CN112717362A - 用于测量活动表现的系统和方法及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于产生进行诸如运动之类的活动的至少一个对象的评估报告的系统和方法。所述系统和方法可以用于运动活动、运动教育、群体锻炼课、个人锻炼或其他活动的评估。所述系统被设计在单个单元移动设备中，且可以是具有轮子、马达和诸如传感器或程序引导的自主控制器或遥控器的自主移动设备或遥控移动设备。所述系统可以用于中小学、大学、办公室、运动比赛、商业机构或家庭中。

Description

用于测量活动表现的系统和方法及其用途

技术领域

本公开内容涉及一种用于产生进行诸如运动活动之类的活动的一个或多个运动员的评估报告的系统。本公开内容还涉及该系统的用途，诸如该系统在体能教育和考试、运动教育、运动员训练、运动比赛和其他领域中的用途。

背景技术

通常需要对学生在学校的体能教育和考试中的表现，以及对运动员在运动训练和比赛中的表现进行评定、判断、评估或评分。还需要在教导学生进行锻炼或进行特定动作(诸如，瑜伽、棒球、高尔夫球、网球、体操、田径等)时提供“如何做”或演示。通常，这样的任务由教练、教师、指导员、训练员或已经受过训练的人执行。但是，由于个人偏好、经验、主观判断和其他因素，一个人对学生的表现的评定或评估可能会有很大的差异。在教导学生时，教师演示一组特定身体动作的时间或能力可能有限，或者太快而使学生无法跟得上。教师在演示的同时无法观察学生的动作。对于一些学校，学生必须通过满足国家或区域标准的许多不同类别的体能教育要求。教师可能不是每个类别的运动或体能教育的专家，可能无法演示所要求的身体动作或无法充分评估学生的表现。在某些学校中，诸如在大学和高中里，经常会缺少合格的体能教育教学人员。此外，教师常常缺乏记录和跟踪学生的表现且与来自不同班级、学校或地区的其他学生进行比较的工具。

已经努力尝试满足这些需求。美国专利号6,013,007、8,172,722、8,573,982和8,616,989使用附着至人(诸如，运动员)的特定设备来跟踪和记录动作且评定表现。美国专利公开号20090319230A1公开了使用全球定位系统(GPS)来跟踪地形和运动员的速度。美国专利公开号20120130515A1公开了一种通过测量有限的参数(诸如，跳跃高度、循环时间和距离)来对一名或两名运动员的表现进行评级的方法。这些方法都需要特定的设备，且仅限于某些运动。

最近，许多公开文本公开了利用视频摄像机来记录和跟踪诸如学生或选手之类的人的动作且分析表现的方法。每个公开文本都要求分立的摄像机，且具有某些附加要求，例如中国专利公开文本CN2015109451608测量距离固定的视频摄像机约0.5米至8米的学生的动作，且要求该学生做出特定的手势来发出开始测量的信号。CN2017105156429和CN2017207769305要求固定的测量设置和特定的设备，CN2019109224477要求固定的视频摄像机和分立的物理计算机，CN2019109466508要求连接有分立摄像机的后端设备、iOS或Android OS平台设备，以及CN2019111603255仅基于从光学图像所生成的数字图像来分析学生的动作。

仍然需要用于教导、学习、评定、评估和报告运动员、学生、受训者或在家中进行锻炼活动的人的表现的改进的设备和方法。

发明内容

本发明涉及一种用于产生进行活动的至少一个对象的评估报告的系统，所述系统包括：成像设备，所述成像设备被配置为捕获进行所述活动的对象的运动图像(motionimage)；数据处理设备，所述数据处理设备功能性地耦合至所述成像设备，所述数据处理设备被配置为接收所述运动图像、产生运动数据(motion data)且基于所存储的标准数据、参考运动数据、运动估值数据(motion valuation data)或其组合，通过分析所述运动数据来产生所述评估报告；数据输出设备，所述数据输出设备功能性地耦合至所述成像设备、所述数据处理设备或其组合，用于输出所述评估报告、所述运动图像、所述运动数据、所述标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据或其组合；以及，非暂时性数据存储设备，所述非暂时性数据存储设备功能性地耦合至所述数据处理设备或能够从所述数据处理设备访问，功能性地耦合至所述数据输出设备或能够从所述数据输出设备访问，或功能性地耦合至所述数据处理设备和所述数据输出设备的组合或能够从所述数据处理设备和所述数据输出设备的组合访问，所述非暂时性数据存储设备包括存储在其中的计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为使得所述成像设备捕获所述运动图像，使得所述数据处理设备接收所述运动图像、产生所述运动数据且产生所述评估报告，且使得所述数据输出设备输出所述评估报告；其中所述成像设备、所述数据处理设备和所述数据输出设备被配置在单个单元移动设备中；以及，所述所存储的标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据或其组合被存储在一个或多个运动数据库中，所述一个或多个运动数据库功能性地耦合至所述数据处理设备或能够从所述数据处理设备访问。

