CN111558195A - 基于穿戴式设备的跳绳计数方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明属于穿戴设备技术领域，尤其涉及一种跳绳计数方法、装置以及存储介质，通过获取用户跳绳时的运动姿态数据，从运动姿态数据中获取Z轴加速度和横滚角变化率，根据Z轴加速度和横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差，判断Z轴加速度标准差与横滚角变化率标准差是否均达到预设的第一阈值，是则判断Z轴加速度标准差或横滚角变化率标准差是否达到预设的第二阈值，是则获取横滚角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内Z轴加速度和横滚角变化率，当未获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和横滚角变化率时，将个数设置为用户此次跳绳的跳绳个数并输出，从而在简化跳绳计数的同时提高跳绳计数的准确度。

Description

基于穿戴式设备的跳绳计数方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明属于穿戴式设备技术领域，尤其涉及一种基于腕部穿戴设备的跳绳计数方法、装置、设备以及存储介质。

背景技术

随着体育教育的改革不断发展，学校越来越重视提高学生的体育运动能力,力争实现学生“德、智、体”的全面发展，例如，目前跳绳已被列为小学生参加体育考试必考项目之一。传统跳绳计数通常采用人工计数、专用跳绳转轴计数以及红外计数等方法，然而人工计数方法费时费力且容易记错，专用跳绳转轴计数方法不仅需要专用的跳绳设备，而且该跳绳设备会因时间的推移发生磨损而导致无法使用，且对于跳绳动作特别轻的用户也会因为力气不够转动转轴而使得专用的跳绳设备减少计数，红外计数方法使用的设备昂贵，不仅需要在特定场景使用，而且当用户跳到非规定区域外时红外计数设备无法检测用户跳绳动作，从而会使得红外计数设备减少计数导致计数不准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于腕部穿戴设备的跳绳计数方法、装置、设备以及存储介质，旨在解决由于现有跳绳计数方法对跳绳设备要求高、跳绳设备计数不准确导致计数过程复杂的问题。

一方面，本发明提供了基于腕部穿戴设备的跳绳计数方法，所述方法包括：

获取用户跳绳时的运动姿态数据，从所述运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率；

根据所述Z轴加速度和所述横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差；

判断所述Z轴加速度标准差与所述横滚角变化率标准差是否均达到预设的第一阈值，是则判断所述Z轴加速度标准差或所述横滚角变化率标准差是否达到预设的第二阈值；

是则获取所述横滚角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的所述Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的所述横滚角变化率；

当未获取到所述下一时间窗口内的所述Z轴加速度和所述横滚角变化率时，将所述个数设置为所述用户此次跳绳的跳绳个数并输出。

优选地，在判断所述Z轴加速度标准差与所述横滚角变化率标准差是否均达到预设的第一阈值的步骤之后，所述方法包括：

当判定所述Z轴加速度标准差和/或所述横滚角变化率标准差未达到所述第一阈值时，获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率；

当获取到所述下一时间窗口内的所述Z轴加速度和所述横滚角变化率时，跳转至根据所述Z轴加速度和所述横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差的步骤，否则设置所述用户此次跳绳的跳绳个数为零并输出。

优选地，在判断所述Z轴加速度标准差或所述横滚角变化率标准差是否达到预设的第二阈值的步骤之后，所述方法包括：

当判定所述Z轴加速度标准差和所述横滚角变化率标准差均未达到所述第二阈值时，获取当前时间窗口内所述横滚角变化率出现周期性变化的个数；

获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的所述Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的所述横滚角变化率；

当获取到所述下一时间窗口内的所述Z轴加速度和所述横滚角变化率时，跳转至根据所述Z轴加速度和所述横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差的步骤，否则计算所述横滚角变化率出现周期性变化的总个数，并将所述总个数设置为所述用户此次跳绳的跳绳个数。

优选地，所述方法还包括：

获取用户跳绳时的运动姿态数据，从所述运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的俯仰角变化率；

根据所述Z轴加速度和所述俯仰角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和俯仰角变化率标准差；

判断所述Z轴加速度标准差与所述俯仰角变化率标准差是否均达到预设的第三阈值，是则判断所述Z轴加速度标准差或所述俯仰角变化率标准差是否达到预设的第四阈值；

是则获取所述俯仰角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的所述Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的所述俯仰角变化率；

当未获取到所述下一时间窗口内的所述Z轴加速度和所述俯仰角变化率时，将所述个数设置为所述用户此次跳绳的跳绳个数并输出。

优选地，所述方法还包括：

获取用户跳绳时的运动姿态数据，从所述运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率；

根据所述Z轴加速度和所述横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度的变化率和横滚角变化率的变化率，判断所述Z轴加速度的变化率与所述横滚角变化率的变化率是否均达到预设的条件；

