CN110709010B - 身体训练仪器、方法及软件应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于个人训练的光学测量系统(10)和测量方法。光学测量系统包括云数据库(8)、无线通信设备(7)和垂直自立装备盒(2)，所述垂直自立装备盒(2)包括数据处理设备(20)，所述数据处理设备(20)包括计算机程序，所述计算机程序配置成在预定的反应区(6)内测量人员(1)的身体部位(1a)的地面接触和/或反应时间和位置。

Description

身体训练仪器、方法及软件应用
技术领域
本发明涉及用于在预定测量区域内测量脚的地面接触和反应时间的光电仪器。该仪器适用于进行用于测定个人健康的所需测试。本发明还涉及计算机程序产品，该计算机程序产品执行在测量情况下使用的方法步骤。
背景技术
在体育领域中，对竞技运动准备程度进行评估是最广泛使用的测试之一。运动员首先要经过身体训练期，训练期结束后，可以测量跳跃或跑步步骤中的接触和腾空时间。运动员的跳跃高度或反应时间可以根据测试情况下的测量数据来计算。
这一信息可用于评估例如平均发育能量和其他生物力学参数。
上述跳跃测试可以通过使用测量系统来完成，该测量系统包括配有计时程序和专用跳跃垫的计算机。跳跃垫的尺寸可具有例如1m×1m的尺寸。跳跃垫可包括彼此间隔数厘米的多个电容传感器。因此，完成测试的人员必须在跳跃垫上进行跳跃。该人员可以进行垂直跳跃、跳深和重复跳跃。当某人员在用力阶段和着地阶段在跳跃垫跳跃时，跳跃垫的电容传感器产生电子信号，该信号被传送到计算机以用于性能分析。从测量结果可以计算例如跳跃的高度、反应时间或重复跳跃之间的接触时间。
US 5760389描述了可用于评估人员准备程度的光学测量系统。测量系统公开了两个测量杆。测量杆的尺寸为1000×25×25mm。测量杆平行、并彼此相对布置在平坦光滑的测量表面上。测量杆限定出测量区域。两个测量杆彼此间隔大约不超过3米。测量杆具有电气连接件。所述电气连接件分支连接到测量系统中使用的计时器。
测量杆彼此不同。一个测量杆公开了几个光学发射器，另一个测量杆公开了光学接收器。所述的测量系统的功能要求所述测量杆的安装方式必须使得接收器测量杆的每个光学接收器只能接收来自相对位置的发射器测量杆的一个光学发射器的传输。因此，US5760389的测量系统必须安装在平坦的光滑表面上。如果在测量位置使用的表面不平坦且不光滑，则测量系统将无法正常工作。
发明内容
本发明的目的是提供测量系统、仪器和计算机程序，通过其，可以在任何表面上进行评估人员的准备程度所需的测量。
本发明的目的是通过光学测量系统实现的，其中测量反应区或反应线的边界线由利用可见光的投影仪在表面上投影。第二光学发射器有利地利用红外光扫描反应区域。摄像机单元从位于反应区边界内或穿过反应线的身体部位接收图像。测量系统的计算机单元根据摄像机图像来计算身体部位的位置以及身体部位的方向和移动速度。从这些计算结果可以评估待测人员的接触时间和反应时间。从这些测量结果可以分析被测人员的几个身体性能特征。
本发明的一个方面是用于个体训练的光学测量系统，光学测量系统包含云数据库、无线通信设备和垂直自立装备盒，所述垂直自立装备盒包含数据处理设备，所述数据处理设备配置成测量在预定反应区域内的人员的身体部位的地面接触和/或反应时间和位置。
其中，该自立装备盒包含：
–至少两个方向信号灯，所述方向信号灯在垂直自立装备盒上；
–图案投影仪，所述图案投影仪在垂直自立装备盒的垂直侧，配置成利用预定可见光波段绘制出反应区或反应线的边界线
–单色光源，位于自立装备盒的同一垂直侧，配置成以图案投影仪的预定可见光波段之外的波长照射整个反应区或反应线
–摄像机，所述摄像机在自立装备盒的同一垂直侧上，配置成至少在单色光源的波长处用作反应区的图像数据检测器，以及
–数据处理设备，包含：
–处理器
–存储器，所述存储器包括计算机程序代码
–存储器和计算机程序代码，配置成用处理器使数据处理设备至少
–通过利用摄像机的图像数据，确定人员身体部位在反应区的时间和位置
–根据确定的连续的身体部位来确定身体部位的移动数据，以及
–通过利用确定的移动数据确定地面接触和/或反应时间。
本发明的另一方面是一种垂直自立装备盒，其配置成用于测量人员在反应区上的地面接触和/或反应时间，其中自立装备盒包括：
–至少两个方向信号灯，所述方向信号灯在垂直自立装备盒上
–可见光图案投影仪，所述图案投影仪在垂直自立装备盒的垂直侧，配置成利用预定可见光波段限定出反应区或反应线的边界线
–单色光源，所述单色光源在垂直自立装备盒同侧，用于以图案投影仪的预定可见光波段外的波长照射整个反应区或反应线
