CN110170159A - 一种人体健身动作运动监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人体健身动作运动监测系统，人体健身动作运动监测系统的主要包括如下步骤：将运动监测系统与移动终端或摄像装置连接，此时运动监测系统将接收到的图片或视频进行识别，并对图片或视频中人体运动时身体坐标进行计算，其次将上述计算结果与事先收录在运动监测系统内的标准健身模型匹配，并计算，肢体、关节的角度、平行等关系计算与标准模型动作的偏离，本发明提出的运动监测系统可以无限的接近运动监测传感器，同时发明提出的运动监测系统使用成本较低、容易部署，仅需一部智能手机就可以监测用户的健身完成度，且此类运动监测系统能够准确的指导用户调整健身过程中的姿态，误差较小，实用性较强。

Description

一种人体健身动作运动监测系统

技术领域

本发明属于健身运动监测技术领域，具体涉及一种人体健身动作运动监测系统。

背景技术

随着社会发展，工作学习压力越来越大，亚健康群体日益扩大，人民群众对身体健康、体形优美的需求也愈发强烈，健身是一种有效简单的改善身体状况塑造体形的有效方式，健身方式多种多样，健身房、私人教练等方式，有区域限制、时间限制、经济限制。通过软件、看书学习有一定时间成本，并且动作效果未经专业训练，自己很难准确评估，错误的动作可能对身体造成伤害，同时也降低效率的很难达到健身目标。

目前运动监测大多采用传感器的方式，大部分运动监测器传感器数量较少，无法指导用户在健身训练过程中调整姿势，少部分运动监测器对健身动作监测较细致但越细致传感器越多，导致价格昂贵，体积大不便于部署与使用的问题，为此我们提出一种人体健身动作运动监测系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本、高精确度的人体健身动作运动监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种人体健身动作运动监测系统，所述人体健身动作运动监测系统的主要包括如下步骤：将所述运动监测系统将摄像机、手机等采集终端采集的健身动作视频，抽帧处理成若干张动作图片，所述运动监测系统将接收到的所述图片进行识别，并对所述图片中人体运动时的关键特征坐标进行计算，并计算出关节间的角度与肢体间距离；将上述关节节点距离、关节夹角与事先收录在所述运动监测系统内的标准健身动作模型匹配，并计算，肢体、关节的角度、平行等关系计算与标准模型动作的偏离；再将所述运动监测系统将所述标准健身动作与上述用户实际动作绘制在一个图像界面上，并显示、或语音播报运动动作偏离。

进一步的，所述计算机视觉是使用计算机及相关设备对生物视觉的一种模拟，所述计算机视觉的主要任务就是通过对采集的图片或视频进行处理以获得相应场景的三维信息。

进一步的，所述图片或视频中人体运动时的关键特征坐标主要包括：头、肩、肘、手、髋、膝和脚裸，左右两边共14个监测点。

进一步的，其中事先收录在所述运动监测系统内的标准健身模型也在头、肩、肘、手、髋、膝和脚裸位置处进行坐标连线距离与角度计算。

进一步的，其中在所述对比校正的步骤中相邻的所述关键特征坐标构成的肢体距离、肢体夹角与所述标准健身模型的肢体距离对比应不超出正常人体比例范围，对比夹角偏离应小于预设值。

进一步的，所述运动监测系统可以根据标准模型动作与实际运动动作产生偏移是否在规定范围以内，而对应发出提示。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的运动监测系统可以无限的接近运动监测传感器，同时发明提出的运动监测系统使用成本较低、容易部署，仅需一部智能手机就可以监测用户的健身动作标准度与完成度，且此类运动监测系统能够准确的指导用户调整健身过程中的姿态，误差较小，实用性较强，解决了现有运动监测器传感器使用成本较高，不便携带的问题。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明的整体流程结构示意图；

图2为本发明的动作建模流程结构示意图；

图3为本发明的健身动作监测流程结构示意图；

图4为本发明的人体站立关键点监测连线示意图；

图5为本发明的关节节点间距离计算公式；

图6为本发明的关节夹角计算公式；

图7为本发明标准俯卧撑模型示意图；

图8为本发明不标准俯卧撑示监测意图；

图9为本发明标准深蹲模型示意图；

图10为本发明不标准深蹲监测示意图；

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。

请参阅图1-图2，本发明提供一种技术方案：一种人体健身运动监测系统，人体健身动作运动监测系统主要包括如下步骤：将运动监测系统安装于移动终端或部署于电脑与摄像装置连接，且运动监测系统将接收到移动终端或摄像装置采集图片或视频；此时运动监测系统先做人体关键点校验，确保计算所需关键点可被检测到，将接收到健身教练的图片或视频进行识别，并对图片或视频中人体运动时的头、肩、肘、手、髋、膝和脚裸进行人体关键点坐标、角度计算，其次将上述计算结果收录在运动监测系统内并人工标定动作要领与语音提示后生成标准健身模型，模型建立后健身者可重复使用，无需重复录入。

