健身动作检测方法、系统、可穿戴设备及终端与流程

本发明涉及健身设备领域，特别是涉及一种健身动作检测方法、系统、可穿戴设备及终端。

背景技术：

现今社会，人们越来越注重通过体育锻炼增强体质，但是，由于工作时间以及城市体育设施等因素的限制，人们无法经常到大型体育场馆进行体育运动的锻炼。

目前，人们可以到健身房进行室内健身运动，室内健身运动占用较小的场地，而且进行的时间比传统体育运动更具有弹性，非常适合都市人。健身者只要依照健身教练的指导完成健身运动所规定的动作，就能获得有效的健身运动效果，从而达到增强体质的目的。

但是，在健身房中健身的人员很多而健身教练有限，健身者的每个健身动作很难得到健身教练的全程指导，无法确定健身动作是否规范，因此不但不能获得健身效果，反而可能使得身体劳损。

技术实现要素：

鉴于上述状况提供一种健身动作检测方法、系统、可穿戴设备及终端，解决健身者在自行训练过程中不能确认健身动作是否规范的问题。

本发明提供了一种健身动作检测方法，用于检测健身者的健身动作，所述健身者的身上设置多个测试点，每个所述测试点设有一个检测装置，每个所述检测装置无线通讯连接终端，所述检测装置包括动作参数采集装置，所述方法包括：

所述动作参数采集装置采集每个所述测试点的当前的动作参数值，并将所述当前的动作参数值发送至所述终端，所述动作参数值包括角速度和加速度；

所述终端比较每个测试点的当前的动作参数值与选取的所述健身动作对应的标准的动作参数值，当任意一个所述测试点的当前的动作参数值不同于所述标准的动作参数值时，确定所述健身动作不标准，所述标准的动作参数值为标准的健身动作对应的每个测试点的动作参数值。

上述健身动作检测方法，其中，所述健身动作检测方法还包括步骤：所述终端建立健身者的人体模型，所述人体模型为所述健身者的运动姿势；

所述确定所述健身动作不标准之后还包括步骤：

所述终端将所述当前的动作参数值不同于所述标准的动作参数值的测试点确定为错误测试点，并在所述人体模型的对应位置上显示所述错误的测试点。

上述健身动作检测方法，其中，所述确定所述健身动作不标准之后还包括步骤：

所述终端根据每个所述测试点的标准的动作参数值计算每个所述测试点的标准位移和标准速度，以及根据每个所述测试点的当前的动作参数值计算每个所述测试点的当前位移和当前速度；

所述终端计算所述标准位移与所述当前位移的位移差，以及计算所述标准速度和所述当前速度的速度差；

所述终端根据所述位移差和所述速度差确定纠正信息，并提示所述纠正信息。

上述健身动作检测方法，其中，所述动作参数采集装置采集每个所述测试点的当前的动作参数值的步骤之前还包括：

所述动作参数采集装置在每个健身动作的运动时间内采集每个所述测试点的标准的动作参数值；

所述终端根据所述标准的动作参数值形成每个所述测试点对应的运动时间和标准的动作参数值的对应关系表，所述运动时间为每个健身动作从开始至结束的时间。

上述健身动作检测方法，其中，所述当任意一个所述测试点的当前的动作参数值不同于所述标准的动作参数值时，确定所述健身动作不标准的步骤包括：

计算当前的运动时间采集的每个所述测试点的当前动作参数值与所述对应关系表中所述当前的运动时间对应的标准的动作参数值的差值；

当任意一个所述测试点对应的所述差值超过容错阈值时，确定所述健身动作不标准。

上述健身动作检测方法，其中，每个所述检测装置还包括震动装置，所述确定所述健身动作不标准的步骤之后还包括：

所述终端根据比较结果发送控制指令至所述检测装置，以控制所述当前的动作参数值不同于所述标准的动作参数值的测试点所对应的震动装置发出震动。

本发明还提供了一种可穿戴设备，穿戴于健身者的身上，用于检测健身者的健身动作，所述健身者的身上设置多个测试点，所述可穿戴设备包括：

多个检测装置，所述多个检测采集装置的位置分别与所述多个测试点的位置一一对应，每个检测装置包括一个动作参数采集装置，用于采集和发送每个所述测试点的动作参数值，所述动作参数采集装置包括陀螺仪和加速度传感器；

处理器，用于接收每个所述测试点的动作参数值，并将动作参数值通过无线通讯方式发送至终端；

通讯模块，用于所述处理器与所述终端的信息交互。

上述可穿戴设备，其中，每个所述检测装置还包括震动装置，所述处理器还用于接收终端的控制指令，并控制所述震动装置发出震动。

本发明还提供了一种终端，包括：

接收模块，用于接收每个测试点的所述当前的动作参数值；

比较模块，用于比较当前的动作参数值与选取的健身动作对应的标准的动作参数值，当任意一个所述测试点的当前的动作参数值不同于所述标准的动作参数值时，确定所述健身动作不标准，所述标准的动作参数值为标准的健身动作对应的每个测试点的动作参数值。

