CN117883766A - 一种用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统，包括：动作感应装置，设置为检测佩戴该动作感应装置的用户的动作，其中该装置进一步被设置为：获取与用户的动作相关的动作数据；处理动作数据以确定在时间段内的特定动作；并将特定动作和时间段传输给游戏引擎，该游戏引擎被设置为处理特定动作和时间段以确定游戏结果。

Description

一种用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统
技术领域
本发明涉及一种检测和处理体育运动和游戏动作的系统，特别是用于检测和处理用户在游戏或体育运动和游戏进行期间执行的物理动作的游戏系统。
背景技术
对于许多学校和他们的学生来说，提供个人或团体参与的教育和娱乐活动是非常可取的。然而，尽管计算技术得到了发展，许多游戏仍然是基本的电脑游戏，玩家可以在他们的电脑上执行软件并开始玩各种电脑游戏。
虽然这些游戏可能很有趣，但是这些游戏可能不涉及任何类型的体育运动锻炼。因此，由于缺乏体育运动锻炼，通常不希望玩家花费大量时间玩这些游戏。在教育环境中，学校试图促进教育和健康的生活方式时，学生不参与体育运动锻炼的游戏可能不被视为教育计划的合适组成部分。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统，包括：
运动感应设备，用于检测佩戴运动感应设备的用户的运动，其中所述运动感应设备进一步被配置为：
获取与所述用户的运动相关的运动数据；
处理所述运动数据以确定在时间段内的特定动作；以及
将所述特定动作和所述时间段传输到被配置为处理所述特定动作和所述时间段以确定游戏结果的游戏引擎。
在一种实施例中，所述游戏结果是通过将从所述用户获得的所述特定动作和所述时间段与从佩戴另一运动感应设备的另一用户或由游戏机器人模拟的另一特定动作和另一时间段进行比较来确定的。
在一种实施例中，从所述用户获取的所述特定动作和所述时间段由动画引擎处理，所述动画引擎被配置为在所述时间段内通过图形用户界面以动画形式表示特定动作。
在一种实施例中，所述运动感应设备进一步被配置为与其他运动感应设备通信，以将所述特定动作和所述时间段传输到所述游戏引擎。
在一种实施例中，所述运动感应设备包括处理器，加速度计，陀螺仪，磁力计传感器或其任意组合。
在一种实施例中，所述运动感应设备采用模块化微处理器套件实现。
在一种实施例中，所述游戏引擎被配置为通过多个游戏规则来处理所述特定动作和所述时间段以确定所述游戏结果。
在一种实施例中，其中所述游戏规则包括训练模式，多人模式和校际模式。
在一种实施例中，所述游戏引擎被配置为连接到远程位置的其他系统的其他游戏引擎，以检测和处理体育运动和游戏动作。
在一种实施例中，所述运动包括行走运动，奔跑运动，跳跃运动，舞蹈运动，冥想运动或其他类型的身体运动。
附图说明
根据实施例，将通过示例和附图来描述本发明，其中：
图1是根据本发明的一种实施方案的检测和处理游戏动作的系统的块图；
图2是系统检测和处理运动和游戏动作的示例运动传感器设备的照片；
图3是图1中系统检测和处理运动和游戏动作的照片，用户正在使用该设备；
图4是系统检测和处理运动和游戏动作的接口的示例屏幕截图；以及
图5是系统检测和处理运动和游戏动作的另一个示例界面截图。
具体实施方式
参考图1，本发明的实施例被说明。该实施例被设置为提供用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统和方法，其中系统包括：
运动传感器设备102，用于检测佩戴运动传感器设备的用户的运动，其中该设备被进一步配置为：
获取与用户的运动相关的运动数据；
处理运动数据以确定在时间段内的具体运动；并
将具体运动和时间段传输到游戏引擎110，用于处理具体运动和时间段以确定游戏结果或结果。