本发明还涉及一种用于产生进行活动的至少一个对象的评估报告的方法，所述方法包括：使用成像设备获得进行所述活动的对象的运动图像；使用数据处理设备基于所述运动图像产生运动数据；基于所存储的标准数据、参考运动数据、运动估值数据或其组合，通过分析所述运动数据来产生所述评估报告；将所述评估报告、所述运动图像、所述运动数据、所述标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据或其组合输出到数据输出设备；其中所述成像设备、所述数据处理设备和所述数据输出设备被功能性地耦合且被配置在单个单元移动设备中；所述所存储的标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据或其组合被存储在一个或多个运动数据库中，所述一个或多个运动数据库功能性地耦合至所述数据处理设备或能够从所述数据处理设备访问；以及，所述输出设备被配置为功能性地耦合至所述成像设备、所述数据处理设备或其组合。

本发明还涉及一种用于进行活动的至少一个对象的评估报告的系统的套件，所述套件包括：成像设备，所述成像设备被配置为捕获进行所述活动的对象的运动图像；数据处理设备，所述数据处理设备被配置为接收所述运动图像、产生运动数据且基于所存储的标准数据、参考运动数据、运动估值数据或其组合，通过分析所述运动数据来产生所述评估报告；数据输出设备，所述数据输出设备被配置为耦合至所述数据处理设备、所述成像设备或其组合；非暂时性数据存储设备，所述非暂时性数据存储设备被配置为功能性地耦合至所述数据处理设备或能够从所述数据处理设备访问，功能性地耦合至所述数据输出设备或能够从所述数据输出设备访问，或功能性地耦合至所述数据处理设备和所述数据输出设备的组合或能够从所述数据处理设备和所述数据输出设备的组合访问；计算机可读代码，所述计算机可读代码被存储在所述非暂时性数据存储设备、第二非暂时性数据存储设备或其组合中，其中所述计算机可读代码在安装时被配置为使得所述成像设备捕获所述运动图像，使得所述数据处理设备接收所述运动图像、产生所述运动数据且产生所述评估报告，且使得所述数据输出设备输出所述评估报告；以及，可选的显示设备，所述可选的显示设备被配置为耦合至所述成像设备、所述数据处理设备、所述非暂时性数据存储设备或其组合；可选的通信设备，所述可选的通信设备被配置为耦合至所述成像设备、所述数据处理设备、所述非暂时性数据存储设备、所述显示设备(当存在时)或其组合；以及，可选的移动性设备和移动性控制设备；其中所述成像设备和所述数据处理设备被配置在单个单元移动设备中；以及，所述移动性设备和移动性控制设备(当存在时)被配置为耦合至所述单个单元移动设备。

附图说明

图1A至图1C是本发明的系统的代表性实施例。图1A是系统的实施例。图1B是本发明的代表性实施例的一部分。图1C是系统的一部分的代表性例示。

图2A至图2G是本发明的系统的附加实施例。图2A是示出对象的图像的系统的实施例。图2B是示出对象的运动图像的系统的实施例。图2C是带有支架的系统的实施例。图2D是带有三脚架的系统的实施例。图2E是带有附加显示设备的系统的实施例。图2F是带有无人机的系统的实施例。图2G是带有可移动的且具有有线连接或无线连接的附加显示设备的系统的实施例。

图3是本发明的系统的显示器和图形用户界面(GUI)的实施例。

图4是具有来自视频馈送的运动图像的本发明的系统的显示器的实施例。

图5A至图5D是系统的用途的实施例。图5A是布置于田径运动设施中的本发明的多个系统的实施例。图5B是布置于具有替代配置的田径运动设施中的本发明的多个系统的实施例。图5C是布置于室内设施中的本发明的多个系统的实施例。图5D是用于个人锻炼的本发明的系统的便携式设备的实施例。

图6A至图6B是系统布置的调节的实施例。图6A是在开始调节系统布置时的图形用户界面(GUI)的实施例。图6B是在完成调节系统布置时的图形用户界面(GUI)的实施例。

图7A至图7B是运动活动的图像的实施例。图7A是示出对象的正视图的代表性图像。图7B是示出对象的后视图的代表性图像。

图8是跳远运动活动的图像和分析的代表性实施例。

图9是连接多个系统、设备和远程计算设备的无线网络的实施例。

图10是显示设备上所显示的评估报告的代表性显示和图形用户界面(GUI)的实施例。

具体实施方式

通过阅读以下详细描述，本领域普通技术人员将更容易理解本发明的特征和优点。应理解，为清楚起见在分立的实施方案的上下文前后所描述的本发明的某些特征也可以组合地提供在单个实施方案中。相反，为简洁起见在单个实施方案的上下文中所描述的本发明的多个特征也可以分立地或以任何子组合的方式提供。此外，单数形式的引用也可以包括复数形式(例如，“一”和“一个”可以表示一个，或者表示一个或多个)，除非上下文另有具体表述。

在本申请中所指定的多个范围内的数值的使用被表述为近似值(除非另有明确指示)，如同在所表述的范围内的最小值和最大值前均存在措辞“约”一样。以这种方式，在所表述的范围以上和以下的微小变化可以用于实现与范围内的值基本相同的结果。同样，这些范围的公开旨在作为包括最小值和最大值之间的每个值的连续范围。

本发明涉及一种用于产生进行活动的至少一个对象的评估报告的系统，所述系统包括：

成像设备，所述成像设备被配置为捕获进行所述活动的对象的运动图像；

数据处理设备，所述数据处理设备功能性地耦合至所述成像设备，所述数据处理设备被配置为接收所述运动图像、产生运动数据且通过基于所存储的标准数据、参考运动数据、运动估值数据或其组合分析所述运动数据来产生所述评估报告；