当判定所述Z轴加速度的变化率与所述横滚角变化率的变化率均达到预设的条件时，获取所述横滚角变化率的变化率出现周期性变化的个数并输出。

另一方面，本发明提供了一种基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置，所述装置包括：

第一数据获取单元，用于获取用户跳绳时的运动姿态数据，从所述运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率；

第一数据计算单元，用于根据所述Z轴加速度和所述横滚角变化率计算所述时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差；

第一条件判断单元，用于判断所述Z轴加速度标准差与所述横滚角变化率标准差是否均达到预设的第一阈值，是则判断所述Z轴加速度标准差或所述横滚角变化率标准差是否达到预设的第二阈值；

第二数据获取单元，用于是则获取所述横滚角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的所述Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的所述横滚角变化率；

第一计数输出单元，用于当未获取到所述下一时间窗口内的所述Z轴加速度和所述横滚角变化率时，将所述个数设置为所述用户此次跳绳的跳绳个数并输出。

优选地，所述装置还包括：

第三数据获取单元，用于获取用户跳绳时的运动姿态数据，从所述运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的俯仰角变化率；

第二数据计算单元，用于根据所述Z轴加速度和所述俯仰角变化率计算所述时间窗口内Z轴加速度标准差和俯仰角变化率标准差；

第二条件判断单元，用于判断所述Z轴加速度标准差与所述俯仰角变化率标准差是否均达到预设的第三阈值，是则判断所述Z轴加速度标准差或所述俯仰角变化率标准差是否达到预设的第四阈值；

第四数据获取单元，用于是则获取所述俯仰角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的所述Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的所述俯仰角变化率；

第二计数输出单元，用于当未获取到所述下一时间窗口内的所述Z轴加速度和所述俯仰角变化率时，将所述个数设置为所述用户此次跳绳的跳绳个数并输出。

优选地，所述装置还包括：

第五数据获取单元，用于获取用户跳绳时的运动姿态数据，从所述运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率；

第三条件判断单元，用于根据所述Z轴加速度和所述横滚角变化率计算所述时间窗口内Z轴加速度的变化率和横滚角变化率的变化率，判断所述Z轴加速度的变化率与所述横滚角变化率的变化率是否均达到预设的条件；

第三计数输出单元，用于当判定所述Z轴加速度的变化率与所述横滚角变化率的变化率均达到预设的条件时，获取所述横滚角变化率的变化率出现周期性变化的个数并输出。

另一方面，本发明了一种基于腕部穿戴式设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

另一方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

本发明通过获取用户跳绳时的运动姿态数据，从运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率，根据Z轴加速度和横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差，判断Z轴加速度标准差与横滚角变化率标准差是否均达到预设的第一阈值，是则判断Z轴加速度标准差或横滚角变化率标准差是否达到预设的第二阈值，是则获取横滚角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率，当未获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和横滚角变化率时，将个数设置为用户此次跳绳的跳绳个数并输出，从而在简化跳绳计数的同时提高跳绳计数的准确度。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数方法的实现流程图；

图2是本发明实施例二提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数方法的实现流程图；

图3是本发明实施例三提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数方法的实现流程图；

图4是本发明实施例四提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数方法的实现流程图；

图5是本发明实施例五提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置的结构示意图；

图6是本发明实施例六提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置的结构示意图；

图7是本发明实施例七提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置的结构示意图；以及

图8是本发明实施例八提供的腕部穿戴设备示意图。

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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

实施例一：

图1示出了本发明实施例一提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在步骤S101中，获取用户跳绳时的运动姿态数据，从运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率。

本发明实施例适用于腕部穿戴设备，具体地，适用于设置有九轴传感器的腕部穿戴设备，例如，智能手表、智能手腕，以方便当用户跳绳时通过九轴传感器实时获取用户的跳绳数据。本发明实施例中，通过九轴传感器获取用户跳绳时产生的加速度、手腕摇晃时的姿态角度(如横滚角)和角速度、以及用于校准姿态角度的漂移值等，以实时获取用户跳绳时跳绳数据。在获取用户跳绳时的运动姿态数据时，具体地，根据用户的跳绳数据，通过九轴融合算法计算用户跳绳时的运动姿态数据，其中，运动姿态数据至少包括用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率，Z轴加速度反映了用户跳绳时在当前大地坐标系Z轴方向上速度变化的快慢，横滚角变化率反映了用户手腕摇晃幅度变化的快慢，从而通过运动姿态数据中的Z轴加速度和横滚角变化率准确反映用户的当前运动状态。

