体能和肌肉能力的综合评估系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种体能和肌肉能力的综合评估系统，包括测力系统、动作捕捉系统、信号采集系统和信息处理系统，测力系统，用于在受测试者完成健身动作的过程中，检测受测试者的跟使用力有关的物理量；动作捕捉系统，用于在受测试者完成健身动作的过程中，同时检测受测试者的跟身体姿态变化有关的物理量，信号采集系统，用于采集所述测力系统传来的跟使用力有关的物理量、所述动作捕捉系统传来的跟身体姿态变化有关的物理量，对这些物理量的原始数据进行对时处理；信息处理系统，用于对对时处理后的数据进行计算，得出多个用于表征肌肉特性和/或关节特性的特征参数。由此通过特征参数值可以判断出受测试者的肌肉素质和关节素质。

Comprehensive evaluation system and method for physical fitness and muscle strength

The present invention discloses a comprehensive evaluation system for physical and muscular abilities, including force measurement system, motion capture system, signal acquisition system, information processing system, and force measurement system, which is used to detect the physical quantities related to the use force of the tested person in the process of completing the exercise. A signal acquisition system is used to collect physical quantities related to the use of force transmitted by the force measuring system, physical quantities related to the change of body posture transmitted by the motion capture system, and physical quantities related to the change of body posture transmitted by the force measuring system. The raw data of physical quantities are processed on time; the information processing system is used to calculate the processed data and obtain a number of characteristic parameters used to characterize muscle and/or joint characteristics. Therefore, the muscle quality and joint quality of the tested person can be judged by the characteristic parameter value.

【技术实现步骤摘要】
体能和肌肉能力的综合评估系统及方法
本专利技术属于身体运动能力测试
，具体涉及一种体能和肌肉能力的综合评估系统及方法。
技术介绍
对于高水平健身、专业运动训练和健康医疗康复，我们需要了解一个人某单个肌肉或一个肌肉群的综合特性，包括肌肉的力量、肌肉耐力和肌肉爆发力等。现有的对身体运动能力进行评估的方法，存在以下问题：1、主流的做法中，通常只测试某一项肌肉特性，例如大部分只测量肌肉的力量这一项；2、较多的方法是采用人工目测加主观判断，或利用简单的测量手法(例如用纵跳摸高的方式测量弹跳和腿部能力，利用俯卧撑的个数来评估上肢的力量)，这些测量方法具有局限性，测得的数据过于单一，例如弹跳的高度无法给出参与弹跳相关的每块肌肉的强弱和爆发力，而这个对于后续的针对性训练非常重要，俯卧撑的个数无法反应一个人的上肢力量大小、肌肉耐力和疲劳点；3、已有的一些测力设备功能单一，例如有些测力设备可以通过对垂直跳的测量，完成对腿部力量等参数的测量，但是这些设备缺乏动作捕捉设备的辅助，仅测得的腿部力量等参数无法形成肌肉力量、关节角度和受力等分析；4、也有一些可穿戴设备或图像分析软件对人的运动过程进行分析，但是由于缺乏准确测力设备的辅助，也无法形成肌肉力量、关节角度和受力等重要分析；5、还有一些方法中，需要生成全身的肌肉的特性分析，需要比较繁琐的过程，对时间、空间和人力成本的要求都比较高。