数据输出设备，所述数据输出设备功能性地耦合至所述成像设备、所述数据处理设备或所述成像设备和所述数据处理设备的组合，用于输出所述评估报告、所述运动图像、所述运动数据、所述标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据或其组合；以及

非暂时性数据存储设备，所述非暂时性数据存储设备功能性地耦合至所述数据处理设备或能够从所述数据处理设备访问，功能性地耦合至所述数据输出设备或能够从所述数据输出设备访问，或功能性地耦合至所述数据处理设备和所述数据输出设备的组合或能够从所述数据处理设备和所述数据输出设备的组合访问，所述非暂时性数据存储设备包括存储在所述非暂时性数据存储设备中的计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为使得所述成像设备捕获所述运动图像，使得所述数据处理设备接收所述运动图像、产生所述运动数据且产生所述评估报告，且使得所述数据输出设备输出所述评估报告；

其中，所述成像设备、所述数据处理设备和所述数据输出设备被配置在单个单元移动设备中；以及

所存储的标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据或其组合被存储在一个或多个运动数据库中，所述一个或多个运动数据库功能性地耦合至所述数据处理设备或能够从所述数据处理设备访问。

适用于本发明，对象无需佩戴电磁跟踪设备。不同于其他系统，本发明的系统可以产生进行活动的对象的评估报告，而不必将任何电磁跟踪设备附着至该对象。

本发明的系统包括被配置在单个单元移动设备中的成像设备、数据处理设备和数据输出设备。在一个实施例中，所述系统包括机器人设备。在另一个实施例中，所述系统包括智能电话。在又一个实施例中，所述系统可以包括膝上型计算设备。在又一个实施例中，所述系统可以包括平板计算设备，例如iPad或类似设备。

适用于本发明的系统，数据处理设备可以实时地处理运动图像且产生运动数据。在此所使用的术语“实时”是指同一时间或基本上同一时间，意味着在捕获运动图像的同时或基本上同时产生运动数据。在一个实施例中，数据处理设备可以在正在获取运动图像的同时处理运动图像且产生运动数据，在另一个实施例中，数据处理设备可以在获取运动图像之后0.0001秒至30分钟的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒至10分钟的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒至5分钟的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒至2分钟的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒至1分钟的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒至30秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒至10秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒至30秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒至10秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒至5秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒至1秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒至0.5秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒至0.1秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒到0.01秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，以及在又一个实施例中，在获取运动图像之后0.0001秒到0.001秒的范围内处理运动图像且产生运动数据。

以数字形式捕获运动图像。可以由计算设备、数字处理设备、数字显示设备、计算机程序或软件或其组合来记录、读取、处理、显示的任何当前数字形式或以后开发的任何数字形式都是合适的。运动图像可以包括反映运动的像素、矢量数据或其组合。数字形式的实施例可以包括JPEG/JFIF、JPEG 2000、Exif、TIFF、GIF、BMP、PNG、PPM、PGM、PBM、PNM、WebP、HDR格式、HDR栅格格式、HEIF、BAT、用于图形编辑器的容器格式(诸如，作为可移植格式的图元文件中间格式，其可以同时包括栅格和矢量信息)、WMF、EME、EMF、包含文本、对象和图像的页面描述语言(诸如，PostScript、PDF和PCL)、BPG(更好的可移植图形)、EXIF、DEEP(TVPaint所使用的IFF-样式格式)、DRW(绘制文件)、ECW(增强压缩小波)、FITS(灵活图像传输系统)、FLIF(自由无损图像格式)、无损WebP、无损BPG和无损JPEG2000、ICO、ILBM、IMG(ERDAS IMAGINE图像)、IMG(图形环境管理器(GEM)图像文件)、JPEG XR(基于Microsoft HDPhoto的新JPEG标准)、分层图像文件格式、Nrrd(接近原始栅格数据)、PAM(可移植任意图)、PCX(个人计算机交换)、PGF(渐进图形文件)、PLBM-平面位图、SGI、SID(多分辨率无缝图像数据库，MrSID)、VICAR文件格式(NASA/JPL图像传输格式)、XISF(可扩展图像序列化格式)、AFPhoto(Affinity Photo文档)、CD5(Chasys绘制图像)、CPT(Corel Photo Paint)、KRA(Krita)、MDP(Medibang和FireAlpaca)、PDN(Paint Dot Net)、PSD(Adobe PhotoShop文档)、PSP(Corel Paint Shop Pro)、SAI(Paint Tool SAI)、XCF(实验计算设施格式，本地GIMP格式)、矢量格式(诸如，CGM、Gerber格式(RS-274X)、SVG、2D矢量格式、3D矢量格式)、复合格式、立体声格式、AFDesign(Affinity Designer文档)、AI(Adobe IllustratorArtwork)、CDR(CorelDRAW)、DrawingML、GEM图元文件、图形布局引擎、HPGL、HVIF(Haiku矢量图标格式)、MathML、NAPLPS(北美演示层协议语法)、ODG(开放文档图形)、！DRAW、精度图形标记语言、PSTricks和PGF/TikZ、QCC、ReGIS、远程成像协议、VML(矢量标记语言)、Xar、XPS(XML纸张规范)、AMF(增材制造文件格式)、Asymptote(一种将TeX实现为3D的语言)、.blend、COLLADA、.dgn、.dwf、.dwg、.dxf(eDrawings)、.flt(OpenFlight)、FVRML、FX3D、HSF、IGES、IMML(沉浸式媒体标记语言)、IPA、JT、.MA(Maya ASCII格式)、.MB(Maya二进制格式)、.OBJ、OpenGEX(开放游戏引擎交换)、PLY、POV-Ray、PRC、STEP、SKP、STL(立体声光刻格式)、U3D(通用3D文件格式)、VRML(虚拟现实建模语言)、XAML、XGL、XVL、xVRML、X3D、.3D、3DF、.3DM、.3ds(Autodesk 3D Studio)、3DXML、EPS(封装的PostScript)、PDF(可移植文档格式)、PostScript、PICT(经典Macintosh QuickDraw文件)、WMF/EMF(Windows图元文件/增强型图元文件)、SWF(Shockwave Flash)、MPO、PNS、PNG立体声(.pns)、JPS(JPEG立体声)、Microsoft Office软件套件图像文件格式(例如，ppt或pptx)、其他图像文件或其组合。图像文件形式或数字形式的组合也是合适的。