上述终端还包括：

建模模块，用于建立健身者的人体模型，所述人体模型为所述健身者的运动姿势。

显示模块，用于将所述当前的动作参数值不同于所述标准的动作参数值的测试点确定为错误测试点，并在所述人体模型的对应位置上显示所述错误的测试点。

上述终端还包括：

第一计算模块，用于根据每个所述测试点的标准的动作参数值计算每个所述测试点的标准位移和标准速度，以及根据每个所述测试点的当前的动作参数值计算每个所述测试点的当前位移和当前速度，并计算所述标准位移与所述当前位移的位移差，以及计算所述标准速度和所述当前速度的速度差；

提示模块，用于根据所述位移差和所述速度差确定纠正信息，并提示所述纠正信息。

上述终端，其中，所述动作参数采集装置还用于在每个健身动作的运动时间内采集所述测试点的标准的动作参数值；

所述终端还用于接收所述标准的动作参数值，并形成每个所述测试点对应的运动时间和标准的动作参数值的对应关系表，所述运动时间为每个健身动作从开始至结束的时间。

上述终端，其中，所述比较模块包括：

第二计算模块，用于计算当前的运动时间采集的每个所述测试点的当前动作参数值与所述对应关系表中所述当前的运动时间对应的标准的动作参数值的差值；

确定模块，用于当任意一个所述测试点对应的所述差值超过容错阈值时，确定所述健身动作不标准。

上述终端还包括：

控制模块，用于发送控制指令，以控制所述当前的动作参数值不同于所述标准的动作参数值的测试点对应的震动装置发出震动。

本发明还提供了一种健身动作检测系统，包括可穿戴设备和终端，所述终端与所述可穿戴设备通过无线通讯的方式连接。

本发明通过检测装置获取健身者健身过程中身上各个测试点的角速度和加速度，并将获取的信息发送给终端进行比较，从而确定健身者的健身动作是否标准，便于用户对健身动作进行检查，确保健身效果。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的健身动作检测方法的流程图；

图2为本发明第二实施例提供的健身动作检测方法的流程图；

图3为本发明为本发明第四实施中的测试点的位置示意图；

图4为本发明第四实施例中健身动作检测系统的结构框图；

图5为图4中可穿戴设备的结构框图；

图6为图4中终端的结构框图；

图7为本发明第五实施例中健身动作检测系统的结构框图；

图8为图7中比较模块的结构示意图；

图9为本发明另一施例中可穿戴设备的结构框图；

图10为本发明另一施例中终端的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

本发明实施中的健身动作检测方法，用于检测健身者的运动姿势，所述健身者的身上设置多个测试点，所述测试点包括所述健身者的头部、胸部及四肢的各个关节。每个所述测试点设由一个检测装置，所述检测装置包括动作参数采集装置，用于采集运动过程中每个测试点的动作参数值，所述动作参数值包括角速度和加速度。所述检测装置可以以穿戴设备为载体，设置在人体上。所述参数采集装置包括陀螺仪和加速度传感器。陀螺仪用于测量测试点的三个轴(x轴、y轴、z轴)的角速度，加速度传感器用于测量测试点的加速度。动作参数采集装置采集运动过程中的动作参数值通过无线通讯方式，例如蓝牙、WIFI等传输至健身者使用的终端。所述终端例如为手机、平板、电脑等，通过APP应用与参数采集装置进行数据交互。

请参阅图1，为本发明第一实施中的健身动作检测方法，包括步骤S11～S12。

步骤S11，动作参数采集装置采集每个所述测试点的当前的动作参数值，所述动作参数值包括角速度和加速度。

步骤S12，终端比较每个测试点的当前的动作参数值与选取的健身动作对应的标准的动作参数值，当任意一个所述测试点的当前的动作参数值不同于所述标准的动作参数值时，确定所述健身动作不标准。所述标准的动作参数值为标准的健身动作对应的每个测试点的动作参数值。

上述步骤中，每一个健身者在健身时，先在健身教练的指导下规范的做每一个健身动作，在这个过程中将采集的各个测试点的标准的动作参数值记录在终端APP中。健身者自行训练时，打开手机APP选择一个健身动作，各个测试点的动作参数采集装置将采集的动作参数值反馈到终端APP，并与预存的该健身动作对应的标准的动作参数值进行比对，当检测某个测试点的动作参数值与标准的动作参数值不符时，即可确定所述健身动作不标准。