–摄像机，所述摄像机在垂直自立装备盒同侧，配置成至少在单色光源的波长处用作反应区的图像数据检测器，以及
–数据处理设备，配置成通过利用摄像机的图像数据来确定人员的地面接触和/或反应时间。
本发明的第三方面是测量人员在反应区的地面接触和/或反应时间的方法，其中所述方法包含以下步骤：
–打开可见光图案投影仪、单色光源和摄像机
–在垂直自立装备盒垂直侧的可见光图案投影仪以预定可见光波段绘制出反应区或反应线的边界线
–在垂直自立装备盒同侧的单色光源以在图案投影仪的预定可见光波段之外的波长照射整个反应区或反应线
-在垂直自立装备盒同侧的摄像机至少在单色光源波长处用作反应区的图像数据检测器
–通过利用摄像机的图像数据，确定人员身体部位在反应区的时间和位置
–根据确定的连续的身体部位，来确定身体部位的移动数据
–通过利用确定的移动数据确定人员的地面接触和/或反应时间，以及
–将接触时间和反应时间测量结果保存到数据处理设备的存储器中，并停止测量期。
本发明的第四方面是计算机程序产品，包含当在数据处理设备的处理器上执行以下程序时适于执行所述程序代码步骤的计算机程序代码装置，其中所述计算机程序包含
–用于打开可见光图案投影仪、单色光源和摄像机的代码装置
–用于通过控制可见光图案投影仪，以预定可见光波段绘制反应区或反应线的边界线的代码装置
–用于通过控制单色光源，以一波长照射整个反应区或反应线的代码装置
–用于使摄像机至少在单色光源的波长处用作反应区或反应线的图像数据检测器的代码装置
–用于通过利用摄像机的图像数据，确定人员身体部位在反应区的时间和位置的代码装置
–用于根据确定的连续的身体部位来确定身体部位的移动数据的代码装置
–用于通过使用确定的移动数据来确定人员的地面接触和/或反应时间的代码装置，以及
–用于将接触时间和反应时间测量结果保存到数据处理设备的存储器并停止测量期的代码装置。
本发明的一个优点是可以在任何表面上测量待测者的接触时间和反应时间。
本发明的另一个优点是测量系统重量轻、可移动。
本发明的另一个优点是测量系统易于使用。
本发明的进一步适用范围将从下文给出的详细描述中变得显而易见。然而，应当理解，在指示本发明的有利实施例的同时，详细描述和具体示例仅以说明的方式给出，因为在本发明的精神和范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员将从该详细描述中变得显而易见。
附图简要说明
从下文给出的详细描述和仅以说明的方式给出的附图中，将更充分地理解本发明，因此不限制本发明，并且其中
图1a示意性地示出了根据本发明第一实施例的光学性能测量布置；
图1b示意性地示出了根据本发明第二实施例的光学性能测量布置；
图1c示意性地示出了根据本发明第三实施例的光学性能测量布置；
图2示意性地示出了属于根据本发明的光学测量布置的装备盒在地面上的安装；
图3示出了通过示例安装在装备盒中的主要电子元件；
图4示出了根据本发明的反应时间测量的主要操作步骤作为示例性流程图；以及
图5示出了根据本发明的速度或加速度测量的主要操作步骤作为示例性流程图。
具体实施方式
在下面的描述中，所考虑的实施例仅仅是示例性的，本领域技术人员可以找到实现本发明的其他方法。尽管说明书可以在多个位置提及“一个(a)”、“一个(one)”或“一些”实施例，但这并不一定意味着每一个这样的提及都是针对同一实施例，或者该特征仅适用于单个实施例或所有实施例。不同实施例的单个特征也可以组合以提供其他实施例。
图1a描绘了根据本发明的光学测量系统10，其可用于个人(例如运动员)训练。
所描绘的光学测量系统10也可用于其他测试，例如在以下训练案例中：测试人员的生理恢复、不同种类的跳跃测试、弹性测试、爆发力测试、反应时间测试、T测试、地面接触时间、跨步角度、速度和爆发力、快速反应能力和敏捷性、步长、不平衡指数、身体构成。
用于训练的光学测量系统10有利地包括自立装备盒2，其包括三个光学测量设备3、4和5、无线通信设备7和用于存储测量结果的云数据库8。有利地，自立装备盒的垂直方向大于水平方向，因此在下面的描述中，自立装备盒也可以被称为垂直自立装备盒。
无线通信设备7可以是例如现有技术的GSM、GPRS或UMTS终端设备的移动电话、平板电脑、笔记本电脑或个人数字助理。无线通信设备7可以用于控制光学测量系统10的测量期。有利地，其还用作通信中继器，其将来自垂直自立装备盒2的数据处理设备20(图2和3)的测量结果传输到云数据库8。
图1a中的示例性垂直自立装备盒2有利地包括四个壁或侧，并且它们中的至少一个是大致平面状的垂直侧2c。有利地，在垂直侧2c上安装了测量中需要的三个光学测量设备：绘制反应区6的边界线6a的反应区图案投影仪4、摄像机3和单色光源5。