本发明的系统可以进一步包括显示设备，所述显示设备用于显示运动图像、所存储的标准数据、参考运动数据、运动估值数据、评估报告或其组合。在一个实施例中，可以在显示设备上显示诸如正在打篮球的人的运动图像。在另一个实施例中，可以在显示设备上显示诸如演示太极拳动作的人的标准数据。在又一个实施例中，可以在显示设备上显示演示打网球动作的教练的视频图像。在一个特定实施例中，本发明的系统可以包括显示设备，所述显示设备在分立区域上同时显示对象的运动图像和包括参考图像的参考数据、包括标准图像的标准数据的组合，或所述显示设备显示叠加在一起的对象的运动图像和包括参考图像的参考数据、包括标准图像的标准数据的组合。在另一个实施例中，显示设备显示与参考图像叠加的运动图像。标准图像和参考图像可以是所存储的图像(诸如，所存储的视频图像)、实时图像(诸如，与同时进行相同动作的教师的参考图像叠加在一起的学生的运动图像)。

本发明的系统可以包括图形用户界面(GUI)，所述图形用户界面(GUI)功能性地耦合至成像设备、数据处理设备、数据输出设备、显示设备或其组合。GUI可以被显示在显示设备上，且可以接收来自用户的输入。GUI可以接收用于与成像设备、数据处理设备、数据输出设备、显示设备或其组合进行实时通信的实时反馈。

本发明的系统可以进一步包括移动性设备，以及可选地移动性控制设备，其中所述系统被配置成自主移动设备、遥控移动设备或其组合。在实施例中，移动性设备可以包括轮子、马达、螺旋桨、便携式支撑设备，诸如三脚架、支架等。移动性控制设备可以包括传感器、照明设备、马达控制设备、遥控器或其组合。在一个实施例中，系统被配置成自主移动设备以接收数字定位信号，且基于定位信号自动驱动就位。在另一个实施例中，系统被配置为接收预定的数字信号，以检测地面标记且基于所述地面标记将所述系统定位在预定位置。地面标记可以包括线、网格、与对象的距离或其组合。在又一个实施例中，系统被配置为遥控移动设备，以从遥控器接收实时数字定位信号，且基于实时数字定位信号四处移动。在又一个实施例中，系统被配置成可以在一个区域的上方飞行或在特定位置上方以预定高度悬停在特定地点处的无人机。该位置可以是田径场、体育场、教室、室内锻炼设施或球场的特定位置，诸如篮球场、网球场或体育馆地板垫(图1至图9)。

本发明的系统可以是便携式设备。在一个实施例(图1A至图1C和图2E)中，系统可以是便携式机器人，在另一个实施例(图2A至图2B)中，系统可以是智能电话，在又一个实施例(图2A至图2B)中，系统可以是iPhone，在又一个实施例(图2C至图2D、图3和图4)中，系统可以是iPad，在又一个实施例中，系统可以是便携式计算设备，在又一个实施例中，系统可以是膝上型计算机，或在又一个实施例(图2F)中，系统可以是无人机。

本发明的系统可以进一步包括数据输入设备和参考数据库，所述数据输入设备功能性地耦合至处理设备、成像设备、输出设备或其组合，所述参考数据库功能性地耦合至处理设备、可选的附加数据处理设备、可选的附加输出设备或其组合，或能够从处理设备、可选的附加数据处理设备、可选的附加输出设备或其组合访问。数据输入设备可以是键盘、触摸板、触摸屏、用于数字信号的接收器、通信设备，该通信设备包括有线通信设备、无线通信设备或其组合。数据输入设备可以接收来自用户或其他计算设备的信号以执行所需功能，诸如选择运动项目、考试项目、参考数据、标准数据或其他功能。无线通信设备可以包括WiFi设备、蓝牙设备、红外设备、手机信号设备(包括5G网络设备)或使用大范围电磁波波长进行通信、传输和接收数字信号的其他设备。多个设备、系统或其组合可以通过有线或无线连接而互连，如图9中示意性例示的。

本发明的系统还可以包括通过有线或无线连接而被功能性地耦合至处理设备、成像设备、输出设备或其组合的附加显示设备、附加处理设备、一个或多个远程计算设备，诸如智能电话、iPad、膝上型计算机、服务器计算设备或其组合。

