一種基于多傳感器的瑜伽評估系統的制作方法

本發明涉及到動作識別以及評估，具體為多傳感器的瑜伽動作識別與評估系統。

背景技術：

隨著社會的發展，人的生活節奏也在不斷的加快、社會的競爭也日益激烈，這些因素在不同的程度上對人們的身心造成了影響，因此人們對健康的關注程度也隨之日益提高。

瑜伽不同于其他的健身運動，它通過呼吸調息、動靜平衡、身心統一等要訣來刺激身體恢復本身的自覺與自愈，改變人的亞健康狀態。通過瑜伽的練習，健身者的心肺功能增強，肺活量、心功能指數都有著顯著性的改變。在已有的技術下，瑜伽的練習通常是在瑜伽會館里，健身者需要繳納一定的費用，由瑜伽教練進行現場教學及指導，當健身者人數較多時，瑜伽教練并不能顧及到每一位健身者，對每一位健身者的每一位動作進行指導，但是如果進行小班教課，又會使健身者的費用增加以及瑜伽會館的成本也會增加，智能化程度較低，效率較低，瑜伽效果欠佳。

因此，現有的瑜伽技術需要進一步的發展。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種基于多傳感器的瑜伽評估系統，解決健身者在進行瑜伽健身過程中的“無法確定瑜伽動作是否標準”“無法及時糾正瑜伽動作”和“缺少系統的健身評估與反饋機制”等問題。

本發明所述一種基于多傳感器的運動評估系統，其特征在于：包括數據庫、可穿戴裝置、服務器、弱磁信號采集模塊、客戶端以及控制端；數據庫是用于存儲完成一個標準瑜伽動作相關的速度、角度、位移、數字信號、高度以及時間等范例信息；可穿戴裝置包括氣壓計、加速度計、陀螺儀、磁強計、溫度計、弱磁信號采集模塊、CPU模塊、電源模塊、計時模塊、顯示模塊、聲音模塊以及無線模塊；加速度計、陀螺儀、磁強計、氣壓計用于計算健身者在做瑜伽動作時的速度、角度、位移以及高度；計時模塊對健身者保持一個瑜伽動作時間進行測量；弱磁信號采集模塊采集健身者在運動過程中磁場的變化；無線模塊將實際測量和計算結果發給服務器；服務器系統軟件對數據進行存儲，并且與存儲在數據庫里對應的范例信息進行對比分析，判斷瑜伽動作是否標準以及保持時間是否足夠，并及時反饋到客戶端。

本發明具體包括以下步驟：

步驟1)服務器系統中讀取數據庫里一套瑜伽動作的范例信息，范例信息包括編號、瑜伽動作名稱、慣性信息以及其他一些信息；

步驟2)健身前，健身者穿上可穿戴裝置，按下“電源開關”按鈕，人保持站立的姿態，將“初始化”撥動開啟，記錄下相關數據，實現系統初始化的目的；

步驟3)撥動“開始”按鈕，健身者開始做瑜伽，在運動過程中，可穿戴裝置中的傳感器實時測量當前角速度、線加速度、氣壓強度、磁場變化量以及運動時間等信息，無線模塊將采集到的信息傳送給服務器；

步驟4)服務器中的系統軟件對采集的信息進行處理，再經由CPU模塊進行溫度補償以及算法濾波后，得到健身者的實時狀態，包括速度、角度、位移、高度、姿態、磁場變化量引出的數字信號變化量等信息；

步驟5)將上述的信息與存儲在服務器系統里對應的范例信息進行比較，取得兩者之間的相似度，當計算出的相似度低于百分之九十五的時候，服務器系統提示健身者在做此動作的時候，身體的哪個部位的運動的輸出值是沒有達到預設值、其誤差是多少；

步驟6)健身者開始糾正，當實時計算出的相似度高于百分之九十五的時候，提示動作到位。此刻健身者保持不動，系統開始自動計時，在計時過程中，健身者自行結束此動作，則計時結束，保存相關信息；或時間到達預設定的值，則系統提示此動作結束，保存相關信息；