根据本发明的图案投影仪4在地面9(图2)上绘制出反应区6的边界线6a。图案投影仪4还可以在反应区6上绘制出文本或仪器的徽标。图案投影仪4利用预定可见光波段4a。在图1a中可以看出，人员1在反应区6上奔跑或跳跃，该反应区6的边界线6a对于人员1是可视的。
所利用的预定光波段4a在任何表面上对于人员均是可视的。因此，地面9可以是平坦的地板或不平坦的运动场(例如足球竞技场)。本发明的技术效果为反应区6可以在其上成像的表面9不必是平坦的或水平的。
反应区6也由单色光源5(例如可以是激光)照射。有利地，单色光源5与图案投影仪4位于垂直自立装备盒2的相同垂直侧上。单色光源5以波长5a照射至少整个反应区6，有利地，该波长5a在图案投影仪4利用的预定可见光波段4a之外。
有利地，摄像机3检测人员1的脚1a的移动。有利地，摄像机3与图案投影仪4以及单色光源5位于垂直自立装备盒2的相同垂直侧上。摄像机3可以位于图案投影仪4的上方、下方或旁边。然而，摄像机3在单色光源在地面9上方照射的平面上方。
有利地，摄像机3可以拍摄至少与单色光源5发射的波长5a相等的波长3a的图像。在该有利的实施例中，摄像机3是红外光摄像机。然而，本发明不限于利用红外光摄像机。在可见光波段上起作用的摄像机也可以使用。
摄像机3的工作速率足够高以检测人员1的脚1a在反应区6的表面上的接触时间。有利地，摄像机的工作速率可以仅为几微秒。地面接触时间的计算从脚1a自上方伸出并接触地面9开始。当脚1a与单色光源5在反应区6上方成像的照射平面相交时，摄像机3检测到该事件。当脚1a从单色光源5在反应区6上方成像的照射平面上方的地面抬起时，摄像机3检测到地面接触时间的结束时间。
垂直自立装备盒2还包括至少两个信号灯2a和2b。在图1a的示例中，信号灯安装在垂直自立装备盒2的上水平侧2d上。从人员1的位置看，信号灯2a可产生向左的光信号。相应地，从人员1的位置看，信号灯2b可产生向右的光信号。在图1a的示例中，人员1通过一个或另一个信号灯获得移动方向的命令。
可以有多个而不是两个信号灯，并且信号灯也可以位于摄像机3所在的同一垂直侧(即在前壁上)或者也可以位于左右侧壁上，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。
下面简要描述本领域已知的、可由图1a所示的光学测量系统10完成的测试的一些示例。
当人员1进行跳跃测试时，则在这种情况下，当脚1a从反应区6的地面抬起时，开始计算地面接触时间。当脚1a自上方伸出并接触地面9时，摄像机3检测到地面接触时间测量的结束时间。当脚1a与单色光源5在反应区6上方成像的照射平面相交时，摄像机3检测到这两个测量事件。
在静态跳跃测试(SJ)中，人员1在膝盖角为90°的半蹲位上进行测试，手尽可能垂直地放在臀部和躯干上。该人员尽可能爆发性地跳起来，将手放在臀部，并伸展臀部和膝盖。该人员应该用脚掌着地，在着地点保持膝盖笔直。通过本测试可以评估速度和爆发力。
静态跳跃测试也可以在人员1携带额外重量时进行。
在下蹲跳测试(CMJ)的起始位置，人员1笔直站立，双手放在臀部。该人员迅速蹲下至膝盖角度为90度。然后，该人员尽可能爆发性地跳跃，并保持双手放在臀部。在上升阶段，人员应该保持上身尽可能直立。该人员应保持膝盖笔直地以脚掌在反应区着地。
在跳深测试(DJ)中，人员1从不同高度的楼梯或平台跳跃数次。在跳跃过程中，人员保持手放在臀部。该人员应保持膝盖笔直地以脚掌在反应区着地。然后，人员应立即蹲下，并尽可能爆发性地跳起来。应以与静态跳跃测试或下蹲跳测试相同的方式完成着地。
人员1的弹性可由下蹲跳测试和静态跳跃测试的测量结果计算得出。
在反应性(刚度)测试中，人员1执行数个爆发性跳跃测试。该人员保持膝盖尽可能笔直，并以脚踝不弯曲地以脚掌在反应区上着地。在跳跃过程中，应用力向上移动手臂。测试的想法是使地面接触时间保持尽可能的短，同时最大限度地延长腾空时间。
在起跳反应测试中，人员1站在反应区，膝盖微微弯曲，双手放在臀部，头朝上，面向垂直自立测量盒2。该人员通过在信号灯2a或2b的方向上用腿进行定向迈步，对垂直自立测量盒2的信号灯2a或2b的信号作出反应。该人员向反应区外迈步，同时用另一条腿枢转和推动。随后，该人员尽可能地加速并穿过由图像投影仪4绘制的反应线或定时线。测试在两个方向重复数次。
通过图1a所示的光学测量系统10，可以测量得到移动命令的人员1的响应时间和响应力。从测量数据可以分析例如人员的生理恢复状态、地面接触时间、反应时间、跨步角度、速度和爆发力、加速度和速度、快速反应能力和敏捷性、步长、不平衡指数和身体构成。