在获取用户跳绳时的运动姿态数据之前，预先设置固定大小的时间窗口，该时间窗口的大小表明了每次获取的运动姿态数据对应的时间长度，即每次获取的运动姿态数据对应的运动时间长度或数据长度，该时间窗口的大小可以根据跳绳运动的规律进行设置，这样，通过准确地设置时间窗口大小，可以准确地获取该时间窗口大小内Z轴加速度和横滚角变化率，从而准确地反映在该时间窗口内用户的运动状态。设置好时间窗口后，每次获取与时间窗口对应固定大小的运动姿态数据。具体地，运动姿态数据可存储在栈或队列(缓冲区)中，进而在栈或队列上设置对应的时间窗口，每次读取与时间窗口大小对应的运动姿态数据，从而简化运动姿态数据的读取过程。

在步骤S102中，根据Z轴加速度和横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差。

在本发明实施例中，根据Z轴加速度和横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差，从而统计出当前时间窗口内Z轴加速度和横滚角变化率分布，以准确反映用户运动状态。

在步骤S103中，判断Z轴加速度标准差与横滚角变化率标准差是否均达到预设的第一阈值，是则判断Z轴加速度标准差或横滚角变化率标准差是否达到预设的第二阈值。

在本发明实施例中，若Z轴加速度标准差与横滚角变化率标准差均达到第一阈值，则表明用户处于跳绳状态，即用户跳跃频率和绳子摇晃频率相同，当未达到时，表明用户还未开始起跳。在Z轴加速度标准差与横滚角变化率标准差均达到第一阈值时，若Z轴加速度标准差或横滚角变化率标准差达到第二阈值，则表明用户进入了非跳绳状态，即用户跳跃频率和绳子摇摆频率不相同，若Z轴加速度标准差和/或横滚角变化率标准差未达到第二阈值时，则表明用户处于持续跳绳状态，这样，通过持续对Z轴加速度标准差与横滚角变化率标准差进行监测，准确地获取用户的跳绳状态，以方便根据用户的跳绳状态来获取跳绳个数。

在步骤S104中，当Z轴加速度标准差或横滚角变化率标准差达到预设的第二阈值时，获取横滚角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率。

在本发明实施例中，当监测到Z轴加速度标准差或横滚角变化率标准差达到第二阈值时，表明用户处于非跳绳状态，获取用户跳绳时横滚角变化率出现周期性变化的个数，优选地，可通过二元查询方法计算用户跳绳时横滚角变化率出现极大值或极小值的个数，例如，获取当前某个横滚角变化率作为中间值，通过比较该中间值与相邻两边的横滚角变化率进行对比，若该中间值比相邻两边的横滚角变化率都大或者比两边都小，则记录为一次跳绳，否则在当前横滚角变化率基础上获取下一个横滚角变化率作为中间值再进行判断，从而快速获取横滚角变化率出现极大值或极小值总的个数，进而得到当前时间窗口内用户跳绳时横滚角变化率出现周期性变化的个数。

在获取下一时间窗口(即下一时间长度)内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率时，从存储运动姿态数据的存储空间(例如，栈或队列)中读取与该下一时间窗口对应的运动姿态数据，检测是否读取到运动姿态数据，当读取到运动姿态数据时，表明已获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和横滚角变化率，当未读取到运动姿态数据时，表明未获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和横滚角变化率，此时可确认用户结束了此次跳绳。

在步骤S105中，当未获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和横滚角变化率时，将获取的个数设置为用户此次跳绳的跳绳个数并输出。

在本发明实施例中，当未获取到下一时间窗口对应的运动姿态数据时，则将横滚角变化率出现周期性变化的个数设置为用户此次跳绳的跳绳个数并输出，优选地，可通过腕部穿戴式设备的屏幕或扬声器进行输出，以便提示用户及时查看。

在本发明实施例中，通过获取用户跳绳时的运动姿态数据，从运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率，根据Z轴加速度和横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差，判断Z轴加速度标准差与横滚角变化率标准差是否均达到预设的第一阈值，是则判断Z轴加速度标准差或横滚角变化率标准差是否达到预设的第二阈值，是则获取横滚角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率，当未获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和横滚角变化率时，将个数设置为用户此次跳绳的跳绳个数并输出，从而在简化跳绳计数的同时提高跳绳计数的准确度。

实施例二：

图2示出了本发明实施例二提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在步骤S201中，获取用户跳绳时的运动姿态数据，从运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率。

本发明实施例适用于腕部穿戴设备，具体地，适用于设置有九轴传感器的腕部穿戴设备，例如，智能手表、智能手腕，以方便当用户跳绳时通过九轴传感器实时获取用户的跳绳数据。本发明实施例中，通过九轴传感器获取用户跳绳时产生的加速度、手腕摇晃时的姿态角度(如横滚角)和角速度、以及用于校准姿态角度的漂移值等，以实时获取用户跳绳时跳绳数据。