本实施例中，通过检测装置获取健身者健身过程中身上各个测试点的角速度和加速度，并将获取的信息发送给终端进行比较，从而确定健身者的健身动作是否标准，便于用户对健身动作进行检查，确保健身效果。

请参阅图2，为本发明第二实施例中的健身动作检测方法，所述方法包括步骤S21～S28。

步骤S21，所述终端建立健身者的人体模型。所述人体模型为所述健身者的运动姿势。例如在手机终端，通过输入用户的身体数据(身高、臂长、腿长等)给用户做一个人体建模，当用户运动时，可以在终端APP看到自己的运动姿势。

步骤S22，所述动作参数采集装置在每个标准的健身动作的运动时间内采集每个所述测试点的标准的动作参数值。

步骤S23，所述终端根据所述标准的动作参数值形成每个所述测试点对应的运动时间和标准的动作参数值的对应关系表。所述运动时间为每个健身动作从开始至结束的时间。

每个健身动作从开始至结束都有固定的运动时间，从健身动作开始计时，健身动作结束停止计时。起始时间为00:00，连续采集每个测试点的标准的动作参数值，即可形成每个测试点对应的运动时间与标准的动作参数值一一对应的对应关系表，同时也可得到相应的运动时间与标准的动作参数值的曲线图。

步骤S24，在健身者自行训练的过程中，动作参数采集装置采集每个所述测试点的当前的动作参数值。

步骤S25，所述终端计算当前的运动时间采集的每个所述测试点的当前动作参数值与所述对应关系表中所述当前的运动时间对应的标准的动作参数值的差值，并判断所述差值是否超过容错阈值。所述容错阈值为所述运动参数的浮动范围。

步骤S26，当所述差值超过所述容错阈值时，确定所述测试点为错误的测试点。

例如一个健身动作总时间为5分钟，起始时间为00:00，在当前的运动时间为3分钟时，即时间00:03，采集的某一个测试点当前的动作参数值与标准的动作参数值的差值超过容错阈值，则确定该测试点的动作错误。

步骤S27，所述终端在所述人体模型的对应的位置上显示所述错误的测试点。该步骤中，当确定了错误测试点时，终端APP的人体模型在相应的位置进行高亮显示或红色标记，以提示健身者。

步骤S28，所述终端根据所述当前的动作参数值和所述标准的动作参数值确定纠正信息，显示所述纠正信息。当然，也可以通过发出语音来提示纠正信息。

具体的，所述确定显示纠正信息的步骤包括步骤S281～S283。

步骤S281，根据每个所述测试点的标准的动作参数值计算每个所述测试点的标准位移和标准速度；

步骤S282，根据每个所述测试点的当前的动作参数值计算每个所述测试点的当前位移和当前速度；

步骤S283，计算所述标准位移与所述当前位移的位移差，以及计算所述标准速度和所述当前速度的速度差，并根据所述位移差和所述速度差确定纠正信息，并显示所述纠正信息。

陀螺仪测量的是测试点的三个轴的角速度，即环绕X，Y，Z三个轴旋转的速度，其单位为deg/s(度/秒)，分别记作ω_x,ω_y,ω_z。从t₀开始运动，时间为t₁时，通过陀螺仪，可以得到测试点相对三个轴的偏转的角度分别为：

以X轴旋转的角度，

以Y轴旋转的角度，

以Z轴旋转的角度，

通过三个轴的旋转角度，可以知道测试点在空间每个时刻的旋转的程度。

加速度传感器测量的是每个测试点的加速度，即沿X，Y，Z三个轴方向所受外力与重力的合力所产生的加速度，分别计作a_x,a_y,a_z。当测试点从t₀静止开始运动，时间为t₁时，通过加速度，可以得到该模块相对三个轴的分位移s_x,s_y,s_z和t₁时刻的分速度v_x,v_y,v_z，计算公式如下：

当模块从t₁开始运动，时间为t₂时，通过已知t₁时刻的速度和位移，可以得到t₂时刻该模块相对三个轴的分位移s_2x,s_2y,s_2z和分速度v_2x,v_2y,v_2z，即，

这样，从静止开始运动，根据角速度和加速度获得测试点任意时刻的位移和速度，即可以得到健身者在空间中的位移情况。将训练过程中得到的当前位移和当前速度与标准动作下计算得到的标准位移和标准速度进行比较，即可确定健身者的健身动作与标准的健身动作的区别。因此可在终端显示或语音提示健身者进行调整，如手部位置比标准高10cm时，则发出语音提示“手部降低10cm”。

本实施例通过获取健身者身上各个测试点的角速度和加速度，并与标准动作下的角速度和加速度进行比较，从而确定健身过程中的错误的测试点，并计算当前的健身动作与标准的健身动作的差距，以提示健身者进行相应的调整，即使在没有健身教练的情况下也能进行规范的健身，达到健身效果。

