CN110051983B - 智能太极揉推系统及太极揉推装置的智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能健身设备技术领域，具体涉及一种智能太极揉推系统及太极揉推装置的智能控制方法。该系统包括：支撑架、转动盘、图像采集装置、人机交互装置和主控装置，采用了图像采集及处理技术，一方面，主控装置根据图像采集装置获取的图像控制人机交互装置的运行状态，节约能耗，延长装置的使用寿命，另一方面，主控装置根据图像采集装置获取的图像得到用户的运动状态信息，并根据用户的运动状态信息通过人机交互装置实时与用户交互运动指导信息，解决了现有的太极揉推装置只提供锻炼的问题，使用户能够实时监测自己的运动情况并根据运动指导信息调整自己的运动状态，利于用户的身体健康。

Description

智能太极揉推系统及太极揉推装置的智能控制方法

技术领域

本发明涉及智能健身设备技术领域，具体涉及一种智能太极揉推系统及太极揉推装置的智能控制方法。

背景技术

随着社会的发展，人们的生活节奏越来越快，对身体素质的要求也越来越高，人们也逐渐意识到科学健身的重要意义。太极揉推器也叫肩关节训练器，它作为一种室外键身器材安装在小区或公园等公共场所，供老年人使用。它可以帮助使用者舒展肩部肌肉，增强肩、肘、腕、髋、膝等部位的活动能力以及小脑的协调性。传统的太极揉推器只是一个机械设备，存在以下不足：一方面，体育局无法获得器材的使用次数、每次使用时长等基本信息，另一方面，大部分用户还不知道如何科学地使用太极揉推器，如：可以达到什么锻炼效果；什么样的标准动作可以快速达到好的锻炼效果；每周练习次数，每次练习几组，每组多少圈；转动速度多少；应该加速转动还是匀速转动。

鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的智能太极揉推系统及太极揉推装置的智能控制方法成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种智能太极揉推系统及太极揉推装置的智能控制方法。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明一方面提供了一种智能太极揉推系统，其包括支撑架和设于所述支撑架上的转动盘，还包括：

图像采集装置，设置在所述支撑架上且所述转动盘位于所述图像采集装置的视野范围内；

人机交互装置，设置于所述支撑架上；

主控装置，与所述图像采集装置以及所述人机交互装置通讯连接；

所述图像采集装置连续采集包含转动盘的区域图像并上传给所述主控装置，所述主控装置根据所述区域图像判定所述转动盘为待机状态或工作状态以对应控制所述人机交互装置的关闭或开启；当判定为工作状态时，所述主控装置继续对后续接收到的区域图像进行分析从而得到用户的运动状态信息，并根据所述运动状态信息控制所述人机交互装置显示相应的运动指导信息。

优选地，所述主控装置包括图像预处理单元，所述图像预处理单元接收所述图像采集装置连续采集得到的区域图像，并对接收到的区域图像进行处理，识别出初始的区域图像中转动盘的颜色以及像素位置，将其保存为参数信息，并对后续接收到的区域图像进行预处理，根据所述参数信息从当前的区域图像中提取出当前的转动盘图像。

优选地，所述主控装置还包括工作状态判定单元，所述工作状态判定单元对当前的转动盘图像的颜色进行直方图统计；若出现多峰且第二峰与第一峰的高度比值大于一预设的比例阈值，则判定为工作状态，控制所述人机交互装置开启；否则，判定为待机状态，控制所述人机交互装置关闭。

优选地，所述用户的运动状态信息包括转动圈数，所述主控装置还包括：

手部轮廓提取单元，将当前的转动盘图像与所述参数信息中的转动盘的颜色结合进行分析，去除当前的转动盘图像中的转动盘背景，得到手部轮廓；

指尖位置识别单元，根据手部轮廓计算出手的重心，计算手部轮廓上的各个采样点与重心间的距离，最大距离的采样点即为指尖位置；以及

运动圈数统计单元，统计连续的转动盘图像中所述指尖位置的运动轨迹，当运动轨迹为近似圆周或者椭圆运动时，经过一次相同位置则判定为用户手部运动了一圈，由此统计得到转动圈数信息。