在步骤S202中，根据Z轴加速度和横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差。

在本发明实施例中，根据Z轴加速度和横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差，从而统计出当前时间窗口内Z轴加速度和横滚角变化率分布，以准确反映用户运动状态。

在步骤S203中，判断Z轴加速度标准差与横滚角变化率标准差是否均达到预设的第一阈值，是则执行步骤S204，否则执行步骤S207。

在本发明实施例中，若Z轴加速度标准差与横滚角变化率标准差均达到第一阈值，则表明用户处于跳绳状态，即用户跳跃频率和绳子摇晃频率相同，当未达到时，表明用户还未开始起跳，获取下一个时间窗口用户跳绳时的运动姿态数据，以便实时获取用户运动状态。

在步骤S204中，判断Z轴加速度标准差或横滚角变化率标准差是否达到预设的第二阈值，是则执行步骤S205，否则执行步骤S206。

在本发明实施例中，若Z轴加速度标准差或横滚角变化率标准差达到第二阈值时，则表明用户进入了非跳绳状态，即用户跳跃频率和绳子摇摆频率不相同，此时执行步骤S205，以获取当前时间窗口内用户的跳绳个数，当Z轴加速度标准差和/或横滚角变化率标准差未达到第二阈值时，表明用户处于持续跳绳状态，执行步骤S206以持续获取用户的跳绳个数，进而便于后续统计用户一次跳绳的跳绳总个数或总圈数。

在步骤S205中，获取横滚角变化率出现周期性变化的总个数。

在本发明实施例中，当监测到Z轴加速度标准差或横滚角变化率标准差达到第二阈值时，表明用户进入了非跳绳状态，获取用户跳绳时横滚角变化率出现周期性变化的总个数，在获取用户跳绳时横滚角变化率出现周期性变化的总个数时，具体地，获取当前时间窗口内横滚角变化率出现周期性变化的个数，将获取的个数与之前记录的其他时间窗口对应的个数相加，得到用户此次跳绳横滚角变化率出现周期性变化的总个数。在获取当前时间窗口内横滚角变化率出现周期性变化的个数时，优选地，可通过二元查询方法计算用户跳绳时在当前时间窗口内横滚角变化率出现极大值或极小值的个数，例如，获取当前某个横滚角变化率作为中间值，通过比较该中间值与相邻两边的横滚角变化率进行对比，若该中间值比相邻两边的横滚角变化率都大或者比两边都小，则记录为一圈或一个跳绳，否则在当前横滚角变化率基础上获取下一个横滚角变化率作为中间值再进行判断，从而快速得到横滚角变化率出现极大值或极小值的个数，进而得到当前时间窗口内横滚角变化率出现周期性变化的个数。

在步骤S206中，记录当前时间窗口内横滚角变化率出现周期性变化的个数。

在本发明实施例中，在Z轴加速度标准差与横滚角变化率标准差均达到第一阈值之后，若Z轴加速度标准差和/或横滚角变化率标准差未达到第二阈值，则表明用户处于持续跳绳状态，记录或保存当前时间窗口内横滚角变化率出现周期性变化的个数，以在用户结束跳绳时用于计算或统计用户一次跳绳的总个数，如何获取当前时间窗口内横滚角变化率出现周期性变化的个数，可参考前一步骤的描述，在此不再赘述。

在步骤S207中，判断是否获取到下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率，是则跳转至步骤S202，否则执行步骤S208。

在本发明实施例中，获取下一时间窗口(即下一时间长度)内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率，具体地，从存储运动姿态数据的存储空间(例如，栈或队列)中读取与该下一时间窗口对应的运动姿态数据，检测是否读取到运动姿态数据，当读取到运动姿态数据时，表明已获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和横滚角变化率，该下一时间窗口成为(或被设置为)当前时间窗口，跳转至步骤S202。当未读取到运动姿态数据时，表明未获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和横滚角变化率，执行步骤S208，从而确认用户结束了此次跳绳。

在步骤S208中，将总个数设置为用户此次跳绳的跳绳个数并输出。

在本发明实施例中，当未检测或读取到下一时间窗口对应的运动姿态数据时，则将横滚角变化率出现周期性变化的总个数设置为用户此次跳绳的跳绳个数并输出，优选地，可通过腕部穿戴式设备的屏幕或扬声器进行输出，以便提示用户及时查看。当检测到当前时间窗口有运动姿态数据时，跳转至步骤202，根据Z轴加速度和横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差，从而持续获取用户的运动状态，进而获取用户在多个连续时间段(时间窗口)跳绳的跳绳总个数或总圈数。