非暂时性数据存储设备可以包括CD、USB驱动器、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、SD卡、微型SD卡、数字存储内存芯片、其他非暂时性数据存储设备或其组合。非暂时性数据存储设备可以存储评估报告、运动图像、运动数据、标准数据、参考运动数据、运动估值数据或其组合。非暂时性数据存储设备可以存储一个或多个数据库。非暂时性数据存储设备可以是被配置为本发明的系统的单个单元移动设备的一部分的本地存储设备、通过有线或无线通信或连接而被功能性地耦合至本发明的系统的单个单元移动设备的远程或云存储设备，或其组合。前述的通信设备会是合适的。

评估报告可以包括分数、表现的判断、数值形式的分数等级(诸如，1至100范围的数值形式)、字母等级形式的分数等级(诸如，“A、B、C、D和F”等级形式)、颜色或共享编码形式(诸如，代表良好、及格或不及格的红色、黄色、蓝色或黑色)、每个活动的逐项报告、一个或多个活动的图形报告或其组合。评估报告可以是印刷的小册子、一个或多个印刷的活页纸、具有表现评估的分数或结果的印刷或数字证书。该报告可以包括文本、图像，所述图像选自运动图像、参考图像、标准图像、叠加的运动图像和参考图像，或它们的组合。在包括图形、曲线、图表等的这样的评估报告32的实施例中，该评估报告在图10中被示出在显示设备15上，该显示设备可以进一步包括具有前置摄像机和后置摄像机的成像设备。

在一些实施例中，本发明的系统可以包括机器人1，所述机器人可以包括机器人头部2、机器人主体5、连接机器人头部和机器人主体的头部连接器3以及移动性设备4(图1至图1C、图2E)。机器人可以具有用于操纵机器人的手柄14和显示设备15，可选的附加显示设备15a(图2E)。显示设备15和附加显示设备15a也可以是图形用户界面(GUI)设备。机器人头部可以包括成像设备，该成像设备包括第一红外摄像机10a、第二红外摄像机10b、可以具有变焦或远摄变焦功能的RGB摄像机或HD摄像机12或其组合(图1C)。该系统还可包括红外或激光发射设备9。该系统可以进一步包括用于装饰或用于功能的一个或多个附加配件11a、11b，诸如麦克风、扬声器、一个或多个传感器或其组合。机器人头部可以被配置为在旋转方向16和上下方向17上移动。旋转方向可以单独为机器人头部连接器的旋转轴线Z-Z’。头部连接器3是可调节的，以提供高度调节18。移动性设备4可包括多个轮子8。本发明的系统可以进一步包括包括用于向成像设备、数据处理设备和其他设备供电的一个或多个电池的动力设备，可以驱动轮子的一个或多个马达，用于接收数字信号的一个或多个接收器，一个或多个有线或无线通信设备。可以利用这些设备彼此的有线或无线连接来将这些设备中的一些或全部安装或定位在机器人主体5中，以用于所需功能。

在其他实施例中，本发明的系统可以包括智能电话设备1a(图2A至图2B)、iPad设备或其他Pad型计算设备1b(图2C至图2D)、无人机设备1c(图2F)、与附加显示设备15a(诸如，大屏幕电视)的组合，所述附加显示设备15a为可移动的且与成像设备、数据处理设备、数据输出设备(图2G)或其组合具有有线或无线连接。智能电话或Pad计算设备可各自包括成像设备，该成像设备包括前置摄像机12a、后置摄像机12b以及显示设备15。显示设备还可以用作数据输出设备、图形用户界面(GUI)设备、数据输入设备。可以将智能电话和Pad设备配置为使成像设备、数据处理设备、数据输出设备和动力设备位于单个单元移动设备中。在这些实施例中，本发明的系统可以进一步包括移动性设备，诸如可以是小型且柔性的便携式支撑设备4a、或刚性的便携式支撑设备，诸如设备支架4b或长三角架4c。在特定实施例中，该系统可以包括无人机设备1c，该无人机设备1c包括耦合至无人机连接器3a的无人机主体6，该无人机连接器3a附接至无人机成像组件7。无人机设备可以包括多个螺旋桨4d作为移动性设备。无人机设备可以被配置为使成像设备、数据处理设备、数据输出设备和动力设备位于单个单元移动设备中(图2F)。

本发明的系统可以包括附加显示设备15a(图2E)，所述附加显示设备通过有线或无线连接而被功能性地耦合至数据处理设备、数据输出设备、其他显示设备。

在实施例中，图形用户界面(GUI)可以显示可以使用系统所评估的活动或运动的列表，诸如屏幕快照的实施例(图3)。运动的实施例包括：羽毛球、篮球、越野跑、足球、高尔夫、体操、陆上曲棍球、冰上曲棍球、室内田径、室外田径、英式足球、网球、排球、跳远、立定跳远、三级跳跃、立定三级跳远、单腿跳远、仰卧起坐、俯卧撑、引体向上、跳高、撑竿跳高、平板支撑、跳绳、平衡木、滴球(ball drippling)、铅球、跨栏、接力、游泳、马球、水球、武术、乒乓球、计时运动、测距运动、计分运动以及其他运动或活动。用户可以在GUI上选择一项，以访问所存储的数据(诸如，包括视频、分数等的参考图像、标准图像、历史运动图像)，或以开始评估。

