CN115006822A - 一种智能健身镜控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种智能健身镜控制系统，包括人体数据采集摄像机以及运动算法识别模块，运动算法识别模块包括识别捕捉模块、分帧模块、投影模块以及3D轨迹跟踪模块，人体数据采集摄像机用于采集人体视频流，分帧模块用于对视频流进行分帧，获得分帧图像，识别捕捉模块基于人形基础模板结合人运动姿态模板识别出人形，捕捉分帧图像中的人形图像，判断所述当前用户是否位于指定区域；3D轨迹跟踪模块实现架构对象预测，通过模板数据库中的人形基础模板结合人运动姿态模板，侦测到是人体或部分人体的对象属性。本发明能提供给用户自己的个人详细健身方案，使得用户摆脱可穿戴设备对用户运动的限制，提升了用户对健身设备的使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及智能健身领域，具体涉及一种智能健身镜控制系统。
背景技术
目前，市面上的现有健身镜，多数服务于大范围的用户，用户想要在家居中都能做到健身健体的时候，会选择健身镜做一系列健康训练课程，达到健身的目的，而且传统的健身方式必须采用佩戴的附属产品的方式或辅助器才能采集感知到人体的信息。最大的弊端是并不能对每一个人用户都能达到详细和适合自己的健康训练方法。且原有的智能健身镜上，只能提供给用户单一的播放健身视频课程，和泛化的健身方案，做不到特别针对性个人的健康健身方案。不能满足人们的需求。
发明内容
针对现有技术存在的只能提供给用户单一的播放健身视频课程，和泛化的健身方案，而做不到特别针对性个人的健康健身方案的缺陷，本发明提供一种智能健身镜控制系统。
一种智能健身镜控制系统，包括人体数据采集摄像机以及运动算法识别模块，所述运动算法识别模块包括识别捕捉模块、分帧模块、投影模块以及3D轨迹跟踪模块；
所述人体数据采集摄像机用于采集人体视频流，并将视频流传送至分帧模块；
所述分帧模块用于对视频流进行分帧，获得分帧图像，并将所述分帧图像输送至所述识别捕捉模块，识别捕捉模块和分帧模块交替工作，将包含有人形图像信息的帧，每帧的抽取出来；
所述识别捕捉模块基于人形基础模板结合人运动姿态模板识别出人形，捕捉分帧图像中的人形图像；以智能健身镜横向中心点所在直线为X轴，以智能健身镜纵向中心点所在直线为Y轴，建立二维坐标轴，获取当前用户的第一图像信息，判断所述当前用户是否位于指定区域；
所述投影模块将抽取出的人形图像根据人形基础模板结合人运动姿态模板将其分解成X轴、Y轴、Z轴，分别对应人的宽度、人的厚度、人的高度，并将之投射到健身镜的屏幕上；
所述3D轨迹跟踪模块根据布尔原理通过对每帧图像中的多个物体的交集、分割、差集、联集的指令运算，像素聚集会根据曲面法线来决定保留和移除的部分，实现架构对象预测，通过所述模板数据库中的人形基础模板结合人运动姿态模板，侦测到是人体或部分人体的对象属性。
作为优选方案，所述人体数据采集摄像机还用于采集人体生理数据，所述人体生理数据包括体温、心率以及消耗卡路里。
作为优选方案，所述获取当前用户的第一图像信息，判断所述当前用户是否位于指定区域的步骤包括：
若是，则获取第二图像信息，记录所述当前用户的人体各部位的第一坐标值，其中，所述第一坐标值为所述当前用户的人体各部位的初始坐标值。
作为优选方案，在获取第二图像信息后，再次判断所述当前用户是否位于指定区域；
若是，则播放预设的第一运动视频，并在预设时间段内，重复获取所述当前人体各部位的第二坐标值，其中，所述第二坐标值为所述当前用户的人体各部位的当前坐标值。
作为优选方案，根据所述第一坐标值与所述第二坐标值，计算所述当前用户的人体各部位的运动信息；
根据所述运动信息，判断所述当前用户的各运动动作是否标准，并给出相应的分数和改正建议。
作为优选方案，判断所述当前用户的各运动动作是否标准，并给出相应的分数和改正建议的步骤为：
根据所述当前用户的人体各部位的运动信息，计算人体各部位的分数；根据人体各部位的分数，计算所述当前用户的各动作分数，并以此计算出所述当前用户的运动分数。
作为优选方案，再次判断所述当前用户是否位于指定区域的步骤之后，包括
根据所述第一图像信息和所述第二图像信息，获取所述当前用户的体型信息，推荐相应的第二运动视频；
获取所述指定区域的温度信息，判断当前温度是否符合所述第二运动视频的要求；