本发明实施例通过判断Z轴加速度标准差或横滚角变化率标准差是否达到第一阈值、第二阈值，以确认用户的运动状态，当时间窗口不存在对应的运动姿态数据时确认用户结束了此次跳绳，之后通过获取横滚角变化率出现周期性变化的总个数而获取用户跳绳时的跳绳个数，进而在简化跳绳计数的同时提高跳绳计数的准确度。

实施例三：

图3示出了本发明实施例三提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在步骤S301中，获取用户跳绳时的运动姿态数据，从运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的俯仰角变化率。

本发明实施例适用于腕部穿戴设备，具体地，适用于设置有九轴传感器的腕部穿戴设备，例如，智能手表、智能手腕，以方便当用户跳绳时通过九轴传感器实时获取用户的跳绳数据。本发明实施例中，通过九轴传感器获取用户跳绳时产生的加速度、手腕摇晃时的姿态角度(如俯仰角)和角速度、以及用于校准姿态角度的漂移值等，以实时获取用户跳绳时跳绳数据。在获取用户跳绳时的运动姿态数据时，具体地，根据用户的跳绳数据，通过九轴融合算法计算用户跳绳时的运动姿态数据，其中，运动姿态数据至少包括用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的俯仰角变化率，Z轴加速度反映了用户跳绳时在当前大地坐标系Z轴方向上速度变化的快慢，俯仰角变化率反映了用户手腕摇晃幅度变化的快慢，从而通过运动姿态数据中的Z轴加速度和俯仰角变化率准确反映用户的当前运动状态。

在获取用户跳绳时的运动姿态数据之前，预先设置固定大小的时间窗口，该时间窗口的大小表明了每次获取的运动姿态数据对应的时间长度，即每次获取的运动姿态数据对应的运动时间长度或数据长度，该时间窗口的大小可以根据跳绳运动的规律进行设置，这样，通过准确地设置时间窗口大小，可以准确地获取该时间窗口大小内Z轴加速度和俯仰角变化率，从而准确地反映在该时间窗口内用户的运动状态。

在步骤S302中，根据Z轴加速度和俯仰角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和俯仰角变化率标准差。

在本发明实施例中，根据Z轴加速度和俯仰角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和俯仰角变化率标准差，从而统计出当前时间窗口内Z轴加速度和俯仰角变化率分布，以准确反映用户运动状态。

在步骤S303中，判断Z轴加速度标准差与俯仰角变化率标准差是否均达到预设的第三阈值，是则判断Z轴加速度标准差或俯仰角变化率标准差是否达到预设的第四阈值。

在本发明实施例中，若Z轴加速度标准差与俯仰角变化率标准差均达到第三阈值，则表明用户处于跳绳状态，即用户跳跃频率和绳子摇晃频率相同，当未达到时，表明用户还未开始起跳。若在Z轴加速度标准差与俯仰角变化率标准差均达到第三阈值时，Z轴加速度标准差或俯仰角变化率标准差达到第四阈值，则表明用户进入了非跳绳状态，即用户跳跃频率和绳子摇摆频率不相同，若Z轴加速度标准差和/或俯仰角变化率标准差未达到第四阈值时，则表明用户处于持续跳绳状态，从而通过持续对Z轴加速度标准差与俯仰角变化率标准差进行监测，准确地获取用户的跳绳状态，以方便根据用户的跳绳状态来获取跳绳个数。

在步骤S304中，当Z轴加速度标准差或俯仰角变化率标准差达到预设的第四阈值时，则获取俯仰角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的俯仰角变化率。

在本发明实施例中，当监测到Z轴加速度标准差或俯仰角变化率标准差达到第四阈值时，表明用户处于非跳绳状态，获取用户跳绳时俯仰角变化率出现周期性变化的个数，优选地，可通过二元查询方法计算用户跳绳时俯仰角变化率出现极大值或极小值的个数，从而快速获取俯仰角变化率出现极大值或极小值总的个数，进而获取当前时间窗口内用户跳绳时俯仰角变化率出现周期性变化的个数。

在获取下一时间窗口(即下一时间长度)内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的俯仰角变化率时，从存储运动姿态数据的存储空间(例如，栈或队列)中读取与该下一时间窗口对应的运动姿态数据，检测是否读取到运动姿态数据，当读取到运动姿态数据时，表明已获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和俯仰角变化率，当未读取到当前时间窗口有运动姿态数据时，表明未获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和俯仰角变化率，此时可从而确认用户结束了此次跳绳。

在步骤S305中，当未获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和俯仰角变化率时，将获取的个数设置为用户此次跳绳的跳绳个数并输出。