在另外的实施例中，可以在显示设备上显示视频馈送，诸如图4所示。

本发明的系统可以被布置在室外场地(诸如，具有不同配置的室外场地)(图5A中的22和图5B中的22a)、室内训练设施(诸如，训练室23)(图5C)、个人锻炼区域24(图5D)或其组合。

在本发明的系统的实施例中，该系统可以包括位置感测设备，该位置感测设备可以耦合至成像设备，用于配置或定位成像设备，以捕获包括对象诸如进行锻炼的人的视频图像的全身图像。在一个实施例中，包括智能电话1a的系统可以以位置角19抵靠支撑表面20c定位。通过调节位置调节20b以使位置标记20与位置参考点20a对准，可以捕获对象21的全身图像(图6A至图6B)。

本发明还涉及一种用于产生进行活动的至少一个对象的评估报告的方法，所述方法包括：

使用成像设备获得进行所述活动的对象的运动图像；

使用数据处理设备基于所述运动图像产生运动数据；

基于所存储的标准数据、参考运动数据、运动估值数据或其组合，通过分析所述运动数据来产生所述评估报告；

将所述评估报告、所述运动图像、所述运动数据、所述标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据或其组合输出到数据输出设备；

其中，所述成像设备、所述数据处理设备和所述数据输出设备被功能性地耦合且被配置在单个单元移动设备中；

所存储的标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据或其组合被存储在一个或多个运动数据库中，所述一个或多个运动数据库功能性地耦合至所述数据处理设备或能够从所述数据处理设备访问；以及

所述输出设备被配置为功能性地耦合至所述成像设备、所述数据处理设备或其组合。

适用于本发明的方法，对象无需佩戴电磁跟踪设备。不同于其他方法，本发明的方法可以产生进行活动的对象的评估报告，而不必将任何电磁跟踪设备附着至对象。

本文所公开的本发明的设备和系统(诸如，包括配置在单个单元移动设备中的成像设备、数据处理设备和数据输出设备的系统)可以适用于该方法。在一个实施例中，所述系统包括机器人设备。在另一个实施例中，所述系统包括智能电话。在又一个实施例中，所述系统可以包括膝上型计算设备。在又一个实施例中，所述系统可以包括平板计算设备，诸如iPad或类似设备。

本发明的方法可以包括在显示设备上显示运动图像、所存储的标准数据、参考运动数据、运动估值数据、评估报告或其组合。

在本发明的方法的实施方案中，运动数据、评估报告或其组合可以如上所描述地实时地产生。在一个实施例中，该方法可以在正在获取运动图像的同时处理运动图像且产生运动数据，在另一个实施例中，该方法可以在获取运动图像之后0.0001秒至30分钟的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，该方法可以在获取运动图像之后0.0001秒至10分钟的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，该方法可以在获取运动图像之后0.0001秒至5分钟的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，该方法可以在获取运动图像之后0.0001秒至2分钟的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，该方法可以在获取运动图像之后0.0001秒至1分钟的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，该方法可以在获取运动图像之后0.0001秒至30秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中为在获取运动图像之后0.0001秒至10秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，该方法可以在获取运动图像之后0.0001秒至30秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中为在获取运动图像之后0.0001秒至10秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，该方法可以在获取运动图像之后0.0001秒至5秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，该方法可以在获取运动图像之后0.0001秒至1秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，该方法可以在获取运动图像之后0.0001秒至0.5秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，该方法可以在获取运动图像之后0.0001秒至0.1秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，在又一个实施例中，该方法可以在获取运动图像之后0.0001秒到0.01秒的范围内处理运动图像且产生运动数据，以及在又一个实施例中，该方法可以在获取运动图像之后0.0001秒到0.001秒的范围内处理运动图像且产生运动数据。

本发明的方法产生与输入数据(诸如，由成像设备所捕获的仅包括对象的运动的图像的运动图像)不同的评估报告。由成像设备所捕获的运动图像没有经处理的运动数据、标准数据、参考运动数据、运动估值数据或其组合。在实施例中，由成像设备所捕获的运动图像没有分数、表现的判断、分数的等级、图形报告或其组合。该方法的输出可以包括评估报告、运动数据、标准数据、参考运动数据、运动估值数据或其组合，其中评估报告可以包括括分数、表现的判断、数值形式的分数等级(诸如，1至100范围的数值形式)、字母等级形式的分数等级(诸如，“A、B、C、D和F”等级形式)、颜色或共享编码形式(诸如，代表良好、及格或不及格的红色、黄色、蓝色或黑色)、每个活动的逐项报告、一个或多个活动的图形报告，或它们的组合。评估报告可以是印刷的小册子、一个或多个印刷的活页纸、具有表现评估的分数或结果的印刷或数字证书。该报告可以包括文本、图像，所述图像选自运动图像、参考图像、标准图像、叠加的运动图像和参考图像，或它们的组合。评估报告可以是印刷的小册子、一个或多个印刷的活页纸、具有表现评估的分数或结果的印刷或数字证书。评估报告也可以是数字形式，其适合于显示在显示设备上、被存储在数据库中、传输或输出到云存储设备、其他计算设备、智能电话、平板计算设备或其组合。