在这个实例中，用于处理运动数据以根据游戏规则集或游戏设计确定游戏结果或结果的系统检测和处理体育运动和游戏动作的游戏引擎110可以由具有适当用户界面112的计算机110实现。计算机110可以由任何计算架构实现，包括便携式计算机、平板电脑、独立个人计算机、智能设备、物联网(IoT)设备、边缘计算设备、客户端/服务器架构，“愚蠢”终端/主机架构、基于云计算的架构或任何其他适当的架构。计算设备可以适当地编程以实现发明。
在这个实施例中，计算机110包括适当的组件，这些组件对于接收、存储和执行适当的计算机指令是必要的。这些组件可能包括处理单元，包括中央处理单元(CPU)、数学协处理单元(数学处理器)、图形处理单元(GPU)或张量处理单元(TPU)，用于张量或多维数组计算或操作，只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)和输入/输出设备，例如磁盘驱动器、输入设备例如以太网端口、USB端口等。显示器例如液晶显示器、发光显示器或任何其他适当的显示器，例如虚拟现实眼镜、智能眼镜和通信链接。计算机110也可以包括可能包含在ROM、RAM或磁盘驱动器中并且可以由处理单元执行的指令。可能提供多个通信链接，这些链接可以连接到一个或多个计算设备，例如服务器、个人计算机、终端、无线或手持计算设备、物联网(IoT)设备、智能设备、边缘计算设备或虚拟世界或虚拟环境，以便在这些虚拟世界或虚拟环境中进行交互。多个通信链接之一可能连接到外部计算网络，例如云网络或互联网，通过电话线或其他类型的通信链接。
计算机110可能包括存储设备，例如磁盘驱动器，其中可能包括固态驱动器，硬盘驱动器，光盘驱动器，磁带驱动器或远程或基于云的存储设备。计算机110可以使用单个磁盘驱动器或多个磁盘驱动器或远程存储服务。计算机110还可以具有适当的操作系统，该操作系统驻留在计算机110的磁盘驱动器或ROM中。
如图1所示，展示了检测和处理运动和游戏动作的系统的示例实施方式100。在这个例子中，用于检测和处理运动和游戏动作的系统100包括：被配置为穿戴运动传感器的用户身上的运动传感器，其中该设备进一步被配置为：
获得与用户的运动相关的运动数据；
处理运动数据以确定在某个时间段内的特定运动/动作；和，
将特定运动/动作和该时间段传输到被配置为处理具体运动和时间段以确定游戏结果或结果的游戏引擎。
如所示，系统100包括运动传感器102，该传感器首选是一种电子设备，可以佩戴在用户身上，并且被配置为在特定时间范围内检测该特定用户的运动。然后可以通过运动传感器收集运动数据，然后处理该数据以确定用户已采取的动作的性质以及动作发生的时间。这可以由运动传感器102上的处理器106执行，或者，也可以将检测到的运动的将特征化为运动数据传，并输到另一台计算机以进行进一步处理。
首选地，运动传感器102的处理器106能够处理接收到的运动数据，并在特定时间戳上确定用户的运动的性质或强度。反过来，这些数据可以传输到一个游戏引擎110，作为一台或多台计算机，计算机服务器，虚拟世界服务器或云服务器上实现，并且游戏引擎110可以被配置为处理具体运动和时间段以确定游戏结果或结果。该结果或结果可以是在游戏或游戏阶段的持续时间内运动的累积或聚合，因此，根据游戏规则应用，可以确定并显示玩家的各种结果，包括获胜者，亚军和每个玩家的表现作为游戏结果或结果的一部分。
例如，具体动作及其频率(时间)可以用于动画化特定对象或其他物品，以执行特定任务或动作以达到目标或终点。另一个例子是，执行的具体动作可以聚合以产生游戏结果。进一步的例子可能包括使用特定检测到的游戏动作(例如奔跑，跳跃，跳舞，运动程序，冥想或运动或体育运动相关动作)及其频率与随机数生成器一起使用，以生成与用户动作部分相关的不同游戏结果。
如图所示，运动传感器102包括运动传感器，其中包括加速度计，陀螺仪或IMU(惯性测量单元)104，以便检测和记录传感器的物理运动。反过来，传感器104可以连接到处理器106，后者被配置为从传感器接收运动数据并处理此数据以解释数据以确定类型的运动，运动或动作以及执行这些运动，运动或动作的时间，以便记录运动，运动或动作的频率。