步驟7)服務器顯示下一個瑜伽動作的編號以及名稱，重復以上步驟3)、步驟4)、步驟5)、步驟6)；在此過程中，健身者若不能繼續下去，可自行按下“停止”按鈕，此時，服務器記錄當前的瑜伽編號、名稱以及其他信息；

步驟7)健身結束，關閉電源開關。由服務器中的評估系統對此次瑜伽健身進行評估，并給出相應的評價與建議；

步驟8)健身者可以通過客戶端訪問服務器，查看此次的健身情況以及體能評估，再對比之前的健身情況以及體能評估，做出相應的調整；瑜伽教練則可以通過控制端隨時掌握健身者的健身情況，并有針對性的督促其調整健身方案。

所述設備的初始化包括計數器清零、可穿戴裝置設備的初始姿態校準和對內部程序的刷新。

所述的加速度計、陀螺儀、氣壓計以及磁強計分別輸出速度增量、角增量、地球磁場強度、自身的磁場變化值，再通過姿態解算和導航結算來獲得姿態信息、位置信息；所述磁信號變化是基于弱磁信號采集模塊來實現的；弱磁信號采集模塊通過檢測到磁信號的變化，將磁信號轉換成數字信號輸出。由于加速度計、陀螺儀等慣性元器件自身存在著漂移以及噪聲信息，計算值存在著累計誤差。本系統使用氣壓計以及卡爾曼濾波對累計誤差進行修正，使慣性信息得到穩定的輸出。

所述健身評估系統標準包括：瑜伽動作的完成個數、健身過程中平均速度快慢、保持動作的時間長短以及動作是否具有規律性；其中瑜伽動作的個數由上述數據庫里的編號數，保持動作的時間長短計由計時器提供；瑜伽動作的平均速度等于運動總時間除以個數，運動總時間以及單個瑜伽動作時間由計時器實時測量獲得。所述動作規律性是由單個瑜伽動作的完成時間來表示的，如果時間保持在一定的范圍內，表示動作是具有規律性的，反之，則表示動作不具有規律性。

本發明的有益效果為：

1.本發明制造簡單，結構簡單，使用方便。可以實現準確實時地輸出動作信息，能夠有效地幫助健身者調整動作，監測動作的發力是否到位，達到健身的真正的目的。

2.本發明采用無線模塊進行數據的輸出，能耗低，避免了同頻信號的干擾，同時無線模塊的安裝也較靈活。并且不需要特定場地，因此制造成本低。

3.本發明利用弱磁信號采集模塊、加速度、陀螺儀檢測健身者在瑜伽健身的過程中，肌肉發力是否正確，做到及時調整健身者的狀態。

4.本發明中采用的算法可以計算出精確的相關的慣性數據，因此系統評估的準確性得到提高。

5.本發明通過測量數據，可以對健身者的健身情況進行分析與評估，實現在功能性與精確性方面的巨大提高。

附圖說明

圖1為本發明的瑜伽評估系統的結構示意圖。

圖2為本發明的瑜伽動作判斷與評估系統的原理圖。

圖3為本發明的可穿戴裝置安裝與實際健身的示意圖。

圖4為本發明的瑜伽動作判斷與評估系統的實施流程圖。

圖5、6為本發明瑜伽健身的評估系統的評價標準。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發明進一步詳細說明。所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明。

如圖1，一種基于多傳感器的瑜伽評估系統包括數據庫、可穿戴裝置、服務器、弱磁信號采集模塊、客戶端以及控制端；數據庫是用于存儲完成一個標準瑜伽動作相關的速度、角度、位移、數字信號、高度以及時間等范例信息；可穿戴裝置包括氣壓計、加速度計、陀螺儀、磁強計、溫度計、弱磁信號采集模塊、CPU模塊、電源模塊、計時模塊、聲音模塊、顯示模塊以及無線模塊；加速度計、陀螺儀、磁強計、氣壓計用于計算健身者在做瑜伽動作時的速度、角度、位移以及高度；計時模塊對健身者保持一個瑜伽動作時間進行測量；弱磁信號采集模塊采集健身者在運動過程中磁場的變化；無線模塊將實際測量和計算結果發給服務器；服務器系統軟件對數據進行存儲，并且與存儲在數據庫里對應的范例信息進行對比分析，判斷瑜伽動作是否標準以及保持時間是否足夠，并及時反饋到客戶端；顯示模塊和聲音模塊則是提示和顯示此動作的錯誤在哪里，健身者可以及時糾正錯誤。