图1b描绘了根据本发明的光学测量系统60，其可用于加速度和速度测试。
在图1b所示的实施例中，根据本发明的图案投影仪4在地面9(图2)上绘制出至少两条反应线66a和66b的边界。有利地，反应线66a和66b绘制得非常宽以至于很容易碰到所绘制的反应线66a和66b上的脚61a。当绘制反应线66a和66b时，图案投影仪4利用预定可见光波段64a和64b。在图1b中可以看出，人员61奔跑或穿过至少两条反应线66a和66b，该反应线66a和66b对于人员61是可视的。
反应线66a和66b也由单色光源5照射。单色光源5照射(参考65a和65b)图案投影仪4绘制的两条反应线66a和66b的至少相同区域。有利地，单色光源5所利用的波长在图案投影仪4利用的预定可见光波段64a和64b之外。本发明不限于两条反应线。
有利地，摄像机3检测人员61的脚61a的移动。在图1b的有利实施例中，自立装备盒2可包括并排的两个摄像机。通过两个摄像机，可以在测试情况下限定出到人员61的距离。
有利地，摄像机3或多个摄像机可以拍摄至少与单色光源5发射的波长65a相等的波长63a的图像。在该有利的实施例中，摄像机3是红外光摄像机。然而，本发明不限于利用红外光摄像机。在可见光波段上起作用的摄像机也可以使用。
摄像机3的工作速率足够高以检测人员61的脚1a在反应线66a和66b的接触时间。有利地，摄像机的工作速率可以仅为几微秒。地面接触时间的计算从脚1a在反应线66a和66b上自上方伸出并接触地面9开始。当脚61a与绘制的反应线66a和66b相交时，摄像机3检测到该事件，该反应线66a和66b也是单色光源5照射的。当脚61a从单色光源5在反应线66a和66b上方成像的照射平面上方的地面抬起时，摄像机3检测到地面接触时间的结束时间。
加速度和速度测试描述了人员61的腾空、加速和冲刺能力。加速度测试范围为5到10米。测量过渡到速度阶段的测试可以在10到30米之间，最大速度测试通常高达60米。
在上述起跳中，为了加速度和冲刺测试，有利地，垂直自立装备盒2的光学系统在地面上绘制出数条平行的反应线。当人员61开始测试时，他或她通过脚61a穿过第一反应线66a。这将启动属于垂直自立装备盒2的时钟。在加速阶段和冲刺阶段，人员61a可以穿过多条反应线(图1b中未示出)。每穿过一次，时钟就保存一个时间标记。最后，人员61穿过最后的反应线66b，并且时钟停止和开始时间、所有穿过时间和停止的时间都用于加速度和速度计算。
图1c描绘了根据本发明的第三有利光学测量系统70，其可用于加速度和速度测试。
在图1c所示的实施例中，根据本发明的图案投影仪4在地面9(图2)上绘制出反应线76a和反应区76的边界。有利地，在奔跑方向上的反应区76比被测人员71的步长更宽。有利地，反应区76的宽度可适用于人员71的已知步长。由此确保在反应区76上检测到人员71的至少一个步。
当绘制反应线76a和反应区76的边界线时，图案投影仪4利用预定可见光波段74a和74b。在图1c中可以看到人员71正在开始他或她的奔跑。在开始时间，他或她的脚71a穿过人员71可见的反应线76a。
反应线76a和反应区76也由单色光源5照射。单色光源5至少照射(参考75a和75b)出图案投影仪4完全绘制的反应线76a和反应区76。有利地，单色光源5的所利用的波长在图案投影仪4所利用的预定可见光波段74a和74b之外。
有利地，摄像机3检测人员71的脚71a的移动。在图1c的有利实施例中，自立装备盒2可包括并排的两个摄像机。通过两个摄像机，可以在测试情况下限定出到人员71的距离。
有利地，摄像机3或多个摄像机可以拍摄至少与单色光源5发射的波长75a和75b相等的波长73a的图像。在该有利的实施例中，摄像机3是红外光摄像机。然而，本发明不限于利用红外光摄像机。在可见光波段上起作用的摄像机也可以使用。
摄像机3的工作速率足够高以检测人员1的脚71a在反应线76a和反应区76上的接触时间。地面接触时间的计算从脚71a在反应线76a或反应区76上自上方伸出并接触地面9开始。当脚71a与单色光源5在反应线76a和反应区76上方成像的照射平面相交时，摄像机3检测到该事件。当脚71a从单色光源5在反应线76a和反应区76上方成像的照射平面上方的地面抬起时，摄像机3检测到地面接触时间的结束时间。
图2示出了从侧面看的示例性垂直自立装备盒2。其保持在地面9上。在垂直自立装备盒2中描绘了数据处理设备20。数据处理设备20控制摄像机3、反应图案投影仪4和单色光源5的运行。有利地，数据处理设备20可以通过向摄像机3、反应图案投影仪4和单色光源5发出控制命令限定出所创建的反应图案区6的利用尺寸。有利地，数据处理设备20指示单色光源5使照射平面与地面9相交穿过反应区6的边界线6a。