在一个例子中，可以使用一组规则来确定基于从传感器记录的原始运动数据已发生的运动，运动或动作的类型。例如，在跳跃，奔跑或冥想时，传感器从传感器记录的原始运动数据可能表明正常的正重力(G)或负(G)加速度(或在冥想时几乎没有运动)，因此，这样的模式可能由处理器106识别。或者，也可以使用机器学习系统来识别来自传感器的原始运动数据，以确定正在执行的运动，运动或动作的类型。
如所示，处理器106也可以连接到通信接口，例如蓝牙或Wi-Fi通信模块108，以便将运动数据以及任何处理的数据传输到游戏引擎110或任何其他计算机或计算机处理单元，可能作为游戏引擎运行。游戏引擎将进一步将接收到的运动数据作为输入处理为游戏引擎以确定游戏结果或游戏结果。
如图2和3所示，运动传感器102优选安装在紧凑型外壳200内，并且可能包括带子202或其他紧固装置，以便可以佩戴运动传感器102的用户将其佩戴在手臂，腿或躯干上。反过来，当用户或玩家300执行特定的运动，运动或动作时，运动传感器102会随用户300移动，从而允许传感器检测和处理操作。如图3所示，用户300可以将运动传感器102佩戴在手臂上作为手表，因此，当用户奔跑，跳跃或进行其他物理运动并通过游戏引擎接口112观察自己的进度时，运动传感器将上下左右移动。在这个例子中，游戏引擎接口112是监视器。
在一个例子实施方式中，运动传感器102可以使用模块化微处理器套件实现，例如“Micro：bit”，“Ardunio”，“Raspberry Pi”等设备，这些设备可以包括必要的处理器，加速度计以及磁力计传感器，可以在单个微处理器设备上或作为可以互相连接的模块设备连接，以及可以用于创建用于操作这些套件的软件的软件开发工具包。这些示例可能是有利的，因为这些模块化微处理器套件可能被学校的学生使用，从而使学生有机会在其教育计划的一部分中实验，修改或调整运动传感器和/或游戏引擎的操作方式。
一旦将运动数据传输到游戏引擎110，游戏引擎(将在具有CPU，RAM，ROM，GPU，存储设备和通信网关的游戏计算系统或计算机服务器上运行)可以处理运动数据以确定游戏结果或游戏结果。在本例中，如图4和5所示，游戏引擎110被配置为利用从每个用户或玩家获得的运动数据来动画化(即通过图形用户界面以动画形式表示)特定对象400，例如汽车，人物，船只，宇宙飞船，动物或任何其他物品，以便当此对象被动画化以从起始点移动到最终目标(终点)以满足特定的游戏目标。根据不同主题的选择，游戏引擎110可以将图形项的运动从起点(左侧)动画化到终点(右侧)，就像用户的运动，运动或动作一样。因此，如所示，每个用户或玩家可以佩戴运动传感器102在其手臂，腿或躯干上，如图3所示，并继续奔跑，跳跃或执行其他操作。这些操作可能会动画化图形中的每个对象400，每个对象都代表每个用户，从而允许“比赛”到达终点。具有最高分数的玩家，例如可能是第一个达到目标的玩家，然后可以在图5的结果屏幕上显示其结果500。
如图4所示，展示了单个对象400可以是汽车，水上交通工具，宇宙飞船，玩具，工具，机器，植物或虚拟卡通人类，化身，动物或其他角色或任何形状，物品或物体，可以根据从每个运动传感器接收到的运动进行动画化或者是由模拟非玩家角色的运动的计算机控制的机器人。当每个用户或机器人执行其操作(例如奔跑)时，这些对象400都会被动画化以向终点移动，计时器402也可能位于接口的顶部，以计算已经过去的时间或剩余的时间，以便于游戏结束。信号灯404也可以被动画化以指示每个用户何时可以开始动画。图5示出了排序的结果500，其中可以根据其表现评估每个用户，并根据其表现排名，这对于在学校的学生之间进行竞争并在竞争中给予他们表现认可的情况特别有利。
在替代实施方式中，其他游戏引擎110功能可能包括聚合运动数据以模拟达到特定目标，例如越过终点线或建造或拆除建筑物，墙壁或拔河。每个玩家也可以互相竞争以达到目标，或者玩家可以在团队中合作，无论是在本地还是与其他远程玩家或团队一起合作以完成目标。在这些情况下，从属于同一团队的所有玩家捕获的动作可能被聚合以达到目标。