如圖2、3，運動時，將可穿戴安裝在健身者身上：隨著健身者在運動的過程中，裝置內部的傳感器將實時輸出健身者的狀態數據，如加速度、角速度、氣壓強度等數據，再通過姿態解算與導航解算獲取健身者的速度、角度、位移、高度等信息；通過以上信息與數據庫里的范例信息進行對比分析，判斷瑜伽動作是否標準；若健身者的動作存在錯誤的地方，系統及時提醒，健身者進行及時的糾正；再結合瑜伽動作的個數、計時器輸出的時間值一，對健身者的健身情況進行合理有效地評估。

如圖4，為本發明所述方法在具體應用中的流程圖，使用本發明所述方法在進行具體應用時的步驟如下：

步驟S1，健身前，健身者穿上可穿戴裝置，按下“電源開關”按鈕，健身者保持站立的姿態，將“初始化”撥動開啟，記錄下相關數據，實現系統初始化的目的。

步驟S2，服務器系統中讀取數據庫里一套瑜伽動作的范例信息，范例信息包括編號、瑜伽動作名稱、慣性信息以及其他一些信息。

步驟S3，撥動“開始”按鈕，健身者開始做瑜伽動作。

步驟S4，健身者自行調整自己的瑜伽動作。

步驟S5，服務器中的系統軟件對采集的信息進行處理，再經由CPU模塊進行溫度補償以及算法濾波后，得到健身者的實時狀態，包括速度、角度、位移、高度、姿態、磁場變化量引出的數字信號變化量等信息。

步驟S6，將實時信息與對應的范例信息進行比較，取得兩者之間的相似度。

步驟S7，判斷相似度是否大于百分之九十五，如果大于百分之九十五，則執行步驟S7，如果小于百分之九十五，則返回步驟S4。

步驟S8，健身者動作到位，此刻健身者保持動作不動。

步驟S9，此時計時器開始計時。

步驟S10，健身者恢復站立的姿態。

步驟S11，判斷時間是否等于設定值，如果等于設定值，則執行步驟S13，如果不等于設定值，則執行步驟S12。

步驟S12，保存結束動作時候的時間值。

步驟S13，判斷瑜伽動作的個數是否等于設定值，如果等于設定值，則執行步驟S14，如果不等于設定值，則執行步驟S15。

步驟S14，判斷健身者是否能繼續做瑜伽動作，如果健身者不能繼續做瑜伽動作，則執行步驟S15，如果健身者能繼續做瑜伽動作，則返回步驟S2。

步驟S15，健身結束，保存相關信息。

如圖5和6，評估系統的評價標準包括：瑜伽動作的完成個數、保持動作的時間長短以及動作是否具有規律性；其中瑜伽動作的個數由上述數據庫里的編號數，保持動作的時間長短計由計時器提供；如果瑜伽動作完成的個數多、保持動作時間長、動作具有規律性，則表明健身者的健身效果很好；如果瑜伽動作完成的個數多、保持動作時間長、動作不具有規律性，則表明健身者的健身效果較好，需要注意細節；如果瑜伽動作完成的個數多、保持動作時間短、動作具有規律性，則表明健身者的健身效果較好，需要注意細節；如果瑜伽動作完成的個數多、保持動作時間短、動作不具有規律性，則表明健身者的健身效果一般，需要開始加油；如果瑜伽動作完成的個數少、保持動作時間長、動作具有規律性，則表明健身者的健身效果一般，需要開始加油；如果瑜伽動作完成的個數少、保持動作時間長、動作不具有規律性，則表明健身者的健身效果較弱，需要加大強度；如果瑜伽完成的個數少、保持時間短、動作具有規律性，則表明健身者的健身效果較弱，需要加大強度；如果瑜伽動作完成的個數少、保持動作時間短、動作不具有規律性，則表明健身者的健身效果很差，需要調整方案；

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。