若是，则将所述第二运动视频列为待播放运动视频。
作为优选方案，通过人形基础模板结合人运动姿态模板，侦测到是人体或部分人体的对象属性后，把2D还原3D人形基础模板的算法叠加上去，生成3D人体对象，并对3D人体对象做ID标记。
作为优选方案，采用带帧间预测的运动补偿方法，最大程度补全当前帧的缺损和推算出前一帧的3D运动对象在当前帧的位置。
作为优选方案，通过帧比较和矢量计算，精确采集并计算出目标人的移动方向、轨迹、速度。
有益效果：本发明通过设定用户运动的指定区域，保证了精准计算出用户的运动信息，通过人体数据采集摄像机对运动信息分析，即可提供给用户自己的个人详细健身方案，和针对性的对自己身体情况分析，给出用户各运动动作的分数和改正建议，很好地指导了用户健身，上述过程无需用户穿戴任何传感器设备，降低了健身设备的使用成本，摆脱可穿戴设备对用户运动的限制，提升了用户对健身设备的使用体验。其中，运动算法识别模块用于识别移动物体，将移动的人与移动的物体分离出来；同时计算人的运动速度以及运动方向，结合人形基础模板、人运动姿态模板，通过位置坐标体系的投影算法和3D轨迹跟踪算法，可以准确计算人的动态，使得用户摆脱可穿戴设备对用户运动的限制，提升了用户对健身设备的使用体验。
附图说明
图1为本发明的流程图演示。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本发明提供一种智能健身镜控制系统，包括人体数据采集摄像机以及运动算法识别模块，所述运动算法识别模块包括识别捕捉模块、分帧模块、投影模块以及3D轨迹跟踪模块；所述人体数据采集摄像机用于采集人体视频流，并将视频流传送至分帧模块；所述分帧模块用于对视频流进行分帧，获得分帧图像，并将所述分帧图像输送至所述识别捕捉模块，识别捕捉模块和分帧模块交替工作，将包含有人形图像信息的帧，每帧的抽取出来；所述识别捕捉模块基于人形基础模板结合人运动姿态模板识别出人形，捕捉分帧图像中的人形图像；以智能健身镜横向中心点所在直线为X轴，以智能健身镜纵向中心点所在直线为Y轴，建立二维坐标轴，获取当前用户的第一图像信息，判断所述当前用户是否位于指定区域；所述投影模块将抽取出的人形图像根据人形基础模板结合人运动姿态模板将其分解成X轴、Y轴、Z轴，分别对应人的宽度、人的厚度、人的高度，并将之投射到健身镜的屏幕上；所述3D轨迹跟踪模块根据布尔原理通过对每帧图像中的多个物体的交集、分割、差集、联集的指令运算，像素聚集会根据曲面法线来决定保留和移除的部分，实现架构对象预测，通过所述模板数据库中的人形基础模板结合人运动姿态模板，侦测到是人体或部分人体的对象属性。
本发明通过设定用户运动的指定区域，保证了精准计算出用户的运动信息，通过人体数据采集摄像机对运动信息分析，即可提供给用户自己的个人详细健身方案，和针对性的对自己身体情况分析，给出用户各运动动作的分数和改正建议，很好地指导了用户健身，上述过程无需用户穿戴任何传感器设备，降低了健身设备的使用成本，摆脱可穿戴设备对用户运动的限制，提升了用户对健身设备的使用体验。其中，运动算法识别模块用于识别移动物体，将移动的人与移动的物体分离出来；同时计算人的运动速度以及运动方向，结合人形基础模板、人运动姿态模板，通过位置坐标体系的投影算法和3D轨迹跟踪算法，可以准确计算人的动态，使得用户摆脱可穿戴设备对用户运动的限制，提升了用户对健身设备的使用体验。
在本发明的一些示例中，所述人体数据采集摄像机还用于采集人体生理数据，所述人体生理数据包括体温、心率以及消耗卡路里。
在本发明的一些示例中，所述获取当前用户的第一图像信息，判断所述当前用户是否位于指定区域的步骤包括：若是，则获取第二图像信息，记录所述当前用户的人体各部位的第一坐标值，其中，所述第一坐标值为所述当前用户的人体各部位的初始坐标值；在获取第二图像信息后，再次判断所述当前用户是否位于指定区域；若是，则播放预设的第一运动视频，并在预设时间段内，重复获取所述当前人体各部位的第二坐标值，其中，所述第二坐标值为所述当前用户的人体各部位的当前坐标值；根据所述第一坐标值与所述第二坐标值，计算所述当前用户的人体各部位的运动信息；根据所述运动信息，判断所述当前用户的各运动动作是否标准，每个动作的各部位的运动信息，如手指、胳膊肘、膝盖、头部和肩膀等运动信息，并给出相应的分数和改正建议；判断所述当前用户的各运动动作是否标准，并给出相应的分数和改正建议的步骤为：根据所述当前用户的人体各部位的运动信息，计算人体各部位的分数；根据人体各部位的分数，计算所述当前用户的各动作分数，并以此计算出所述当前用户的运动分数。