在本发明实施例中，当未获取到下一时间窗口对应的运动姿态数据时，则将俯仰角变化率出现周期性变化的个数设置为用户此次跳绳的跳绳个数并输出，优选地，可通过腕部穿戴式设备的屏幕或扬声器进行输出，以便提示用户及时查看。另一优选地，当检测到该下一时间窗口有运动姿态数据时，将该下一时间窗口设置为当前时间窗口，继续根据Z轴加速度和俯仰角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和俯仰角变化率标准差，从而持续获取用户的运动状态，得到该时间窗口下用户跳绳的跳绳个数，进而获取用户多次跳绳的跳绳个数或总圈数。

在本发明实施例中，通过获取用户跳绳时的运动姿态数据，从运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的俯仰角变化率，根据Z轴加速度和俯仰角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和俯仰角变化率标准差，判断Z轴加速度标准差与俯仰角变化率标准差是否均达到预设的第三阈值，是则判断Z轴加速度标准差或俯仰角变化率标准差是否达到预设的第四阈值，是则获取俯仰角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的俯仰角变化率，当未获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和俯仰角变化率时，将个数设置为用户此次跳绳的跳绳个数或总圈数并输出，从而在简化跳绳计数的同时提高跳绳计数的准确度。

实施例四：

图4示出了本发明实施例四提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在步骤S401中，获取用户跳绳时的运动姿态数据，从运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率。

本发明实施例适用于腕部穿戴设备，具体地，适用于设置有九轴传感器的腕部穿戴设备，例如，智能手表、智能手腕，以方便当用户跳绳时通过九轴传感器实时获取用户的跳绳数据。本发明实施例中，通过九轴传感器获取用户跳绳时产生的加速度、手腕摇晃时的姿态角度(如横滚角)和角速度、以及用于校准姿态角度的漂移值等，以实时获取用户跳绳时跳绳数据。

在步骤S402中，根据Z轴加速度和横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度的变化率和横滚角变化率的变化率，判断Z轴加速度的变化率与横滚角变化率的变化率是否均达到预设的条件。

在本发明实施例中，根据Z轴加速度和横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度的变化率和横滚角变化率的变化率，以得到用户跳跃时Z轴加速度变化大小和用户手腕摇晃时横滚角变化率的变化大小，进而可通过Z轴加速度的变化率和横滚角变化率的变化率确认用户的运动状态。判断Z轴加速度的变化率与横滚角变化率的变化率是否均达到预设的条件，当判定Z轴加速度的变化率与横滚角变化率的变化率均达到预设的条件时，表明用户此时处于跳绳状态，当判定Z轴加速度的变化率和/或横滚角变化率的变化率未达到预设的条件时，表明用户处于非跳绳状态，其中，预设的条件根据用户正常跳绳时测量到的实际数据和物理分析进行设置。

在步骤S403中，当判定Z轴加速度的变化率与横滚角变化率的变化率均达到预设的条件时，获取横滚角变化率的变化率出现周期性变化的个数并输出。

在本发明实施例中，在获取横滚角变化率的变化率出现周期性变化的个数时，具体地，可通过二元查询方法计算用户跳绳时横滚角变化率的变化率出现极大值或极小值的个数，例如，获取当前某个横滚角变化率的变化率作为中间值，通过比较该中间值与相邻两边的横滚角变化率的变化率进行对比，若该中间值比相邻两边的横滚角变化率的变化率都大或者比两边都小，则记录为一个或一圈跳绳，否则在当前横滚角变化率的变化率基础上获取下一个横滚角变化率的变化率作为中间值再进行判断，从而快速计算出横滚角变化率的变化率出现极大值或极小值总的个数，进而获取用户跳绳时横滚角变化率的变化率出现周期性变化的个数。

进一步优选地，当获取横滚角变化率的变化率出现周期性变化的个数时，该个数即为用户此次跳绳的数量，将获取的个数通过腕部穿戴式设备的屏幕或扬声器进行输出，从而及时提醒用户查看跳绳个数。

在本发明实施例中，通过获取用户跳绳时的运动姿态数据，从运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率，根据Z轴加速度和横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度的变化率和横滚角变化率的变化率，判断Z轴加速度的变化率与横滚角变化率的变化率是否均达到预设的条件，当判定Z轴加速度的变化率与横滚角变化率的变化率均达到预设的条件时，获取横滚角变化率的变化率出现周期性变化的个数并输出，从而快速获取用户跳绳时的跳绳个数。。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

实施例五：

图5示出了本发明实施例五提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

第一数据获取单元51，用于获取用户跳绳时的运动姿态数据，从运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率；