申请号为201710267805.6的专利文献公开了一种运动生物力学耦合分析系统，主要由测试装置、无线同步触发装置和人机交互软件系统组成，测试装置包括变速测力跑台、鞋垫式足底测量装置、光学动作捕捉装置、高速摄像装置、无线肌电测量装置，无线同步触发装置通过发射同步脉冲控制测试装置，实现生物运动学及动力学参数的信号同步采集及存储，人机交互软件系统包括测试生物力学模型模块、参数设置模块、数据批处理模块、光学捕捉试验数据的预处理模块、数据分析模块、数据库存储及人工回放分析模块，能实现对生物运动的多力学参数、运动机理和运动规律的在体、实时、精确的耦合定量分析。该技术方案仅仅是为了获得生物运动的力学性能参数，并未公开如何根据测得的参数对运动生物进行身体评估。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种体能和肌肉能力的综合评估系统，旨在解决现有的身体运动能力测量设备测得的数据单一、功能单一的问题。为实现上述目的，本专利技术提出一种体能和肌肉能力的综合评估系统，包括：测力系统，用于在受测试者完成健身动作的过程中，检测受测试者的跟使用力有关的物理量；动作捕捉系统，用于在受测试者完成健身动作的过程中，同时检测受测试者的跟身体姿态变化有关的物理量，信号采集系统，用于采集所述测力系统传来的跟使用力有关的物理量、所述动作捕捉系统传来的跟身体姿态变化有关的物理量，对这些物理量的原始数据进行对时处理；信息处理系统，用于对对时处理后的数据进行计算，得出多个用于表征肌肉特性和/或关节特性的特征参数。优选地，所述信息处理系统包括：计算处理单元，用于对对时处理后的数据进行计算处理，得出多个用于表征肌肉特性和/或关节特性的特征参数，分类处理单元，用于根据肌肉特性和/或关节特性的种类，将所述特征参数分类成相应类别的参数集，评分生成单元，用于对每个参数集中的不同特征参数进行单项评分，得出每个特征参数的单项得分，按照与该类肌肉特性和/或关节特性的相关度进行加权计算，得出与健身动作对应的特定肌肉群和/或关节的参数综合得分。优选地，所述测力系统采用两个结构相同的压力垫，所述压力垫为长方形，每个压力垫的四角位置设有称重传感器，中心位置设有压力基座信号板，所述称重传感器和压力基座信号板的上方铺设有金属盖板，所述金属盖板由四个所述称重传感器支承；所述称重传感器的输出端连接所述压力基座信号板，所述压力基座信号板的输出端连接所述信号采集系统，用于将受测试者对压力垫的压力和在压力垫上的位置重心数据传给所述信号采集系统。优选地，所述动作捕捉系统采用至少两个惯性传感器，所述惯性传感器包括加速度计、陀螺仪和磁力计中的一种或多种，分别测量加速度、角速度和地磁场数据，所述惯性传感器还包括天线，所述惯性传感器固定于受测试者身上，用于将受测试者的身体姿态数据无线传输给所述信号采集系统。优选地，所述信号采集系统包括多个输入接口、多个无线信号接收装置和一中央数据采集处理单元，所述输入接口连接所述测力系统，所述无线信号接收装置通信连接所述动作捕捉系统，所述中央数据采集处理单元采用FPGA芯片对采集到的数据进行对时处理。优选地，所述信息处理系统采用计算机，所述信息处理系统连接有显示设备和输入设备。优选地，所述测力系统采用肌肉力量测量装置，用于检测输出与健身动作相关的肌肉群的肌肉收缩肌力绝对值。优选地，所述动作捕捉系统采用至少一个摄像系统和多于一个的视觉识别标签，所述视觉识别标签固定于受测试者身上，所述摄像系统拍摄捕捉受测试者的身体姿态运动影像数据，提取所述视觉识别标签的运动速度、方向、旋转速度，用以得到受测试者的身体姿态数据。本专利技术还提出一种体能和肌肉能力的综合评估方法，包括：S1，检测受测试者在完成健身动作的过程中跟使用力有关的物理量和/或跟身体姿态变化有关的物理量，S2，采集检测到的物理量并进行对时处理，S3，对对时处理后的数据进行计算处理，得出多个用于表征肌肉特性和/或关节特性的特征参数，S4，根据肌肉特性和/或关节特性的种类，将所述特征参数分类成相应类别的参数集，S5，对每个参数集中的不同特征参数进行单项评分，得出每个特征参数的单项得分，按照与该类肌肉特性和/或关节特性的相关度进行加权计算，得出与健身动作对应的特定肌肉群和/或关节的参数综合得分；其中，所述健身动作包括一种或一种以上的多种。优选地，在步骤S5中，所述的对每个参数集中的不同特征参数进行单项评分为：将统计的大量的特征参数按照从大到小分为多个不同的区域，每个区域对应一个分值，形成标准分值规划表；使测得的每个特征参数与标准分值规划表进行比较，即可得出对应的单项得分。优选地，所述步骤S5之后，还包括：S6，将每个参数集的参数综合得分，与基准参数分值进行对比，对该参数综合得分进行评级，产生与健身动作对应的每种肌肉特性和/或关节特性的等级级别。优选地，所述基准参数分值为设定的标准身体参数值，或者同等年龄段的统计数据平均值。优选地，所述步骤S5之后，还包括：S7，根据与健身动作对应的特定肌肉群的参数综合得分或等级级别，生成肌肉特性图谱，在肌肉特性图谱中标注该特定肌肉群的位置，并通过不同的颜色反映肌肉特性的强弱；根据与健身动作对应的特定关节的参数综合得分或等级级别，生成关节特性图谱，在关节特性图谱中标注该特定关节的位置，并通过不同颜色反映关节特性的强弱。