在本发明的方法的实施方案中，正在进行活动的对象的图像可以被显示在显示设备、一个或多个附加显示设备或其组合上，诸如图2A、图2B、图2G、图4、图5D、图6A、图6B、图7A、图7B和图8中示出的。在特定实施例中，本发明的方法可以包括显示进行活动的对象25的运动图像，其中所述运动图像被配置为显示成对于该对象实时可见，诸如图5D中示出的。在同一显示设备上可以将标准数据或参考数据的图像与该对象的运动图像叠加。这对于需要在锻炼、训练或学习期间实时看他/她的运动的人特别有用。

在本发明的方法的另外的实施例中，对象的运动图像(诸如，篮球选手26的运动图像)可以与一个或多个篮球选手运动标记27叠加(图7A至图7B)或进行跳远的人26a的运动图像与跳跃运动标记27a叠加(图8)。该方法可以进一步包括基于运动图像产生包括运动标记的运动数据。该方法可以进一步包括产生特定于正在评估的活动的附加标记。例如，可以产生距离标记且将其与跳远运动员的一系列运动图像叠加，以测量跳远距离d 28(图8)。

本发明的一个优点是不需要去除不相关的噪声信号，诸如篮球场中的背景(图7A至7B)或周围环境(图8)。

本发明的方法可以进一步包括使用一个或多个有线或无线通信设备连接一个或多个系统或设备。在图9中示意性地示出了可以包括膝上型计算设备31的一些实施例。

本发明进一步涉及一种用于进行活动的至少一个对象的评估报告的系统的套件，所述套件包括：

成像设备，所述成像设备被配置为捕获进行所述活动的对象的运动图像；

数据处理设备，所述数据处理设备被配置为接收所述运动图像、产生运动数据且基于所存储的标准数据、参考运动数据、运动估值数据或其组合，通过分析所述运动数据来产生所述评估报告；

数据输出设备，所述数据输出设备被配置为耦合至所述数据处理设备、所述成像设备或其组合；

非暂时性数据存储设备，所述非暂时性数据存储设备被配置为功能性地耦合至所述数据处理设备或能够从所述数据处理设备访问，功能性地耦合至所述数据输出设备或能够从所述数据输出设备访问，或功能性地耦合至所述数据处理设备和所述数据输出设备的组合或能够从所述数据处理设备和所述数据输出设备的组合访问；

计算机可读代码，所述计算机可读代码被存储在所述非暂时性数据存储设备、第二非暂时性数据存储设备或所述非暂时性数据存储设备、第二非暂时性数据存储设备的组合中，其中所述计算机可读代码在安装时被配置为使得所述成像设备捕获所述运动图像，使得所述数据处理设备接收所述运动图像、生成所述运动数据并生成所述评估报告，且使得所述数据输出设备输出所述评估报告；以及

可选的显示设备，所述可选的显示设备被配置为耦合至所述成像设备、所述数据处理设备、所述非暂时性数据存储设备或其组合；

可选的通信设备，所述可选的通信设备被配置为耦合至所述成像设备、所述数据处理设备、所述非暂时性数据存储设备、所述显示设备(当存在时)或其组合；以及

可选的移动性设备和移动性控制设备；

其中所述成像设备和所述数据处理设备被配置在单个单元移动设备中；以及

所述移动性设备和移动性控制设备(当存在时)被配置为耦合至所述单个单元移动设备。

适用于本发明的套件，成像设备、数据处理设备和数据输出设备可以被功能性地耦合且被配置在单个单元移动设备中，诸如在一个实施例中，被配置成机器人设备，在另一个实施例中被配置成智能电话，在又一个实施例中被配置成膝上型计算设备，在又一个实施例中被配置成iPad，在又一个实施例中被配置成无人机，或其组合。

在安装或组装时，通过有线或无线连接可以将数据处理设备、数据输出设备、显示设备或其组合连接到云服务器、云计算设备、云数据存储设备(诸如，数据库)或其组合。

实施例

在以下实施例中进一步限定了本发明。应理解，虽然这些实施例指示了本发明的优选实施方案，但仅以例示的方式给出这些实施例。根据以上讨论和这些实施例，本领域技术人员可以确认本发明的必要特征，且在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可以对本发明进行多种改变和修改以使其适应各种用途和条件。

实施例1

将包括机器人1和无人机1c的多个系统布置在室外田径场22和22a(图5A至图5B)的多个位置，以评估多个跑步者、跳远运动员以及进行仰卧起坐、引体向上和其他运动活动的人的表现。捕获和分析运动图像且生成评估报告。

实施例2

将包括机器人1和智能电话1a的多个系统布置在室内训练室23的多个位置(图5C)，以评估进行仰卧起坐、引体向上、跳舞和其他运动活动人的表现。捕获和分析运动图像且生成评估报告。

实施例3

将包括智能电话1a的系统布置在面向正在进行锻炼的人25的个人训练区域24中。该系统在被定位成面对该人的显示屏上显示该人的运动图像21，且所述运动图像对于该人是实时可见的。

实施例4

通过无线连接将大型平板电视显示设备15a与机器人1连接，其中该机器人被配置为捕获正在进行立定跳远的人的运动图像。由机器人所捕获的运动图像连同包括图形报告和历史数据的运动数据一起被显示在电视上(图2G)。

实施例5

将多个系统布置在一个位置。每个系统都被配置为具有无线通信设备，且被连接至iPad 30或膝上型计算机31(图9)。系统所捕获的运动图像被实时显示在iPad和膝上型计算机的屏幕上。膝上型计算机还被配置为提供输入，以开始和结束运动图像的捕获和评估。