第一数据计算单元52，用于根据Z轴加速度和横滚角变化率计算时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差；

第一条件判断单元53，用于判断Z轴加速度标准差与横滚角变化率标准差是否均达到预设的第一阈值，是则判断Z轴加速度标准差或横滚角变化率标准差是否达到预设的第二阈值；

第二数据获取单元54，用于是则获取横滚角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率；

第一计数输出单元55，用于当未获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和横滚角变化率时，将个数设置为用户此次跳绳的跳绳个数并输出。

在本发明实施例中，基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置的各单元可由相应的硬件或软件单元实现，各单元可以为独立的软、硬件单元，也可以集成为一个软、硬件单元，在此不用以限制本发明。基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置的各单元的具体实施方式可参考实施例一至四的描述，在此不再赘述。

实施例六：

图6示出了本发明实施例六提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

第三数据获取单元61，用于获取用户跳绳时的运动姿态数据，从运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的俯仰角变化率；

第二数据计算单元62，用于根据Z轴加速度和俯仰角变化率计算时间窗口内Z轴加速度标准差和俯仰角变化率标准差；

第二条件判断单元63，用于判断Z轴加速度标准差与俯仰角变化率标准差是否均达到预设的第三阈值，是则判断Z轴加速度标准差或俯仰角变化率标准差是否达到预设的第四阈值；

第四数据获取单元64，用于是则获取俯仰角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的俯仰角变化率；

第二计数输出单元65，用于当未获取到下一时间窗口内的Z轴加速度和俯仰角变化率时，将个数设置为用户此次跳绳的跳绳个数并输出。

在本发明实施例中，基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置的各单元可由相应的硬件或软件单元实现，各单元可以为独立的软、硬件单元，也可以集成为一个软、硬件单元，在此不用以限制本发明。基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置的各单元的具体实施方式可参考实施例一至四的描述，在此不再赘述。

实施例七：

图7示出了本发明实施例七提供的基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

第五数据获取单元71，用于获取用户跳绳时的运动姿态数据，从运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率；

第三条件判断单元72，用于根据Z轴加速度和横滚角变化率计算时间窗口内Z轴加速度的变化率和横滚角变化率的变化率，判断Z轴加速度的变化率与横滚角变化率的变化率是否均达到预设的条件；

第三计数输出单元73，用于当判定Z轴加速度的变化率与横滚角变化率的变化率均达到预设的条件时，获取横滚角变化率的变化率出现周期性变化的个数并输出。

在本发明实施例中，基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置的各单元可由相应的硬件或软件单元实现，各单元可以为独立的软、硬件单元，也可以集成为一个软、硬件单元，在此不用以限制本发明。基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置的各单元的具体实施方式可参考实施例一至四的描述，在此不再赘述。

实施例八：

图8示出了本发明实施例八提供的穿戴式设备的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

本发明实施例的穿戴式设备8包括处理器80、存储器81以及存储在存储器81中并可在处理器80上运行的计算机程序82。该处理器80执行计算机程序82时实现上述跳绳计数方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S105。或者，处理器80执行计算机程序82时实现上述各装置实施例中各单元的功能，例如图5所示单元51至55的功能。

实施例九：

在本发明实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤，例如，图1所示的步骤S101至S105。或者，该计算机程序被处理器执行时实现上述装置实施例中各单元的功能，例如图5所示单元51至55的功能。

本发明实施例的计算机可读存储介质可以包括能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质，例如，ROM/RAM、磁盘、光盘、闪存等存储器。

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 (10)

1.一种基于腕部穿戴设备的跳绳计数方法，其特征在于，所述方法包括：

获取用户跳绳时的运动姿态数据，从所述运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率；

根据所述Z轴加速度和所述横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差；

判断所述Z轴加速度标准差与所述横滚角变化率标准差是否均达到预设的第一阈值，是则判断所述Z轴加速度标准差或所述横滚角变化率标准差是否达到预设的第二阈值；

是则获取所述横滚角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的所述Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的所述横滚角变化率；

当未获取到所述下一时间窗口内的所述Z轴加速度和所述横滚角变化率时，将所述个数设置为所述用户此次跳绳的跳绳个数并输出。

2.根据权利要求1所述跳绳计数方法，其特征在于，在判断所述Z轴加速度标准差与所述横滚角变化率标准差是否均达到预设的第一阈值的步骤之后，所述方法包括：

当判定所述Z轴加速度标准差和/或所述横滚角变化率标准差未达到所述第一阈值时，获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率；

当获取到所述下一时间窗口内的所述Z轴加速度和所述横滚角变化率时，跳转至根据所述Z轴加速度和所述横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差的步骤，否则设置所述用户此次跳绳的跳绳个数为零并输出。