图3举例示出了控制垂直自立装备盒2的运行的数据处理设备20的功能性主要部件。
数据处理设备20在与无线通信设备7的信号发送和接收中使用天线(图3中未示出)。有利地，无线接口组件25包含与无线通信设备7进行
Figure BDA0002302196410000081
或WLAN连接所需的通信装置。
在数据处理设备20中，中央处理单元21控制照摄像机3、图案投影仪4和单色光源5的工作。它还控制存储器22的运行，其中，有利地，可以存储根据本发明的测量方法的实现所需的软件应用。此外，测量结果可以至少暂时地存储在存储器22中。
在图3中还示出了可用于测试的可选的第二摄像机30。
数据处理设备20还可以包含用户接口24。其至少包含显示器和一些功能按钮。
数据处理设备20也包含电池23。处理器21、摄像机3、图案投影仪4和单色光源5从电池23获得运行所需的电能。
在图4中，将在进行不同类型的跳跃测试时的根据本发明的方法主要步骤示出为示例性流程图。
测量过程从步骤40a开始，有利地，其中根据本发明的身体训练安排的用户通过无线通信设备7发出启动命令激活测量系统10。在一个有利实施例中，有利地，无线通信设备7的用户也可以限定反应区6的尺寸。在另一有利实施例中，无线通信设备从云数据库8检索限定反应区6的尺寸所需的尺寸信息。在相同的上下文中，有利地，无线通信设备7还可以检索待测试的人员1的早期测量结果。
有利地，在步骤40a中，还选择了用于测试期的测试方法。可能的身体测试的一些替代方案是静态跳跃测试、下蹲跳测试、跳深测试、弹性反应性(刚度)测试、起跳反应测试和T测试。
在步骤41中，垂直自立装备盒2中的数据处理设备20的中央处理单元21启动图案投影仪4、单色光源5和摄像机3。在该步骤中，有利地，中央处理单元21将图案投影仪4、单色光源5和摄像机3的视角对准，使得它们在待开始的测试期中兼容。随后，测试过程移动到并发步骤42、43和44，其中图案投影仪4、单色光源5和摄像机3处于激活状态。
在步骤42中，图案投影仪4绘制所限定的反应区6的边界线6a。在步骤42a中不时地检查测量期是否处于激活状态。如果检查结果是不应该停止图案投影仪4，则过程返回到步骤42。
在步骤43中，单色光源5照射所限定的反应区6。在步骤43a中不时地检查测量期是否处于激活状态。如果检查结果是不应该停止反应区6的照射，则过程返回到步骤43。
在步骤44中，摄像机3拍摄包括反应区6的整个区的图像。有利地，摄像机3至少对单色光源5的波长敏感。
下面的步骤描述了一种情况，在这种情况下，人员正在完成一项T测试以测量人员对给定刺激的反应能力。在其他替代测试中，测量过程在某些细节上可能与下面描述的T测试的方法步骤不同。
在步骤45的图1b中的示例性T测试情况下，人员1在反应区6上的测试步骤下，并且随后通过其中一个信号灯2a或2b，向人员1发出移动方向命令。信号灯2a或2b的启动启动记录测量期的开始时间的计时器。有利地，开始时间标记保存在数据处理设备20的存储器22中。
有利地，至少在脚与单色光源5在反应区6上方创建的照射平面相交时，摄像机3接收可以从中检测人员的脚1a的图像数据。
步骤46公开了至少两个子步骤。在第一子步骤中，根据摄像机3的图像数据限定脚1a在反应区6上的位置。此外，当脚1a与单色光源5创建的照射平面相交时，定义限定脚1a的地面接触的第一时间标记。然后，第一时间标记存储在数据处理设备20的存储器22中。
在步骤46的第二子步骤中，当脚1a从地面抬起到非常高以致脚1a不再与单色光源5所创建的照射平面相交时，定义第二时间标记。同样地，第二时间标记存储在数据处理设备20的存储器22中。
在步骤47中，数据处理设备20根据开始时间标记、第一时间标记和第二时间标记至少计算出被测人员的地面接触时间和/或反应时间。数据处理设备20至少将临时计算的地面接触和反应时间存储到存储器22。
在一个有利实施例中，数据处理设备20经由无线接口组件25向无线通信设备7至少发送计算出的地面接触和反应时间。
在将数据传输到无线通信设备7之后，在步骤48中检查是否进行了所有需要的测量。如果步骤48中的答案是“否”，则向图案投影仪4和单色光源5发送不停止运行消息(步骤42a和43a)的命令。
如果步骤48中的答案是“是”，则图案投影仪4和单色光源5将不会接收到不停止运行消息(步骤42a和43a)的命令。在步骤42a和43a中的下一检查时间，为了节省垂直自立装备盒2的电池23的能量，将关闭图案投影仪4和单色光源5。
