一种用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置，包括运动模板数据库、滤波控制器、加速度传感数据采集器、X轴邻域数据环形缓冲器、Y轴邻域数据环形缓冲器、Z轴邻域数据环形缓冲器、X轴数据缓存器、Y轴数据缓存器、Z轴数据缓存器、X轴均值滤波器、Y轴均值滤波器和Z轴均值滤波器，根据训练模板的闲置轴向来开关相应轴向的滤波功能，并设置额各轴向邻域数据环形缓冲器和各轴向数据缓存器，利用各缓冲器和滤波器对各轴向数据进行均值滤波。从而实现了运动检测过程中在较低系统资源消耗的情况下对低频运动信号中的高频噪声的有效滤除，解决了现有技术中无法有效滤除运动信号噪声以及系统资源消耗较高的技术问题。

A device for filtering three axis acceleration data of the detection of motion

The invention discloses a device for filtering the acceleration data of the three axes of motion detection, including motion template database, filter controller, acceleration sensor data acquisition, data buffer, neighborhood X axis Y axis and Z axis neighborhood data buffer neighborhood data ring buffer and X axis Y axis data buffer, data buffer, Z axis data buffer, the X axis Y axis mean filter, mean filter and Z axis mean filter, according to the filtering function of idle shaft training template always switch corresponding axial, and set the amount of the data buffer and the neighborhood axial axial buffer, filtering the data using the axial buffer and filter. In order to achieve effective filtering of motion detection process in low system resource consumption under the condition of low frequency motion signal in high frequency noise, solves effectively the noise filtering motion signals and system resource consumption higher technical problems.

【技术实现步骤摘要】
一种用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置
本专利技术属于运动检测
，更具体地，涉及一种用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置。
技术介绍
工间操是一种不受场地限制的微运动。由于其缓解疲劳、调节情绪和锻炼身体的优点而日益受到人们的重视，工间操可以即时卸载身体的负荷，保持健康的体魄，高效的工作。传统的做法是，办公室人员模仿图片或视频里的工间操活动，但是无法知道姿势是否标准，如果姿势不标准，则达不到良好的运动效果。基于穿戴于人体肢体的智能设备或智能手机中的三轴加速度传感器可以利用三轴加速度传感数据监测工间操中对应的人类肢体运动轨迹进行监测并进一步判定工间操的姿势是否标准。三轴加速度传感器，是一个基于加速度的基本原理去实现空间加速度传感的工具。目前的三轴加速度传感器大多采用压阻式、压电式和电容式工作原理，产生的加速度正比于电阻、电压和电容的变化，通过相应的放大和滤波电路进行采集。人类肢体运动的加速度信号主要为低频信号，要求加速度传感器有较高的灵敏度。但是加速度信号在激励、检测和传输过程中会不同程度地受到环境高频噪声的污染，同时肢体的抖动也会引入高频噪声，因此需要对人类肢体运动加速度信号进行滤波去噪。