优选地，所述用户的运动状态信息还包括转动速度，所述运动指导信息包括减速提示信息和/或加速提示信息，所述主控装置还包括：

运动速度计算单元，接收一段时间内所述运动圈数统计单元统计出来的所述转动圈数信息，计算得到用户手部转动速度；若所述转动速度大于预设的最大转动速度，则控制所述人机交互装置显示减速提示信息；若所述转动速度小于预设的最小转动速度，则控制所述人机交互装置显示加速提示信息。

本发明的另一个方面提供了一种太极揉推装置的智能控制方法，所述太极揉推装置包括支撑架和设于所述支撑架上的转动盘，该控制方法包括：

步骤S1，在所述支撑架上设置图像采集装置以及人机交互装置，并使得所述转动盘位于所述图像采集装置的视野范围内；

步骤S2，控制所述图像采集装置连续采集包含转动盘的区域图像，根据所述区域图像判定出所述太极揉推装置为待机状态或工作状态，当判定为工作状态时，控制所述人机交互装置开启并执行步骤S3，否则控制所述人机交互装置关闭；

步骤S3，继续对后续接收到的区域图像进行分析从而得到用户的运动状态信息，并根据所述运动状态信息控制所述人机交互装置显示相应的运动指导信息。

优选地，步骤S2中，控制所述图像采集装置连续采集包含转动盘的区域图像之后还包括：

步骤S21，接收所述图像采集装置连续采集得到的区域图像，并对接收到的区域图像进行处理，识别出初始的区域图像中转动盘的颜色以及像素位置，将其保存为参数信息，并对后续接收到的区域图像进行预处理，根据所述参数信息从当前的区域图像中提取出当前的转动盘图像。

优选地，在步骤S21之后，步骤S2还包括：

步骤S22，对当前的转动盘图像的颜色进行直方图统计，若出现多峰且第二峰与第一峰的高度比值大于一预设的比例阈值，则判定为工作状态，否则判定为待机状态。

优选地，步骤S3包括：

步骤S31，将当前的转动盘图像与所述参数信息中的转动盘的颜色结合进行分析，去除当前的转动盘图像中的转动盘背景，得到手部轮廓；

步骤S32，根据所述手部轮廓计算出手的重心，计算手部轮廓上的各个采样点与重心间的距离，找出最大距离的采样点即为指尖位置；

步骤S33，统计连续的转动盘图像中所述指尖位置的运动轨迹，当运动轨迹为近似圆周或者椭圆运动时，经过一次相同位置则判定为用户手部运动了一圈，由此统计得到转动圈数信息。

优选地，在步骤S33之后，步骤S3还包括：

步骤S34，将步骤S33中统计出来的转动圈数信息结合统计时间，计算得到用户手部转动速度；若所述转动速度大于预设的最大转动速度，则控制所述人机交互装置显示减速提示信息；若所述转动速度小于预设的最小转动速度，则控制所述人机交互装置显示加速提示信息。

本发明的系统和控制方法采用了图像采集及处理技术，一方面，主控装置根据图像采集装置获取的图像控制人机交互装置的运行状态，节约能耗，延长装置的使用寿命，另一方面，主控装置根据图像采集装置获取的图像得到用户的运动状态信息，并根据用户的运动状态信息通过人机交互装置实时与用户交互运动指导信息，解决了现有的太极揉推装置只提供锻炼的问题，使用户能够实时监测自己的运动情况并根据运动指导信息调整自己的运动状态，利于用户的身体健康。

附图说明

图1是本发明的智能太极揉推系统的机械结构示意图。

图2是本发明的智能太极揉推系统的结构框图。

图3是本发明的智能太极揉推系统的工作流程图。

图4是本发明的智能控制方法的一种实施例的流程图。

图5是本发明的智能控制方法的步骤S2的一种实施例的流程图。

图6是本发明的智能控制方法的步骤S3的一种实施例的流程图。

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，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。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。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

本发明的实施例公开了一种智能太极揉推系统及太极揉推装置的智能控制方法，采用了图像采集及处理技术，一方面，主控装置根据图像采集装置获取的图像控制人机交互装置的运行状态，节约能耗，延长装置的使用寿命，另一方面，主控装置根据图像采集装置获取的图像得到用户的运动状态信息，并根据用户的运动状态信息通过人机交互装置实时与用户交互运动指导信息，解决了现有的太极揉推装置只提供锻炼的问题，使用户能够实时监测自己的运动情况并根据运动指导信息调整自己的运动状态，利于用户的身体健康。