在步骤49中，首先检查测量结果是否从数据处理设备20的存储器22传送到无线通信设备7。如果已经进行了传输，那么在步骤40b中也将关闭摄像机3并且结束测量期。
在其他跳跃测试中，方法步骤包含至少一个限定脚从地面抬起的方法步骤和另一个限定脚着地的方法步骤。一些测试可以包含接连地跳跃。在这些测试中检测脚的每个抬起时间和着地时间，并用于计算例如地面接触和反应时间。
在图5的示例性流程图中，示出了利用图1b或1c的测量系统进行加速度和速度测试时根据本发明的方法的主要步骤。
测量过程从步骤50a开始，有利地，其中根据本发明的身体训练安排的用户通过无线通信设备7发出启动命令激活测量系统60。有利地，在步骤50a中，还选择了用于加速度和速度期的测试方法。
在步骤51中，垂直自立装备盒2中的数据处理设备20的中央处理单元21启动图案投影仪4、单色光源5和摄像机3。在该步骤中，有利地，中央处理单元21将图案投影仪4、单色光源5和摄像机3的视角对准，使得它们在待开始的测试期中兼容。随后，测试过程移动到并发步骤52、53和54，其中图案投影仪4、单色光源5和摄像机3处于激活状态。
在步骤52中，图案投影仪4在地面上绘制出反应线66a和66b或反应线76a和反应区76。在步骤52a中不时地检查测量期是否处于激活状态。如果检查结果是不应该停止图案投影仪4，则过程返回到步骤52。
在步骤53中单色光源5照射出区66a和66b或图案投影仪4绘制的反应线76a和反应区76。在步骤53a中不时地检查测量期是否处于激活状态。如果检查结果是不应该停止反应线和反应区的照射，则过程返回到步骤53。
在步骤54中摄像机3拍摄至少包括区66a和66b或图案投影仪4绘制的反应线76a和反应区76的图像。有利地，摄像机3至少对单色光源5的波长敏感。
在步骤55的图1b和1c中，被测人员61或71在第一反应线66a或76a上并在自立装备盒2的信号灯发出命令后加速。这将启动记录测量期开始时间的计时器。有利地，开始时间标记保存在数据处理设备20的存储器22中。
有利地，至少在脚与单色光源5在第一反应线66a或76a上方创建的照射平面相交时，摄像机3接收可以从中检测人员61的脚61a或人员71的脚71a的图像数据。
步骤56公开了至少两个子步骤。在第一子步骤中，根据摄像机3的图像数据限定穿过反应线66a和76a的脚61a或脚71a的位置。此外，当脚61a或71a与单色光源5在第一反应线66a或76a上创建的照射平面相交时，定义第一时间标记。然后，第一时间标记存储在数据处理设备20的存储器22中。
在步骤56的第二子步骤中，当脚61a穿过另一反应线(例如图1b中的反应线66b)或到达图1c中的反应区76时，定义第二时间标记。同样地，第二时间标记存储在数据处理设备20的存储器22中。其他时间标记也可以相应地定义和保存。
在步骤57中，数据处理设备20通过被测人员61的开始时间标记和其他时间标记计算加速度和速度。数据处理设备20至少将临时计算的加速度和速度的值存储到存储器22。
在一个有利实施例中，数据处理设备20经由无线接口组件25向无线通信设备7至少发送计算出的地面加速度和速度值。
在将数据传输到无线通信设备7之后，在步骤58中检查是否进行了所有需要的加速度和速度测量。如果步骤48中的答案是“否”，则向图案投影仪4和单色光源5发送不停止运行消息(步骤52a和53a)的命令。
如果步骤58中的答案是“是”，则图案投影仪4和单色光源5将不会接收到不停止工作消息(步骤52a和53a)的命令。在步骤52a和53a中的下一检查时间，为了节省垂直自立装备盒2的电池23的能量，将关闭图案投影仪4和单色光源5。
在步骤59中，首先检查测量结果是否从数据处理设备20的存储器22传送到无线通信设备7。如果已经进行了传输，那么在步骤40b中也将关闭摄像机3并且结束加速度和速度测量期。
图4和图5中描述或说明的任何步骤可以使用通用或专用处理器中存储在待该处理器执行的计算机可读存储介质(例如，磁盘、存储器等)上的可执行指令来实现。“计算机可读存储介质”和“计算机”的引用应理解为涵盖专用电路，如现场可编程门阵列、专用集成电路(ASIC)、USB闪存驱动器、信号处理设备和其他设备。
云数据库8可以由一个或多个服务器完成。每个服务器均有一个或多个处理器。处理器或处理器装置可以包括算术逻辑单元、一组不同的寄存器和控制电路。数据存储装置(例如存储单元或存储装置)已经连接到处理器装置，在该数据存储装置上可以存储计算机可读信息或程序或用户信息。存储器装置通常含有允许读取和写入功能的存储器单元(Random Access Memory，RAM)，以及含有只能从中读取数据的非易失性存储器的存储器单元(Read Only Memory，ROM)。有利地，测量数据和计算的反应和地面接触时间存储在存储器中。