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置，其目的在于在运动检测中利用三轴加速度传感器进行数据采集时，根据训练模板的闲置轴向来开关相应轴向的滤波功能，并利用各缓冲器和滤波器对各轴向数据进行均值滤波，实现了运动检测过程中在较低系统资源消耗的情况下对低频运动信号中的高频噪声的有效滤除，由此解决了现有技术中无法有效滤除运动信号噪声以及系统资源消耗较高的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置，包括运动模板数据库、滤波控制器、加速度传感数据采集器、X轴邻域数据环形缓冲器、Y轴邻域数据环形缓冲器、Z轴邻域数据环形缓冲器、X轴数据缓存器、Y轴数据缓存器、Z轴数据缓存器、X轴均值滤波器、Y轴均值滤波器和Z轴均值滤波器，其中：所述运动模板数据库中保存有一个或多个训练模板，所述训练模板中包含有相应的闲置轴向数据；所述滤波控制器，用于从所述运动模板数据库中获取当前训练模板的闲置轴向并分别向所述X轴均值滤波器、Y轴均值滤波器和Z轴均值滤波器发送轴向数据滤波开关控制指令；所述加速度传感数据采集器，用于获取三轴加速度传感器的加速度采样点数据，并将采样点数据的X轴、Y轴和Z轴的加速度分量分别分发给所述X轴均值滤波器、Y轴均值滤波器和Z轴均值滤波器；所述X轴均值滤波器、Y轴均值滤波器和Z轴均值滤波器分别根据接收到的轴向数据滤波开关控制指令开启或关闭自身的滤波功能，并在滤波功能开启的状态下对相应的轴向加速度分量进行均值滤波处理，并将均值滤波处理后的相应轴向加速度分量数值存入相应轴向数据缓存器；而在滤波功能关闭的状态下则直接将所述采样点数据的相应轴向原始加速度分量直接存入相应轴向数据缓存器；所述X轴邻域数据环形缓冲器、Y轴邻域数据环形缓冲器、Z轴邻域数据环形缓冲器，分别用于在均值滤波处理时缓存当前加速度传感采样点相应轴向数据的邻域数据集。本专利技术的一个实施例中，所述各轴向均值滤波器对相应的轴向加速度分量进行均值滤波处理，具体为：由所述相应轴向均值滤波器根据所述采样点数据的相应轴向加速度分量更新相应轴向邻域环形缓冲器；所述相应轴向均值滤波器从相应轴向邻域环形缓冲器中获取更新后的相应轴向邻域数据集；由所述相应轴向均值滤波器对所述相应轴向邻域数据集中的数据进行均值计算求取平均值，将求取的平均值作为均值滤波处理后的相应轴向加速度分量数值。本专利技术的一个实施例中，所述滤波控制器还用于：判断是否接收到外部事件中断指令，如果是则所述加速度传感数据采集器停止数据采集，或注销所述三轴加速度传感器，停止均值滤波。本专利技术的一个实施例中，所述滤波控制器还用于：在接收到开始三轴加速度数据滤波指令时，清空X轴邻域数据环形缓冲器、Y轴邻域数据环形缓冲器和Z轴邻域数据环形缓冲器，并清空X轴数据缓存器、Y轴数据缓存器和Z轴数据缓存器。本专利技术的一个实施例中，所述滤波控制器还用于：在历史训练模板闲置轴向非空时，将当前训练模板的闲置轴向与历史训练模板闲置轴向对比，如果相同则保持各轴向均值滤波器的滤波功能的开启或关闭状态，如果不同则根据当前训练模板的闲置轴分别向发送轴向各轴向均值滤波器发送相应的数据滤波开关控制指令，以更新各轴向均值滤波器的滤波功能的开启或关闭状态；其中，所述历史训练模板闲置轴向初始值为空，在每次获取当前训练模板的闲置轴向后，保存当前训练模板的闲置轴向作为历史训练模板闲置轴向。本专利技术的一个实施例中，所述均值计算为算术平均，或者几何平均，或者调和平均，或者加权平均，或者平方平均，或者指数平均，或者中位数平均。本专利技术的一个实施例中，所述X轴邻域数据环形缓冲器、Y轴邻域数据环形缓冲器和Z轴邻域数据环形缓冲器的长度根据所述加速度传感数据采集器的当前采样频率与噪声特性确定。本专利技术的一个实施例中，所述X轴邻域数据环形缓冲器、Y轴邻域数据环形缓冲器和Z轴邻域数据环形缓冲器的长度为7。本专利技术的一个实施例中，所述X轴数据缓存器、Y轴数据缓存器、Z轴数据缓存器的长度大于200。本专利技术的一个实施例中，所述加速度传感数据采集器的采样频率为50～1000HZ。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本专利技术提供的用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置，通过在运动检测中利用三轴加速度传感器进行数据采集时，根据训练模板的闲置轴向来开关相应轴向的滤波功能，并利用各缓冲器和滤波器对各轴向数据进行均值滤波，实现了运动检测过程中在较低系统资源消耗的情况下对低频运动信号中的高频噪声的有效滤除；(2)本专利技术提供的用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置，利用邻域数据环形缓冲器缓存三轴加速度原始数据用于后续的均值计算，从而不需要在均值计算过程中发生内存数据的拷贝，并且利用求平均值来平滑信号中的高频噪声可以获得极小的运算部件的占用，滤波计算的速度较高，系统资源消耗较小；(3)本专利技术提供的用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置，通过获取当前训练模板的闲置轴向，可以对闲置轴向(例如水平或垂直方向)的肢体运动数据不作滤波运算，大幅度降低了本专利技术装置的运算负载，从而在水平和垂直方向的肢体运动加速度数据的滤波中具有更小的运算部件占用；(4)本专利技术提供的用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置，在工间操运动检测被其他智能手机应用中断时可以通过及时停止或注销三轴加速度传感器设备资源来停止三轴加速度传感器的采集或滤波操作降低对智能手机的计算资源占用，从而可以随时释放计算资源保证操作系统或其他应用程序对计算资源的需求，保证用户的良好体验。