Claims (10)

1.一种用于产生进行活动的至少一个对象的评估报告的系统，所述系统包括：

a)成像设备，所述成像设备被配置为捕获进行所述活动的所述对象的运动图像；

b)数据处理设备，所述数据处理设备功能性地耦合至所述成像设备，所述数据处理设备被配置为接收所述运动图像、产生运动数据且基于所存储的标准数据、参考运动数据、运动估值数据或其组合，通过分析所述运动数据来产生所述评估报告；

c)数据输出设备，所述数据输出设备功能性地耦合至所述成像设备、所述数据处理设备或其组合，用于输出所述评估报告、所述运动图像、所述运动数据、所述标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据或其组合；以及

d)非暂时性数据存储设备，所述非暂时性数据存储设备功能性地耦合至所述数据处理设备或能够从所述数据处理设备访问，功能性地耦合至所述数据输出设备或能够从所述数据输出设备访问，或功能性地耦合至所述数据处理设备和所述数据输出设备的组合或能够从所述数据处理设备和所述数据输出设备的组合访问，所述非暂时性数据存储设备包括存储在其中的计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为使得所述成像设备捕获所述运动图像，使得所述数据处理设备接收所述运动图像、产生所述运动数据且产生所述评估报告，且使得所述数据输出设备输出所述评估报告；

其中所述成像设备、所述数据处理设备和所述数据输出设备被配置在单个单元移动设备中；以及

所述所存储的标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据或其组合被存储在功能性地耦合至所述数据处理设备或能够从所述数据处理设备访问的一个或多个运动数据库中。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述数据处理设备实时处理所述运动图像且产生所述运动数据。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的系统，还包括显示设备，所述显示设备用于显示所述运动图像、所述所存储的标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据、所述评估报告或其组合。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，还包括移动性设备和可选地移动性控制设备，其中所述系统被配置成自主移动设备、遥控移动设备或其组合。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的系统，其中所述系统是便携式设备。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，还包括数据输入设备、参考数据库和可选的附加数据处理设备、可选的附加输出设备，或它们的组合，所述数据输入设备功能性地耦合至所述处理设备、所述成像设备、所述输出设备或其组合，所述参考数据库功能性地耦合至所述处理设备或能够从所述处理设备访问。

7.一种用于产生进行活动的至少一个对象的评估报告的方法，所述方法包括：

1)使用成像设备获得进行所述活动的所述对象的运动图像；

2)使用数据处理设备基于所述运动图像产生运动数据；

3)基于所存储的标准数据、参考运动数据、运动估值数据或其组合，通过分析所述运动数据来产生所述评估报告；

4)将所述评估报告、所述运动图像、所述运动数据、所述标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据或其组合输出到数据输出设备；

其中所述成像设备、所述数据处理设备和所述数据输出设备被功能性地耦合且配置在单个单元移动设备中；

所述所存储的标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据或其组合被存储在一个或多个运动数据库中，所述一个或多个运动数据库功能性地耦合至所述数据处理设备或能够从所述数据处理设备访问；以及

所述输出设备被配置为功能性地耦合至所述成像设备、所述数据处理设备或其组合。

8.根据权利要求7所述的方法，包括在显示设备上显示所述运动图像、所述所存储的标准数据、所述参考运动数据、所述运动估值数据、所述评估报告或其组合。

9.根据权利要求7至8中的任一项所述的方法，其中所述运动数据、所述评估报告或其组合是实时产生的。

10.一种用于进行活动的至少一个对象的评估报告的系统的套件，所述套件包括：

a)成像设备，所述成像设备被配置为捕获进行所述活动的对象的运动图像；

b)数据处理设备，所述数据处理设备被配置为接收所述运动图像、产生运动数据且基于所存储的标准数据、参考运动数据、运动估值数据或其组合，通过分析所述运动数据来产生所述评估报告；

c)数据输出设备，所述数据输出设备被配置为耦合至所述数据处理设备、所述成像设备或其组合；

d)非暂时性数据存储设备，所述非暂时性数据存储设备被配置为功能性地耦合至所述数据处理设备或能够从所述数据处理设备访问，功能性地耦合至所述数据输出设备或能够从所述数据输出设备访问，或功能性地耦合至所述数据处理设备和所述数据输出设备的组合或能够从所述数据处理设备和所述数据输出设备的组合访问；

e)计算机可读代码，所述计算机可读代码被存储在所述非暂时性数据存储设备、第二非暂时性数据存储设备或其组合中，其中所述计算机可读代码在安装时被配置为使得所述成像设备捕获所述运动图像，使得所述数据处理设备接收所述运动图像、生成所述运动数据且生成所述评估报告，且使得所述数据输出设备输出所述评估报告；以及

f)可选的显示设备，所述可选的显示设备被配置为耦合至所述成像设备、所述数据处理设备、所述非暂时性数据存储设备或其组合；

g)可选的通信设备，所述可选的通信设备被配置为耦合至所述成像设备、所述数据处理设备、所述非暂时性数据存储设备、所述显示设备(当存在时)或其组合；以及

h)可选的移动性设备和移动性控制设备；

其中所述成像设备和所述数据处理设备被配置在单个单元移动设备中；以及

当存在所述移动性设备和移动性控制设备时，所述移动性设备和移动性控制设备被配置为耦合至所述单个单元移动设备。

Images