上文描述了根据本发明的一些有利实施例。本发明不限于所描述的实施例。在本发明所附权利要求限定的范围内，本发明可以多种方式应用。

Claims (19)

1.用于个人训练的光学测量系统(10)，所述光学测量系统包含：
–云数据库(8)；
–无线通信设备(7)；以及
–垂直自立装备盒(2)，所述垂直自立装备盒包含数据处理设备(20)，所述数据处理设备(20)配置为测量在预定反应区(6，76)内的人员(1)的身体部位(1a)的地面接触和/或反应时间和位置，
其特征在于，自立装备盒(2)包含：
–至少两个方向显示的信号灯(2a，2b)，所述信号灯(2a，2b)在垂直自立装备盒(2)上；
–图案投影仪(4)，所述图案投影仪(4)在垂直自立装备盒(2)的垂直侧上，配置成通过利用预定可见光波段(4a)在地面上绘制出光学绘制的水平反应区(6，76)或反应线(66a，66b)的边界线；
–单色光源(5)，所述单色光源(5)在自立装备盒(2)的同一垂直侧上，配置成以波长(5a)照射地面上的整个光学绘制的水平反应区(6，76)或反应线(66a，66b)，所述波长(5a)在投影仪(4)的预定可见光波段(4a)之外；
–摄像机(3)，所述摄像机(3)在自立装备盒(2)的同一垂直侧，配置成至少在单色光源(5)的波长下用作地面上的光学绘制的水平反应区(6，76)的图像数据检测器；以及
–数据处理设备(20)，包含：
–处理器(21)；
–存储器(22)，所述存储器(22)包括计算机程序代码，所述存储器(22)配置成用处理器使数据处理设备(20)至少
–通过利用摄像机(3)的图像数据以确定人员(1，61，71)的身体部位(1a，61a，71a)在光学绘制的水平反应区(6，76)中的时间和位置；
–根据确定的连续的身体部位(1a)来确定身体部位(1a)的移动数据；以及
–通过利用确定的移动数据确定地面接触和/或反应时间。
2.根据权利要求1所述的光学测量系统，其特征在于，在测量人员对给定刺激的反应能力的T测试、静态跳跃测试、下蹲跳测试、跳深测试、弹性测试、刚度测试或起跳反应测试中测量地面接触和反应时间。
3.根据权利要求1所述的光学测量系统，其特征在于，在加速度或速度测试中测量所述地面接触时间。
4.根据权利要求1所述的光学测量系统，其特征在于，所述无线通信设备(7)配置成
–控制光学测量系统(10)的测量期，以及
–将来自数据处理设备(20)的测量结果中继到云数据库(8)。
5.根据权利要求1所述的光学测量系统，其特征在于，所述无线通信设备(7)是手机、平板电脑、笔记本电脑或个人数字助理。
6.一种垂直自立装备盒(2)，所述垂直自立装备盒(2)配置成用于测量人员(1，61，71)在光学绘制的水平反应区(6，76)上的地面接触和/或反应时间，
其特征在于，自立装备盒(2)包含：
–至少两个方向显示的信号灯(2a，2b)，所述信号灯(2a，2b)在垂直自立装备盒(2)上；
–可见光图案投影仪(4)，所述可见光图案投影仪(4)在垂直自立装备盒(2)的垂直侧上，配置成用预定可见光波段(4a)限定出地面上的光学绘制的水平反应区(6，76)或反应线(66a，66b)的边界线；
–单色光源(5)，所述单色光源(5)在垂直自立装备盒(2)的同一侧上，用于以在图案投影仪(4)的预定可见光波段(4a)之外的波长(5a)照射整个光学绘制的水平反应区(6，76)或反应线(66a，66b)；
–摄像机(3)，所述摄像机(3)在垂直自立装备盒(2)的同一侧上，配置成至少在单色光源(5)的波长下用作光学绘制的水平反应区(6，76)的图像数据检测器；以及
–数据处理设备(20)，所述数据处理设备(20)配置成用于通过利用摄像机(2)的图像数据确定人员(1，61，71)的地面接触和/或反应时间。
7.根据权利要求6所述的垂直自立装备盒(2)，其特征在于，所述垂直自立装备盒(2)配置成用于测量人员对给定刺激的反应能力的T测试、静态跳跃测试、下蹲跳测试、跳深测试、弹性测试、刚度测试或起跳反应测试。
8.根据权利要求6所述的垂直自立装备盒(2)，其特征在于，垂直自立装备盒(2)配置成用于加速度或速度测试。
9.根据权利要求6所述的垂直自立装备盒(2)，其特征在于，所述单色光源(5)配置成利用红外或可见波长照射所述光学绘制的水平反应区(6，76)。
10.根据权利要求6所述的垂直自立装备盒(2)，其特征在于，至少两个方向显示的信号灯(2a，2b)配置成向人员(1)显示在所述光学绘制的水平反应区(6，76)内的下一移动方向。