3.根据权利要求1所述跳绳计数方法，其特征在于，在判断所述Z轴加速度标准差或所述横滚角变化率标准差是否达到预设的第二阈值的步骤之后，所述方法包括：

当判定所述Z轴加速度标准差和所述横滚角变化率标准差均未达到所述第二阈值时，获取当前时间窗口内所述横滚角变化率出现周期性变化的个数；

获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的所述Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的所述横滚角变化率；

当获取到所述下一时间窗口内的所述Z轴加速度和所述横滚角变化率时，跳转至根据所述Z轴加速度和所述横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差的步骤，否则计算所述横滚角变化率出现周期性变化的总个数，并将所述总个数设置为所述用户此次跳绳的跳绳个数。

4.根据权利要求1所述跳绳计数方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取用户跳绳时的运动姿态数据，从所述运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的俯仰角变化率；

根据所述Z轴加速度和所述俯仰角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度标准差和俯仰角变化率标准差；

判断所述Z轴加速度标准差与所述俯仰角变化率标准差是否均达到预设的第三阈值，是则判断所述Z轴加速度标准差或所述俯仰角变化率标准差是否达到预设的第四阈值；

是则获取所述俯仰角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的所述Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的所述俯仰角变化率；

当未获取到所述下一时间窗口内的所述Z轴加速度和所述俯仰角变化率时，将所述个数设置为所述用户此次跳绳的跳绳个数并输出。

5.根据权利要求1所述跳绳计数方法，其特征在于，还包括：

获取用户跳绳时的运动姿态数据，从所述运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率；

根据所述Z轴加速度和所述横滚角变化率计算当前时间窗口内Z轴加速度的变化率和横滚角变化率的变化率，判断所述Z轴加速度的变化率与所述横滚角变化率的变化率是否均达到预设的条件；

当判定所述Z轴加速度的变化率与所述横滚角变化率的变化率均达到预设的条件时，获取所述横滚角变化率的变化率出现周期性变化的个数并输出。

6.一种基于腕部穿戴设备的跳绳计数装置，所述装置包括：

第一数据获取单元，用于获取用户跳绳时的运动姿态数据，从所述运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率；

第一数据计算单元，用于根据所述Z轴加速度和所述横滚角变化率计算所述时间窗口内Z轴加速度标准差和横滚角变化率标准差；

第一条件判断单元，用于判断所述Z轴加速度标准差与所述横滚角变化率标准差是否均达到预设的第一阈值，是则判断所述Z轴加速度标准差或所述横滚角变化率标准差是否达到预设的第二阈值；

第二数据获取单元，用于是则获取所述横滚角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的所述Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的所述横滚角变化率；

第一计数输出单元，用于当未获取到所述下一时间窗口内的所述Z轴加速度和所述横滚角变化率时，将所述个数设置为所述用户此次跳绳的跳绳个数并输出。

7.根据权利要求6所述跳绳计数装置，所述装置还包括：

第三数据获取单元，用于获取用户跳绳时的运动姿态数据，从所述运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的俯仰角变化率；

第二数据计算单元，用于根据所述Z轴加速度和所述俯仰角变化率计算所述时间窗口内Z轴加速度标准差和俯仰角变化率标准差；

第二条件判断单元，用于判断所述Z轴加速度标准差与所述俯仰角变化率标准差是否均达到预设的第三阈值，是则判断所述Z轴加速度标准差或所述俯仰角变化率标准差是否达到预设的第四阈值；

第四数据获取单元，用于是则获取所述俯仰角变化率出现周期性变化的个数，并获取下一时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的所述Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的所述俯仰角变化率；

第二计数输出单元，用于当未获取到所述下一时间窗口内的所述Z轴加速度和所述俯仰角变化率时，将所述个数设置为所述用户此次跳绳的跳绳个数并输出。

8.根据权利要求6所述跳绳计数装置，所述装置还包括：

第五数据获取单元，用于获取用户跳绳时的运动姿态数据，从所述运动姿态数据中获取预设时间窗口内用户腕部在当前大地坐标系的Z轴加速度和所述腕部穿戴设备坐标系下的横滚角变化率；

第三条件判断单元，用于根据所述Z轴加速度和所述横滚角变化率计算所述时间窗口内Z轴加速度的变化率和横滚角变化率的变化率，判断所述Z轴加速度的变化率与所述横滚角变化率的变化率是否均达到预设的条件；

第三计数输出单元，用于当判定所述Z轴加速度的变化率与所述横滚角变化率的变化率均达到预设的条件时，获取所述横滚角变化率的变化率出现周期性变化的个数并输出。

9.一种穿戴式设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

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