优选地，在步骤S1中：采用压力垫来检测受测试者的跟使用力有关的物理量，包括受测试者对压力垫的压力和在压力垫上的位置重心。优选地，在步骤S1中：采用至少两个惯性传感器来检测受测试者的跟身体姿态变化有关的物理量，包括角速度和线加速度；或者，采用至少一个摄像机和多于一个的视觉识别标签来检测受测试者的跟身体姿态变化有关的物理量，包括运动速度、旋转角速度。优选地，所述健身动作包括俯卧撑、垂直跳、卷腹、体前屈、快步、单脚站立、高抬腿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种体能和肌肉能力的综合评估系统，其特征在于，包括：测力系统，用于在受测试者完成健身动作的过程中，检测受测试者的跟使用力有关的物理量；动作捕捉系统，用于在受测试者完成健身动作的过程中，同时检测受测试者的跟身体姿态变化有关的物理量，信号采集系统，用于采集所述测力系统传来的跟使用力有关的物理量、所述动作捕捉系统传来的跟身体姿态变化有关的物理量，对这些物理量的原始数据进行对时处理；信息处理系统，用于对对时处理后的数据进行计算，得出多个用于表征肌肉特性和/或关节特性的特征参数。

【技术特征摘要】
1.一种体能和肌肉能力的综合评估系统，其特征在于，包括：测力系统，用于在受测试者完成健身动作的过程中，检测受测试者的跟使用力有关的物理量；动作捕捉系统，用于在受测试者完成健身动作的过程中，同时检测受测试者的跟身体姿态变化有关的物理量，信号采集系统，用于采集所述测力系统传来的跟使用力有关的物理量、所述动作捕捉系统传来的跟身体姿态变化有关的物理量，对这些物理量的原始数据进行对时处理；信息处理系统，用于对对时处理后的数据进行计算，得出多个用于表征肌肉特性和/或关节特性的特征参数。2.如权利要求1所述的体能和肌肉能力的综合评估系统，其特征在于，所述信息处理系统包括：计算处理单元，用于对对时处理后的数据进行计算处理，得出多个用于表征肌肉特性和/或关节特性的特征参数，分类处理单元，用于根据肌肉特性和/或关节特性的种类，将所述特征参数分类成相应类别的参数集，评分生成单元，用于对每个参数集中的不同特征参数进行单项评分，得出每个特征参数的单项得分，按照与该类肌肉特性和/或关节特性的相关度进行加权计算，得出与健身动作对应的特定肌肉群和/或关节的参数综合得分。3.如权利要求1所述的体能和肌肉能力的综合评估系统，其特征在于，所述测力系统采用两个结构相同的压力垫，所述压力垫为长方形，每个压力垫的四角位置设有称重传感器，中心位置设有压力基座信号板，所述称重传感器和压力基座信号板的上方铺设有金属盖板，所述金属盖板由四个所述称重传感器支承；所述称重传感器的输出端连接所述压力基座信号板，所述压力基座信号板的输出端连接所述信号采集系统，用于将受测试者对压力垫的压力和在压力垫上的位置重心数据传给所述信号采集系统。4.如权利要求1所述的体能和肌肉能力的综合评估系统，其特征在于，所述动作捕捉系统采用至少两个惯性传感器，所述惯性传感器包括加速度计、陀螺仪和磁力计中的一种或多种，分别测量加速度、角速度和地磁场数据，所述惯性传感器还包括天线，所述惯性传感器固定于受测试者身上，用于将受测试者的身体姿态数据无线传输给所述信号采集系统。5.如权利要求1所述的体能和肌肉能力的综合评估系统，其特征在于，所述信号采集系统包括多个输入接口、多个无线信号接收装置和一中央数据采集处理单元，所述输入接口连接所述测力系统，所述无线信号接收装置通信连接所述动作捕捉系统，所述中央数据采集处理单元采用FPGA芯片对采集到的数据进行对时处理。6.如权利要求1所述的体能和肌肉能力的综合评估系统，其特征在于，所述信息处理系统采用计算机，所述信息处理系统连接有显示设备和输入设备。7.如权利要求1所述的体能和肌肉能力的综合评估系统，其特征在于，所述测力系统采用肌肉力量测量装置，用于检测输出与健身动作相关的肌肉群的肌肉收缩肌力绝对值。8.如权利要求1所述的体能和肌肉能力的综合评估系统，其特征在于，所述动作捕捉系统采用至少一个摄像系统和多于一个的视觉识别标签，所述视觉识别标签固定于受测试者身上，所述摄像系统拍摄捕捉受测试者的身体姿态运动影像数据，提取所述视觉识别标签的运动速度、方向、旋转速度，用以得到受测试者的身体姿态数据。9.一种体能和肌肉能力的综合评估方法，其特征在于，包括：S1，检测受测试者在完成健身动作的过程中跟使用力有关的物理量和/或跟身体姿态变化有关的物理量，S2，采集检测到的物理量并进行对时处理，S3，对对时处理后的数据进行计算处理，得出多个用于表征肌肉特性和/或关节特性的特征参数，S4，根据肌肉特性和/或关节特性的种类，将所述特征参数分类成相应类别的参数集，S5，对每个参数集...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈燕，
申请(专利权)人：陈燕，
类型：发明
国别省市：上海,31