11.根据权利要求6所述的垂直自立装备盒(2)，其特征在于，所述数据处理设备(20)包含
–处理器(21)；
–存储器(22)，包括计算机程序代码；
–存储器和计算机程序代码配置成用处理器使数据处理设备(20)至少：
–通过利用摄像机(3)的图像数据确定人员(1，61，71)的身体部位(1a，61a，71a)在光学绘制的水平反应区(6，76)上的时间和位置；
–根据确定的连续的身体部位(1a，61a，71a)来确定身体部位(1a，61a，71a)的移动数据；以及
–通过利用确定的移动数据确定地面接触和/或反应时间。
12.测量人员(1，61，71)在光学绘制的水平反应区(6，76)上的地面接触和/或反应时间的方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
–打开可见光图案投影仪(4)、单色光源(5)和摄像机(3)；
–在垂直自立装备盒(2)垂直侧的可见光图案投影仪(4)以预定可见光波段(4a)绘制光学绘制的水平反应区(6，76)或反应线(66a，66b)的边界线；
–在垂直自立装备盒(2)同侧的单色光源(5)以在图案投影仪(4)的预定可见光波段(4a)之外的波长照射(43，53)整个光学绘制的水平反应区(6，76)或反应线(66a，66b)；
–在垂直自立装备盒(2)的同侧的摄像机(3)至少在单色光源(5)波长处用作光学绘制的水平反应区(6，76)的图像数据检测器(44，54)；
–通过利用摄像机(3)的图像数据确定(46，56)人员(1，61，71)身体部位(1a，61a，71a)在光学绘制的水平反应区(6，76)上的时间和位置；
–根据确定的连续的身体部位(1a，61a，71a)来确定(46，56)身体部位(1a，61a，71a)的移动数据；
–利用确定的移动数据确定(47，57)人员(1，61，71)的接触和/或反应时间；以及
–将接触时间和反应时间测量结果保存(48，49，58，59)到数据处理设备(20)的存储器(21)并停止测量期。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法是以下中的至少一种：在测量人员对给定刺激的反应能力的T测试、静态跳跃测试、下蹲跳跃测试、跳深测试、刚度测试或起跳反应测试中确定地面接触时间和反应时间。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法是以下中的至少一种：在加速度或速度测试中确定地面接触时间和反应时间。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包含将接触和反应时间测量结果发送到无线通信设备(7)。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：
–打开可见光图案投影仪(4)、单色光源(5)和摄像机(3)；
–通过控制可见光图案投影仪(4)来以预定可见光波段(4a)绘制(42，52)光学绘制的水平反应区(6，76)或反应线(66a，66b)的边界线；
–通过控制单色光源(5)以一波长(5a)照射(43，53)整个光学绘制的水平反应区(6，76)或反应线(66a，66b)；
–通过控制单色光源(5)使摄像机(3)用作以一波长(5a)光学绘制的水平反应区(6，76)的图像数据检测器(44，54)；
–通过利用摄像机(3)的图像数据确定(46，56)人员(1，61，71)的身体部位(1a，61a，71a)在光学绘制的水平反应区(6，76)上的时间和位置；
–根据确定的连续的身体部位(1a，61a，71a)来确定(46，56)身体部位(1a，61a，71a)的移动数据；
–通过利用确定的移动数据来确定(47，57)人员(1，61，71)的地面接触和/或反应时间；以及
–将接触时间和反应时间测量结果保存(48，49，58，59)到数据处理设备(20)的存储器(21)并停止测量期。
17.根据权利要求16所述的计算机可读存储介质，其特征在于，所述步骤包括在测量人员对给定刺激的反应能力的T测试、静态跳跃测试、下蹲跳测试、跳深测试、刚度测试或起跳速度测试中的地面接触时间和反应时间。
18.根据权利要求16所述的计算机程序可读存储介质，其特征在于，所述步骤包括利用在加速度或速度测试中的所述地面接触时间和所述反应时间。
19.根据权利要求16所述的计算机程序可读存储介质，其特征在于，所述步骤还包括将接触和反应时间测量结果发送到无线通信设备(7)。
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