举例：第一运动视频的运动内容包含A个动作，以其中的一个起跳动作为例。视频中的教练的腿距离地面有30cm，大腿抬起与地面平行，双手展开与地面平行，若摄像头检测的位置和计算的结果显示用户的双臂与地面平行，大腿抬起也与地面平行，则得分为100分。若当前用户的动作不标准，如用户大腿抬起的高度与地面距离仅有20厘米，则为腿部分数为66分，用户的双臂抬起也不是水平，而是与水平面呈60度，则双臂的分数为33分。两个部位的分数取平均分，得到该用户的起跳动作的分数为49.5分。运动结束后，根据各动作的得分，得到当前用户的运动分数。(如根据将各动作得分相加，最后除以动作数量，得到当前用户的运动分数)综上，通过精确计算用户各部位的分数，从而得到当前用户的精确的运动分数。
在本发明的一些示例中，再次判断所述当前用户是否位于指定区域的步骤之后，包括根据所述第一图像信息和所述第二图像信息，获取所述当前用户的体型信息，推荐相应的第二运动视频；获取所述指定区域的温度信息，判断当前温度是否符合所述第二运动视频的要求；若是，则将所述第二运动视频列为待播放运动视频。用户的体型包括水桶型、苹果型、海绵型、香蕉型、V字型和肌肉型。水桶型身材的用户身上各部分皮脂厚度太重，体重过重，骨骼支撑能力弱，应推荐做静态的伸展运动，以强化肌肉骨骼；苹果型身材的用户其上臂部、臀部、及腹部到大腿的脂肪超过标准，应推荐多做热身运动和体操动作，以提升肌肉力量；海绵型身材的用户看起来瘦弱，体内却有很多脂肪，应推荐跳绳等脂肪燃烧的运动；香蕉型身材的用户脂肪和肌肉含量都少；V字型身材用户上身较大，要补臃肿，臀部较瘦小，应推荐多联系下蹲，以增加下肢的力量，使上下身变得协调；肌肉型身材的用户只需适量运动便能消耗体内多余脂肪，应推荐做哑铃动作。此外，由于高温环境下，做脂肪消耗运动会导致人体不适，因此还需获取指定区域的温度信息，判断当前温度是否符合第二运动视频的要求。若是，则播放第二运动视频。在本发明其它实施例中，若否，则不播放，避免用户身体不适。
在本发明的一些示例中，通过人形基础模板结合人运动姿态模板，侦测到是人体或部分人体的对象属性后，把2D还原3D人形基础模板的算法叠加上去，生成3D人体对象，并对3D人体对象做ID标记；采用带帧间预测的运动补偿方法，最大程度补全当前帧的缺损和推算出前一帧的3D运动对象在当前帧的位置；通过帧比较和矢量计算，精确采集并计算出目标人的移动方向、轨迹、速度。运动算法识别模块用于识别移动物体，将移动的人与移动的物体分离出来；同时计算人的运动速度以及运动方向，结合人形基础模板、人运动姿态模板，通过位置坐标体系的投影算法和3D轨迹跟踪算法，可以准确计算人的动态，使得用户摆脱可穿戴设备对用户运动的限制，提升了用户对健身设备的使用体验。
本领域技术人员可以理解，上述运动算法识别模块可以集成于一个处理器上，处理器与终端设备之间可以进行有线或者无线通信，上述设备的描述仅仅是示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比上述描述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，上述处理器是上述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个用户终端的各个部分。
上述存储器可用于存储计算机程序和/或模块，上述处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现上述终端设备的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如信息采集模板展示功能、产品信息发布功能等）等；存储数据区可存储根据泊位状态显示系统的使用所创建的数据（比如不同产品种类对应的产品信息采集模板、不同产品提供方需要发布的产品信息等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card， SMC），安全数字（Secure Digital， SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例系统中的全部或部分模块/单元，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个系统实施例的功能。