本发明的实施例一方面提供了一种智能太极揉推系统，请参见图1和图2所示，该系统包括：支撑架10、转动盘20、图像采集装置30、人机交互装置40和主控装置50。其中，转动盘20、图像采集装置30、人机交互装置40和主控装置50均可设于支撑架10上，转动盘20位于图像采集装置30的视野范围之内，主控装置50分别和图像采集装置30以及人机交互装置40通讯连接，图像采集装置30连续采集包含转动盘20的区域图像并上传给主控装置50，主控装置50根据区域图像判定太极揉推系统为待机状态或工作状态以对应控制人机交互装置40的关闭或开启；当判定为工作状态时，主控装置50控制人机交互装置40开启，并继续对后续接收到的区域图像进行分析从而得到用户的运动状态信息，且根据运动状态信息控制人机交互装置40显示相应的运动指导信息；当判定为待机状态时，主控装置50控制人机交互装置40关闭。

进一步地，支撑架10包括：连接杆101、遮挡组件102和连接臂103。遮挡组件102固定设于支撑杆101的顶部，人机交互装置40位于遮挡组件102的上方，转动盘20位于遮挡组件102的下方并通过连接臂103连接在支撑杆101上。进一步地，连接臂103设置两个，分别设于支撑杆101的两侧，连接臂103与支撑杆101之间形成夹角，连接臂103呈“U”型设置，“U”的底部固定在支撑杆101上，“U”型的两个顶端分别设有一个转动盘20。

进一步地，人机交互装置40可包括显示器和语音播报器，显示器显示的信息包括用户的运动状态信息、运动指导信息、使用方法、使用效果以及注意事项，语音播报器与显示器显示的信息同步播报。

进一步地，请参见图2，主控装置50包括图像预处理单元501，图像预处理单元501接收图像采集装置30连续采集得到的区域图像，并对接收到的区域图像进行处理，识别出初始的区域图像中转动盘20的颜色以及像素位置，将其保存为参数信息，并对后续接收到的区域图像进行预处理，根据参数信息从当前的区域图像中提取出当前的转动盘图像。

进一步地，请参见图2，主控装置50还包括工作状态判定单元502，工作状态判定单元502对当前的转动盘图像的颜色进行直方图统计，若出现多峰且第二峰与第一峰的高度比值大于一预设的比例阈值，表明有用户的手部放置在转动盘20上面，则判定为工作状态，此时，控制人机交互装置40开启，与用户进行交互；否则，表明没有用户的手部放置在转动盘20上面，判定为待机状态，控制人机交互装置40关闭，以降低能耗，延长装置的使用寿命。

进一步地，用户的运动状态信息包括转动圈数，请参见图2，主控装置50还包括：依次通讯连接的手部轮廓提取单元503、指尖位置识别单元504和运动圈数统计单元505。手部轮廓提取单元503将当前的转动盘图像与参数信息中的转动盘20的颜色结合进行分析，去除当前的转动盘图像中的转动盘背景，得到手部轮廓；指尖位置识别单元504根据手部轮廓计算出手的重心，计算手部轮廓上的各个采样点与重心间的距离，最大距离的采样点即为指尖位置；运动圈数统计单元505统计连续的转动盘图像中指尖位置的运动轨迹，当运动轨迹为近似圆周或者椭圆运动时，经过一次相同位置则判定为用户手部运动了一圈，由此统计得到转动圈数信息。

进一步地，用户的运动状态信息还包括转动速度，运动指导信息包括减速提示信息和/或加速提示信息，请参见图2，主控装置50还包括：运动速度计算单元506，运动速度计算单元506接收一段时间内运动圈数统计单元505统计出来的转动圈数信息，根据转动速度等于转动圈数与转动时间的比值来计算得到用户手部转动速度；若转动速度大于预设的最大转动速度，则控制人机交互装置40显示减速提示信息；若转动速度小于预设的最小转动速度，则控制人机交互装置40显示加速提示信息。

具体地，请参见图3，该系统的一个实施例的工作流程如下进行：

预设系统的初始状态为人机交互装置处于待机状态，待机时间可为5秒。

首先，检测是否有用户的手部放置在转动盘上。若否，则返回待机状态；若是，则控制人机交互装置开启。此时可以给用户演示预设内容，预设内容可以包括：使用方法、使用效果以及注意事项。