进一步的，作为本发明第一实施例或第二实施例的一种改进，本发明第三实施例中，每个检测装置还包括震动装置，如马达。当确定了错误的测试点之后，所述终端发送控制指令至所述检测装置，以控制错误的测试点所对应的震动装置发出震动所述震动装置发出震动以便于健身者感知所述错误的测试点，提示健身者不标准的关节。

请参阅图3至图6，为本发明第四实施例中的健身动作检测系统，用于检测健身者的健身动作。如图3所示，所述健身者的身上设置多个测试点30，所述测试点30例如为健身者的头部、胸部及四肢的各个关节。如图4所示，所述健身动作检测系统包括可穿戴设备及与所述可穿戴设备无线通讯连接的终端。

如图5所示，所述可穿戴设备31包括：

多个检测装置311，所述多个检测装置的位置分别与所述多个测试点的位置一一对应，每个检测装置包括一个动作参数采集装置3111用于采集和发送每个所述测试点的动作参数值，所述动作参数采集装置3111包括陀螺仪和加速度传感器，分别用于采集每个所述测试点的角速度和加速度；

处理器312，用于接收每个所述测试点的动作参数值，并将所述动作参数值通过无线通讯方式发送至所述终端；

通讯模块313，用于所述处理器与所述终端的信息交互。

如图6所示，所述终端32包括：

接收模块321，用于接收每个所述测试点的所述当前的动作参数值；

比较模块322，用于比较当前的动作参数值与标准的动作参数值，当任意一个所述测试点的当前的动作参数值不同于所述标准的动作参数值时，确定所述健身动作不标准，所述标准的动作参数值为标准的健身动作对应的每个测试点的动作参数值。

本实施例通过可穿戴设备获取健身者身上各个测试点的角速度和加速度，与标准动作下的标准角速度和角速度进行比较，从而确定健身过程中的健身动作是否标准。

请参阅图7至图8，为本发明第五实施中的健身动作检测系统，其与第四实施例中的健身动作检测系统基本相同，不同之处参照下述。

如图7所示，所述终端32还包括：

建模模块323，用于建立健身者的人体模型，所述人体模型为所述健身者的运动姿势。

显示模块324，用于在所述人体模型的对应的位置上显示所述当前的动作参数值不同于所述标准的动作参数值的测试点；

第一计算模块325，用于根据每个所述测试点的标准的动作参数值计算每个所述测试点的标准位移和标准速度，以及根据每个所述测试点的当前的动作参数值计算每个所述测试点的当前位移和当前速度，并计算所述标准位移与所述当前位移的位移差，以及计算所述标准速度和所述当前速度的速度差；

提示模块326，用于根据所述位移差和所述速度差确定纠正信息，并提示所述纠正信息。

进一步的，所述动作参数采集装置311还用于在每个健身动作的运动时间内采集所述测试点的标准的动作参数值；

所述终端32还用于接收所述标准的动作参数值，并形成每个所述测试点对应的运动时间和标准的动作参数值的对应关系表，所述运动时间为每个健身动作从开始至结束的时间。

进一步的，如图8所示，所述比较模块322具体包括：

第二计算模块3221，用于计算当前的运动时间采集的每个所述测试点的当前动作参数值与所述对应关系表中所述当前的运动时间对应的标准的动作参数值的差值；

确定模块3222，用于当任意一个所述测试点对应的所述差值超过容错阈值时，确定所述健身动作不标准。

本实施例中每个健身者健身时，将可穿戴设备穿在身上，该可穿戴设备设置多个动作参数采集装置，每个采集装置对应健身者的一个关节。健身者先在终端建立人体模型，并在健身教练的指导下完成每个标准的健身动作。可穿戴设备通过陀螺仪和加速度传感器获取测试点的标准的动作参数值，即标准的角速度和加速度，将每个测试点的标准的动作参数值发送至终端。当健身者在自行训练的过程中，可通过比较当前的动作参数值与标准的动作参数值得知健身动作是否标准。

终端根据所述当前的动作参数值和所述标准的动作参数值确定纠正信息，并显示纠正信息，健身者可根据纠正信息调整健身动作。即使在没有健身教练的情况下也能进行规范的健身，达到健身效果。缓解了当前形势下健身教练供不应求的局面。

请参阅图9和图10，作为本发明第五实施例的一种改进，在本发明的另一实施例中，每个所述检测装置311还包括一个震动装置3112。所述终端还包括控制模块327，用于发送控制指令，以控制所述当前的动作参数值不同于所述标准的动作参数值的测试点所对应的震动装置发出震动。即，控制错误的测试点的震动装置发出震动，便于健身者感知错误的关节。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例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例或示例中。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例或示例。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例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。