如所示，游戏服务器可以连接到游戏接口112，该游戏接口可以包括监视器，电视，虚拟现实眼镜，投影仪。游戏服务器还可以连接到多用途系统，例如提供虚拟世界或虚拟环境服务的服务器，例如称为“Metaverse”的服务器。在这些示例中，游戏引擎可以动画化特定的图形来代表用户的进度以及目标。他们也可以动画化物体以类似于执行动作的用户的方式移动。
如图1和3所示，每个游戏引擎110可以连接多个不同玩家300的多个运动感应设备102，因此允许多个玩家参与游戏。这将允许一组用户，例如每个人都有自己的运动感应设备，并且作为游戏的一部分执行具体动作，以协作或竞争的方式一起工作。此外，由于游戏引擎110可以通过通信网络(例如互联网120)连接到远程位置的系统的其他游戏引擎110以检测和处理游戏动作100R，因此游戏引擎110可以连接到其他游戏引擎110以提供跨校区游戏系统，从而不同学校的用户或学生可以参与游戏并在游戏过程中竞争或协作。
在某些替代实施例中，每个运动感应设备102也可以实现相互通信或通过中继通信设备进行通信，以确保每个运动感应设备102获取和传输的任何信号或数据可以被传输和接收到游戏引擎110。在例如使用在大面积(例如体育运动馆，操场，球场，礼堂或体育运动场)中的多个玩家参与游戏的情况下，如果某些运动感应设备102的传输无法到达连接到游戏引擎110的接收器，则可能会发生这种情况。
因此，克服这种问题的一种方法是使用连接到游戏引擎110的其他接收器，并因此形成星形或分层结构，其中部署了单独的中继设备以从附近的运动感应设备102收集数据，并且这些中继设备将数据发送到更高的级别，最终发送到游戏引擎110。另一种实施方式可以是使用几个计算机服务器和接收器从附近的运动感应设备102收集数据，然后服务器将数据发送到游戏引擎110。
如一些示例所述，运动感应设备102可以能够与其附近的另一个运动感应设备102通信，因为每个运动感应设备102都已经具有通信接口108。在这种情况下，运动感应设备102可以实现，无论是在软件，硬件还是两者之间，使得当游戏引擎110超出范围或无法与游戏引擎110建立通信时，它可以与其附近的一个或多个其他运动感应设备102通信，并将该其他运动感应设备102中继传递运动数据和其他数据，从而将其传输到游戏引擎110或其附近的另一个运动感应设备102，直到游戏引擎110连接。
这些实施例可能是有利的，因为可能参与体育运动比赛的大型玩家群体可能分布在大面积或空间内，例如体育运动馆，礼堂，球场，公园或体育运动场。因此，某些运动感应设备102的传输信号强度可能太弱，以至于无法到达游戏引擎110。如果游戏引擎的110个接收器位于礼堂的前面，而各种用户位于礼堂的后面，则特别适用。通过实施其中一个或多个实施例，后面的用户的运动数据可以到达游戏引擎110以促进游戏体验。
优选的情况是，由于游戏引擎110被配置连接到多个运动感应设备102，并且该引擎110能够通过电信网络120连接到其他具有多个运动感应设备102的游戏引擎110，因此可以参与由游戏服务操作的多个位置的多个用户进行游戏事件。此外，游戏引擎110还可以提供至少三种特定的操作模式，包括：
训练模式，其中一个或多个运动感应设备可以连接到游戏引擎，并允许用户移动或奔跑以达到特定目标，作为如何使用检测和处理体育运动和游戏动作系统的培训的一部分；
教室模式，其中多个学生可以协调一起奔跑或执行其他动作以完成或竞争达到目标；以及
校际模式，其他学校和其他团队可以通过连接在一起的游戏引擎相互竞争或玩耍。
可理解的是，“学校”，“学生”或“教室”一词可能会与其他术语交换，其中可以部署和使用该系统以提供教育，锻炼或娱乐，包括健身房，社区中心，游戏中心，教育中心，娱乐中心，老年人之家，医院，购物中心，营地，会议中心等。
该系统可能是有利的，因为它可以为学校中的学生以及不同社区或环境中的其他用户提供机会，以便在游戏中玩或相互竞争，从而使其身体运动可以作为游戏报告传输。在传统的视频游戏中，这样的游戏比我们更具优势，因为用户大多处于不活动状态。在这些情况下，鼓励学生和其他用户积极参与身体运动，其身体运动由系统或运动感应设备记录和处理。从而增加了这种锻炼的乐趣，团队精神和团队建设机会。