附图说明图1是本专利技术实施例中一种用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例中各轴向滤波方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置，其特征在于，包括运动模板数据库、滤波控制器、加速度传感数据采集器、X轴邻域数据环形缓冲器、Y轴邻域数据环形缓冲器、Z轴邻域数据环形缓冲器、X轴数据缓存器、Y轴数据缓存器、Z轴数据缓存器、X轴均值滤波器、Y轴均值滤波器和Z轴均值滤波器，其中：所述运动模板数据库中保存有一个或多个训练模板，所述训练模板中包含有相应的闲置轴向数据；所述滤波控制器，用于从所述运动模板数据库中获取当前训练模板的闲置轴向数据并分别向所述X轴均值滤波器、Y轴均值滤波器和Z轴均值滤波器发送轴向数据滤波开关控制指令；所述加速度传感数据采集器，用于获取三轴加速度传感器的加速度采样点数据，并将采样点数据的X轴、Y轴和Z轴的加速度分量分别分发给所述X轴均值滤波器、Y轴均值滤波器和Z轴均值滤波器；所述X轴均值滤波器、Y轴均值滤波器和Z轴均值滤波器分别根据接收到的轴向数据滤波开关控制指令开启或关闭自身的滤波功能，并在滤波功能开启的状态下对相应的轴向加速度分量进行均值滤波处理，并将均值滤波处理后的相应轴向加速度分量数值存入相应轴向数据缓存器；而在滤波功能关闭的状态下则直接将所述采样点数据的相应轴向原始加速度分量直接存入相应轴向数据缓存器；所述X轴邻域数据环形缓冲器、Y轴邻域数据环形缓冲器、Z轴邻域数据环形缓冲器，分别用于在均值滤波处理时缓存当前加速度传感采样点相应轴向数据的邻域数据集。...

【技术特征摘要】
1.一种用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置，其特征在于，包括运动模板数据库、滤波控制器、加速度传感数据采集器、X轴邻域数据环形缓冲器、Y轴邻域数据环形缓冲器、Z轴邻域数据环形缓冲器、X轴数据缓存器、Y轴数据缓存器、Z轴数据缓存器、X轴均值滤波器、Y轴均值滤波器和Z轴均值滤波器，其中：所述运动模板数据库中保存有一个或多个训练模板，所述训练模板中包含有相应的闲置轴向数据；所述滤波控制器，用于从所述运动模板数据库中获取当前训练模板的闲置轴向数据并分别向所述X轴均值滤波器、Y轴均值滤波器和Z轴均值滤波器发送轴向数据滤波开关控制指令；所述加速度传感数据采集器，用于获取三轴加速度传感器的加速度采样点数据，并将采样点数据的X轴、Y轴和Z轴的加速度分量分别分发给所述X轴均值滤波器、Y轴均值滤波器和Z轴均值滤波器；所述X轴均值滤波器、Y轴均值滤波器和Z轴均值滤波器分别根据接收到的轴向数据滤波开关控制指令开启或关闭自身的滤波功能，并在滤波功能开启的状态下对相应的轴向加速度分量进行均值滤波处理，并将均值滤波处理后的相应轴向加速度分量数值存入相应轴向数据缓存器；而在滤波功能关闭的状态下则直接将所述采样点数据的相应轴向原始加速度分量直接存入相应轴向数据缓存器；所述X轴邻域数据环形缓冲器、Y轴邻域数据环形缓冲器、Z轴邻域数据环形缓冲器，分别用于在均值滤波处理时缓存当前加速度传感采样点相应轴向数据的邻域数据集。2.如权利要求1所述的用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置，其特征在于，所述各轴向均值滤波器对相应的轴向加速度分量进行均值滤波处理，具体为：由所述相应轴向均值滤波器根据所述采样点数据的相应轴向加速度分量更新相应轴向邻域环形缓冲器；所述相应轴向均值滤波器从相应轴向邻域环形缓冲器中获取更新后的相应轴向邻域数据集；由所述相应轴向均值滤波器对所述相应轴向邻域数据集中的数据进行均值计算求取平均值，将求取的平均值作为均值滤波处理后的相应轴向加速度分量数值。3.如权利要求1或2所述的用于运动检测的三轴加速度数据的均值滤波装置，其特征在于，所述滤波控制器还用于：判断是...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海红，桂三生，段凌，
申请(专利权)人：武汉新英赛健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42