用三个方向的加速度即可实现对运动轨迹的跟踪和运动效果的评价，不需要复杂的其他姿态，例如转动，扭转角等信息，在不影响处理精确度的前提下，处理过程简单，处理速度快，便于实时更新运动信息。
本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式，参见图18，所述电子设备具体包括如下内容：
处理器(processor)601、存储器(memory)602、通信接口(CommunicationsInterface)603和总线604；
其中，所述处理器601、存储器602、通信接口603通过所述总线604完成相互间的通信；
所述处理器601用于调用所述存储器602中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中的方法中的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
S101：获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集。
S102：根据所述加速度曲线集确定所述智能石锁的运动状态，所述运动状态包括运动姿态和竖直上抛的运动轨迹。或者，
S201：获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集。
S202：基于所述加速度曲线集，获取所述智能石锁每次抛接中的最大抛力加速度和最大接力加速度。
S203：基于预设的能量消耗模型，根据所述智能石锁的质量、每次抛接过程中的最大抛力加速度和最大接力加速度，确定每次抛接过程中的能量消耗。
从上述描述可知，本申请提供的电子设备，通过三轴加速度传感器获取智能石锁三个方向的加速度，进而生成加速度曲线集，根据加速度曲线集即可确定智能石锁的运动状态，或者根据能量消耗模型和从曲线集上获得的特征点的数据，即可确定运动过程中的能量消耗，本申请仅仅利用三个方向的加速度即可实现对运动轨迹的跟踪和运动效果的评价，不需要复杂的其他姿态，例如转动，扭转角等信息，在不影响处理精确度的前提下，处理过程简单，处理速度快，便于实时更新运动信息。
本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
S101：获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集。
S102：根据所述加速度曲线集确定所述智能石锁的运动状态，所述运动状态包括运动姿态和竖直上抛的运动轨迹。或者，
S201：获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集。
S202：基于所述加速度曲线集，获取所述智能石锁每次抛接中的最大抛力加速度和最大接力加速度。
S203：基于预设的能量消耗模型，根据所述智能石锁的质量、每次抛接过程中的最大抛力加速度和最大接力加速度，确定每次抛接过程中的能量消耗。
从上述描述可知，本申请提供的计算机可读存储介质，通通过三轴加速度传感器获取智能石锁三个方向的加速度，进而生成加速度曲线集，根据加速度曲线集即可确定智能石锁的运动状态，或者根据能量消耗模型和从曲线集上获得的特征点的数据，即可确定运动过程中的能量消耗，本申请仅仅利用三个方向的加速度即可实现对运动轨迹的跟踪和运动效果的评价，不需要复杂的其他姿态，例如转动，扭转角等信息，在不影响处理精确度的前提下，处理过程简单，处理速度快，便于实时更新运动信息。
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，对于硬件+程序类实施例而言，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。虽然本说明书实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。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、产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、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生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装置。本领域技术人员应明白，本说明书的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。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，对于系统实施例而言，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。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。
Claims (4)
1.一种智能石锁的运动状态确定方法，其特征在于，包括：
获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集；所述加速度通过固定在所述智能石锁上的三轴加速度传感器采集得到，所述加速度曲线集包括三个加速度曲线；
根据所述加速度曲线集确定所述智能石锁的运动状态，所述运动状态包括运动姿态和竖直上抛的运动轨迹；
其中，确定所述智能石锁的运动轨迹，包括：
从所述加速度曲线集中选取出符合预设条件的一个加速度曲线，所述预设条件为包括至少一个斜率波动处于设定范围并且加速度大于设定阈值的区间；
从符合预设条件的加速度曲线中获取所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点；其中所述抛出时间点为该加速度曲线中的加速度值首次为零的时间点，所述接回时间点为位于所述抛出时间点之后并且在加速度曲线集中斜率首次小于零的时间点；
计算所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点之间的时差，进而确定出每次抛接的滞空时长；
根据每次抛接的抛出时间点、接回时间点以及滞空时长，生成智能石锁在每次抛接中竖直上抛的运动轨迹；
所述符合预设条件的加速度曲线对应所述三轴加速度传感器的采集方向为所述智能石锁的旋转方向；
确定所述智能石锁的运动姿态，包括：
根据所述符合预设条件的加速度曲线中的每个所述滞空时长以及所述智能石锁在其旋转方向上的旋转半径，确定每次抛接过程中所述智能石锁的旋转角度；
根据每次抛接过程中所述智能石锁的旋转方向、旋转角度、抛出时间点和接回时间点，生成所述智能石锁旋转角度与抛出时间点与接回时间点之间的每一时刻的对应关系；
根据所述对应关系确定所述智能石锁在每次抛接中的任一时刻的运动姿态。
2.一种智能石锁的运动状态确定系统，其特征在于，包括：
加速度曲线集生成模块，获取所述智能石锁运动过程中的加速度，并根据所述加速度生成加速度曲线集；所述加速度通过固定在所述智能石锁上的三轴加速度传感器采集得到，所述加速度曲线集包括三个加速度曲线；
运动状态确定模块，根据所述加速度曲线集确定所述智能石锁的运动状态，所述运动状态包括运动姿态和竖直上抛的运动轨迹；
其中，所述运动状态确定模块包括运动姿态确定单元和运动轨迹确定单元；所述运动轨迹确定单元包括：
加速度曲线选取单元，从所述加速度曲线集中选取出符合预设条件的一个加速度曲线，所述预设条件为包括至少一个斜率波动处于设定范围并且加速度大于设定阈值的区间；
抛接时间点获取单元，从符合预设条件的加速度曲线中获取所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点；其中所述抛出时间点为该加速度曲线中的加速度值首次为零的时间点，所述接回时间点为位于所述抛出时间点之后并且在加速度曲线集中斜率首次小于零的时间点；
滞空时长确定单元，计算所述智能石锁每次抛接对应的抛出时间点和接回时间点之间的时差，进而确定出每次抛接的滞空时长；
运动轨迹生成单元，根据每次抛接的抛出时间点、接回时间点以及滞空时长，生成智能石锁在每次抛接中竖直上抛的运动轨迹；
所述符合预设条件的加速度曲线对应所述三轴加速度传感器的采集方向为所述智能石锁的旋转方向；
所述运动姿态确定单元包括：
旋转方向和角度确定单元，根据所述符合预设条件的加速度曲线中的每个所述滞空时长以及所述智能石锁在其旋转方向上的旋转半径，确定每次抛接过程中所述智能石锁的旋转角度；
任一时刻对应关系确定单元，根据每次抛接过程中所述智能石锁的旋转方向、旋转角度、抛出时间点和接回时间点，生成所述智能石锁旋转角度与抛出时间点与接回时间点之间的每一时刻的对应关系；
任一时刻运动姿态确定单元，根据所述对应关系确定所述智能石锁在每次抛接中的任一时刻的运动姿态。
3.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1所述的方法的步骤。
4.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述的方法的步骤。
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