虽然不是必需的，但是可以将参考本说明书中的图例所描述的实施例实施为应用程序接口(API)或一系列库，供开发人员使用，或可包含在另一个软件应用程序中，例如终端或个人计算机操作系统或便携式计算机操作系统中。通常，由于程序模块包括在特定功能的执行中协助的例程，程序，对象，组件和数据文件，因此熟练的人将了解软件应用程序的功能可以分布在多个例程，对象或组件之间，以实现所需的相同功能。
熟练的人将了解，在本发明的方法和系统完全由计算机系统实施或部分由计算机系统实施的情况下，可以利用任何适当的计算机硬件架构。这将包括独立计算机，网络计算机和专用硬件设备。当使用“计算机系统”和“计算设备”这些术语时，这些术语旨在涵盖适当的计算机硬件配置，该硬件能够实现所述功能。
熟练的人将了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对所示具体实施例进行众多变化和/或修改。因此，本实施例应在所有方面被视为具有说明性而非限制性。
除非另有说明，否则任何对先前艺术的引用均不得视为承认该信息是常见的一般知识。

Claims (10)

1.一种用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统，包括：
运动感应设备，用于检测佩戴运动感应设备的用户的运动，其中所述运动感应设备进一步被配置为：
获取与所述用户的运动相关的运动数据；
处理所述运动数据以确定在时间段内的特定动作；以及
将所述特定动作和所述时间段传输到被配置为处理所述特定动作和所述时间段以确定游戏结果的游戏引擎。
2.根据权利要求1的用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统，其特征在于：所述游戏结果是通过将从所述用户获得的所述特定动作和所述时间段与从佩戴另一运动感应设备的另一用户或由游戏机器人模拟的另一特定动作和另一时间段进行比较来确定的。
3.根据权利要求2的用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统，其特征在于：从所述用户获取的所述特定动作和所述时间段由动画引擎处理，所述动画引擎被配置为在所述时间段内通过图形用户界面以动画形式表示特定动作。
4.根据权利要求3的用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统，其特征在于：所述运动感应设备进一步被配置为与其他运动感应设备通信，以将所述特定动作和所述时间段传输到所述游戏引擎。
5.根据权利要求4的用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统，其特征在于：所述运动感应设备包括处理器，加速度计，陀螺仪，磁力计传感器或其任意组合。
6.根据权利要求5的用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统，其特征在于：所述运动感应设备采用模块化微处理器套件实现。
7.根据权利要求6的用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统，其特征在于：所述游戏引擎被配置为通过多个游戏规则来处理所述特定动作和所述时间段以确定所述游戏结果。
8.根据权利要求7的用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统，其特征在于：其中所述游戏规则包括训练模式，多人模式和校际模式。
9.根据权利要求8的用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统，其特征在于：所述游戏引擎被配置为连接到远程位置的其他系统的其他游戏引擎，以检测和处理体育运动和游戏动作。
10.根据权利要求9的用于检测和处理体育运动和游戏动作的系统，其特征在于：所述运动包括行走运动，奔跑运动，跳跃运动，舞蹈运动，冥想运动或其他类型的身体运动。
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