接着，检测用户的手部转动圈数和转动速度并判断转动速度是否为零。若是，则上传用户的运动状态信息，并返回到人机交互装置处于待机状态。用户的运动状态信息可以包括：开始时间、结束时间、转动圈数、最大转动速度和最小转动速度。若否，则分别进行如下判断：①判断转动速度是否小于预设的最小速度。若是，则显示加速提示信息(如：提示用户转速过慢，适当加速)。②判断转动速度是否大于预设的最大速度。若是，则显示减速提示信息(如：提示用户转速过快，注意安全)。

然后，判断用户是否做完一组训练。若是，提示用户完成一组训练，休息一段时间重新开始运动，系统的一个工作周期完成；若否，则返回继续检测用户的手部转动圈数和转动速度。

在上述实施例的基础上，在另一些优选的实施例中，该系统还包括与主控装置进行通信连接的云端服务器(图中未示出)，云端服务器用于获取该系统的使用数据，便于管理者实时监测系统的使用情况并进行集中管理。

本发明的实施例还提供了一种太极揉推装置的智能控制方法，太极揉推装置包括支撑架和设于支撑架上的转动盘，请参见图4，该控制方法包括：

步骤S1：在支撑架上设置图像采集装置以及人机交互装置，并使得转动盘位于图像采集装置的视野范围内；

步骤S2：控制图像采集装置连续采集包含转动盘的区域图像，根据区域图像判定出太极揉推装置为待机状态或工作状态，当判定为工作状态时，控制人机交互装置开启并执行步骤S3，否则控制人机交互装置关闭；

步骤S3：继续对后续接收到的区域图像进行分析从而得到用户的运动状态信息，并根据运动状态信息控制人机交互装置显示相应的运动指导信息。

在实际连续控制的过程中，步骤S3执行完毕之后返回执行步骤S2。

进一步地，用户的运动状态信息可包括转动圈数和转动速度，运动指导信息可包括减速提示信息和/或加速提示信息。

进一步地，请参见图5，步骤S2中，控制图像采集装置连续采集包含转动盘的区域图像之后还包括如下步骤：

步骤S21：接收图像采集装置连续采集得到的区域图像，并对接收到的区域图像进行处理，识别出初始的区域图像中转动盘的颜色以及像素位置，将其保存为参数信息，并对后续接收到的区域图像进行预处理，根据参数信息从当前的区域图像中提取出当前的转动盘图像。

进一步地，请参见图5，在步骤S21之后，步骤S2还包括：

步骤S22：对当前的转动盘图像的颜色进行直方图统计，若出现多峰且第二峰与第一峰的高度比值大于一预设的比例阈值，则判定为工作状态，否则判定为待机状态。

进一步地，请参见图6，步骤S3包括如下步骤：

步骤S31：将当前的转动盘图像与参数信息中的转动盘的颜色结合进行分析，去除当前的转动盘图像中的转动盘背景，得到手部轮廓；

步骤S32：根据手部轮廓计算出手的重心，计算手部轮廓上的各个采样点与重心间的距离，找出最大距离的采样点即为指尖位置；

步骤S33：统计连续的转动盘图像中指尖位置的运动轨迹，当运动轨迹为近似圆周或者椭圆运动时，经过一次相同位置则判定为用户手部运动了一圈，由此统计得到转动圈数信息。

进一步地，请参见图6，在步骤S33之后，步骤S3还包括如下步骤：

步骤S34：将步骤S33中统计出来的转动圈数信息结合统计时间，计算得到用户手部转动速度；若转动速度大于预设的最大转动速度，则控制人机交互装置显示减速提示信息；若转动速度小于预设的最小转动速度，则控制人机交互装置显示加速提示信息。

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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种智能太极揉推系统，包括支撑架和设于所述支撑架上的转动盘，其特征在于，还包括：

图像采集装置，设置在所述支撑架上且所述转动盘位于所述图像采集装置的视野范围内；

人机交互装置，设置于所述支撑架上；

主控装置，与所述图像采集装置以及所述人机交互装置通讯连接；

所述图像采集装置连续采集包含转动盘的区域图像并上传给所述主控装置，所述主控装置根据所述区域图像判定所述揉推系统为待机状态或工作状态以对应控制所述人机交互装置的关闭或开启；当判定为工作状态时，所述主控装置继续对后续接收到的区域图像进行分析从而得到用户的运动状态信息，并根据所述运动状态信息控制所述人机交互装置显示相应的运动指导信息；