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random AccessMemory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点 ,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种智能健身镜控制系统，包括人体数据采集摄像机以及运动算法识别模块，所述运动算法识别模块包括识别捕捉模块、分帧模块、投影模块以及3D轨迹跟踪模块；其特征在于：
所述人体数据采集摄像机用于采集人体视频流，并将视频流传送至分帧模块；
所述分帧模块用于对视频流进行分帧，获得分帧图像，并将所述分帧图像输送至所述识别捕捉模块，识别捕捉模块和分帧模块交替工作，将包含有人形图像信息的帧，每帧的抽取出来；
所述识别捕捉模块基于人形基础模板结合人运动姿态模板识别出人形，捕捉分帧图像中的人形图像；以智能健身镜横向中心点所在直线为X轴，以智能健身镜纵向中心点所在直线为Y轴，建立二维坐标轴，获取当前用户的第一图像信息，判断所述当前用户是否位于指定区域；
所述投影模块将抽取出的人形图像根据人形基础模板结合人运动姿态模板将其分解成X轴、Y轴、Z轴，分别对应人的宽度、人的厚度、人的高度，并将之投射到健身镜的屏幕上；
所述3D轨迹跟踪模块根据布尔原理通过对每帧图像中的多个物体的交集、分割、差集、联集的指令运算，像素聚集会根据曲面法线来决定保留和移除的部分，实现架构对象预测，通过所述模板数据库中的人形基础模板结合人运动姿态模板，侦测到是人体或部分人体的对象属性。
2.根据权利要求1所述的一种智能健身镜控制系统，其特征在于，所述人体数据采集摄像机还用于采集人体生理数据，所述人体生理数据包括体温、心率以及消耗卡路里。
3.根据权利要求1所述的一种智能健身镜控制系统，其特征在于，所述获取当前用户的第一图像信息，判断所述当前用户是否位于指定区域的步骤包括：
若是，则获取第二图像信息，记录所述当前用户的人体各部位的第一坐标值，其中，所述第一坐标值为所述当前用户的人体各部位的初始坐标值。
4.根据权利要求3所述的一种智能健身镜控制系统，其特征在于，在获取第二图像信息后，再次判断所述当前用户是否位于指定区域；
若是，则播放预设的第一运动视频，并在预设时间段内，重复获取所述当前人体各部位的第二坐标值，其中，所述第二坐标值为所述当前用户的人体各部位的当前坐标值。
5.根据权利要求4所述的一种智能健身镜控制系统，其特征在于，根据所述第一坐标值与所述第二坐标值，计算所述当前用户的人体各部位的运动信息；
根据所述运动信息，判断所述当前用户的各运动动作是否标准，并给出相应的分数和改正建议。
6.根据权利要求5所述的一种智能健身镜控制系统，其特征在于，判断所述当前用户的各运动动作是否标准，并给出相应的分数和改正建议的步骤为：
根据所述当前用户的人体各部位的运动信息，计算人体各部位的分数；根据人体各部位的分数，计算所述当前用户的各动作分数，并以此计算出所述当前用户的运动分数。
7.根据权利要求4所述的一种智能健身镜控制系统，其特征在于，再次判断所述当前用户是否位于指定区域的步骤之后，包括
根据所述第一图像信息和所述第二图像信息，获取所述当前用户的体型信息，推荐相应的第二运动视频；
获取所述指定区域的温度信息，判断当前温度是否符合所述第二运动视频的要求；
若是，则将所述第二运动视频列为待播放运动视频。
8.根据权利要求1所述的一种智能健身镜控制系统，其特征在于，通过人形基础模板结合人运动姿态模板，侦测到是人体或部分人体的对象属性后，把2D还原3D人形基础模板的算法叠加上去，生成3D人体对象，并对3D人体对象做ID标记。
9.根据权利要求8所述的一种智能健身镜控制系统，其特征在于，采用带帧间预测的运动补偿方法，最大程度补全当前帧的缺损和推算出前一帧的3D运动对象在当前帧的位置。
10.根据权利要求9所述的一种智能健身镜控制系统，其特征在于，通过帧比较和矢量计算，精确采集并计算出目标人的移动方向、轨迹、速度。
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