实施例一

在本实施例中具体操作步骤可参阅图1-图8，将运动监测系统安装于移动终端或部署于电脑与摄像装置连接，且运动监测系统将接收到移动终端或摄像装置采集图片或视频；此时运动监测系统将接收到健身者的图片或视频进行识别，并对图片或视频中人体运动时的头、颈、肩、肘、手、髋、膝和脚裸进行计算，其次将上述坐标距离、角度与事先生成在运动监测系统内的标准健身模型比对，并计算，肢体、关节的角度、平行等关系计算与标准模型动作的偏离，最后运动监测系统将标准健身动作与上述用户实际动作绘制在一个图像界面上，显示运动动作偏离并进行语音提示。例如在进行俯卧撑运动中，当使用者头部与肩部夹角小于170度，此时会在图形界面上显示出使用用户的头部过低并语音提示(请略微抬头)，当肩、髋、膝三点形成的夹角小于170度，此时会在图形界面上显示出待检测者的髋部位置较高，并语音提示(请收腹，降低臀部)，本发明中采用的关节节点间距离计算公式如图5所示；本发明中各关节夹角计算公式如图6所示。

本实施例中，优选的，其中在对比校正的步骤中相邻的人体关键特征点坐标构成连线的夹角与标准健身模型坐标连线夹角对比角度差应小于10°。

本实施例中，优选的，标准健身模型坐标中头、肩、髋、膝和脚裸依次连线形成的角度区间为170°-190°。

本实施例中，优选的，标准健身模型坐标连线中肘、肩、髋的连线成70°，其中上述连接位置的坐标点为肩部的坐标。

实施例二

请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图9和图10，本发明提供一种技术方案：一种人体健身动作运动监测系统，人体健身动作运动监测系统主要包括如下步骤：将运动监测系统与移动终端或摄像装置连接，此时运动监测系统将接收到的图片或视频进行识别，并对图片或视频中人体运动时的头、颈、肩、肘、手、髋、膝和脚裸坐标进行计算，其次将上述坐标距离、夹角与事先收录在运动监测系统内的健身标准深蹲模型匹配，并计算，肢体、关节的角度与标准模型动作参数比对，最后运动监测系统将标准健身动作与上述用户实际动作绘制在一个图像界面上，并显示运动动作偏离并进行语音提示；例如在进行深蹲运动中，当使用者髋部坐标、膝部坐标和肩部等坐标夹角型形成最终度应与健身标准深蹲模型比对角度偏离不超过10°，本发明中采用的关节节点间距离计算公式如图5所示；本发明中各关节夹角计算公式如图6所示。

本实施例中，优选的，其中在对比校正的步骤中相邻的关键特征坐标构成的连线与标准健身模型坐标连线对比角度应小于10°。

本实施例中，优选的，标准健身模型坐标中头、肩、髋依次连线形成的角度区间为170°-190°。

本实施例中，优选的，标准健身模型坐标中肘部和手部的连线与上述肩、髋和膝形成的角度区间为55°-75°，髋、膝和脚裸形成的角度区间在55°-75°之间。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种人体健身动作运动监测系统，其特征在于：所述人体健身动作运动监测系统包括如下步骤：

图像采集：所述动作监测系统通过采集终端健身动作视频抽帧处理成若干张动作图片；

人体关键点测量：所述动作监测系统将接收到的所述图片进行计算机视觉识别，并对所述图片中人体运动时的关键特征坐标进行计算，并计算出关节间的角度与肢体间距离；

标准模型比对：将上述肢体间距、关节夹角与事先收录在所述动作监测系统内的标准健身动作模型匹配并计算，肢体、关节的角度、平行等关系计算与标准模型动作的偏离；

分析结果输出：所述运动监测系统将所述标准健身动作与所述用户实际动作绘制在一个图像界面上，并显示、语音播报动作偏离。

2.根据权利要求1所述的一种人体健身动作运动监测系统，其特征在于：所述计算机视觉是使用计算机及相关设备对生物视觉的一种模拟，所述计算机视觉的主要任务就是通过对采集的图片或视频进行处理以获得相应场景的信息。

3.根据权利要求1所述的一种人体健身动作运动监测系统，其特征在于：上述图片或视频中所述人体关键点坐标包括：头、颈、肩、肘、手、髋、膝和脚裸，其中所述人体关键点坐标除头部和颈部坐标外皆对称存在，所述人体关键点坐标共计14个。

4.根据权利要求1所述的一种人体健身动作运动监测系统，其特征在于：事先收录在所述动作监测系统内的标准健身动作模型也在头、颈、肩、肘、手、髋、膝和脚裸位置处进行计算建模。

5.根据权利要求1所述人体关键点坐标计算的步骤中，其特征在于：相邻的所述关键特征坐标构成的肢体距离、肢体夹角与所述标准健身模型对比生成偏离数据。

6.根据权利要求1所述的一种人体健身动作运动监测系统，其特征在于：所述标准健身模型坐标头、颈、肩、肘、手、髋、膝和脚裸相互连线形成的角度可根据不同健身动作进行自动识别导入。

7.根据权利要求1所述的一种人体健身动作运动监测系统，其特征在于：所述运动监测系统可以根据标准模型动作与实际运动动作产生偏移是否在规定范围以内，而对应发出图文或语音提示。