所述主控装置包括图像预处理单元，所述图像预处理单元接收所述图像采集装置连续采集得到的区域图像，并对接收到的区域图像进行处理，识别出初始的区域图像中转动盘的颜色以及像素位置，将其保存为参数信息，并对后续接收到的区域图像进行预处理，根据所述参数信息从当前的区域图像中提取出当前的转动盘图像；

所述主控装置还包括工作状态判定单元，所述工作状态判定单元对当前的转动盘图像的颜色进行直方图统计；若出现多峰且第二峰与第一峰的高度比值大于一预设的比例阈值，则判定为工作状态，控制所述人机交互装置开启；否则，判定为待机状态，控制所述人机交互装置关闭；

所述用户的运动状态信息包括转动圈数，所述主控装置还包括：

手部轮廓提取单元，将当前的转动盘图像与所述参数信息中的转动盘的颜色结合进行分析，去除当前的转动盘图像中的转动盘背景，得到手部轮廓；

指尖位置识别单元，根据手部轮廓计算出手的重心，计算手部轮廓上的各个采样点与重心间的距离，最大距离的采样点即为指尖位置；以及

运动圈数统计单元，统计连续的转动盘图像中所述指尖位置的运动轨迹，当运动轨迹为近似圆周或者椭圆运动时，经过一次相同位置则判定为用户手部运动了一圈，由此统计得到转动圈数信息。

2.根据权利要求1所述的智能太极揉推系统，其特征在于，所述用户的运动状态信息还包括转动速度，所述运动指导信息包括减速提示信息和/或加速提示信息，所述主控装置还包括：

运动速度计算单元，接收一段时间内所述运动圈数统计单元统计出来的所述转动圈数信息，计算得到用户手部转动速度；若所述转动速度大于预设的最大转动速度，则控制所述人机交互装置显示减速提示信息；若所述转动速度小于预设的最小转动速度，则控制所述人机交互装置显示加速提示信息。

3.一种太极揉推装置的智能控制方法，所述太极揉推装置包括支撑架和设于所述支撑架上的转动盘，其特征在于，该控制方法包括：

步骤S1，在所述支撑架上设置图像采集装置以及人机交互装置，并使得所述转动盘位于所述图像采集装置的视野范围内；

步骤S2，控制所述图像采集装置连续采集包含转动盘的区域图像，根据所述区域图像判定出所述太极揉推装置为待机状态或工作状态，当判定为工作状态时，控制所述人机交互装置开启并执行步骤S3，否则控制所述人机交互装置关闭；

步骤S3，继续对后续接收到的区域图像进行分析从而得到用户的运动状态信息，并根据所述运动状态信息控制所述人机交互装置显示相应的运动指导信息；

步骤S2中，控制所述图像采集装置连续采集包含转动盘的区域图像之后还包括：

步骤S21，接收所述图像采集装置连续采集得到的区域图像，并对接收到的区域图像进行处理，识别出初始的区域图像中转动盘的颜色以及像素位置，将其保存为参数信息，并对后续接收到的区域图像进行预处理，根据所述参数信息从当前的区域图像中提取出当前的转动盘图像；

在步骤S21之后，步骤S2还包括：

步骤S22，对当前的转动盘图像的颜色进行直方图统计，若出现多峰且第二峰与第一峰的高度比值大于一预设的比例阈值，则判定为工作状态，否则判定为待机状态；

步骤S3包括：

步骤S31，将当前的转动盘图像与所述参数信息中的转动盘的颜色结合进行分析，去除当前的转动盘图像中的转动盘背景，得到手部轮廓；

步骤S32，根据所述手部轮廓计算出手的重心，计算手部轮廓上的各个采样点与重心间的距离，找出最大距离的采样点即为指尖位置；

步骤S33，统计连续的转动盘图像中所述指尖位置的运动轨迹，当运动轨迹为近似圆周或者椭圆运动时，经过一次相同位置则判定为用户手部运动了一圈，由此统计得到转动圈数信息。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在步骤S33之后，步骤S3还包括：

步骤S34，将步骤S33中统计出来的转动圈数信息结合统计时间，计算得到用户手部转动速度；若所述转动速度大于预设的最大转动速度，则控制所述人机交互装置显示减速提示信息；若所述转动速度小于预设的最小转动速度，则控制所述人机交互装置显示加速提示信息。