用于自动姿势校准的系统和方法技术方案

用于姿势反馈的系统和方法能够包括由耦合到用户的活动监视设备收集运动学数据；将运动学数据校准到活动监视设备的基本行走朝向，包括：通过运动学数据检测行走活动状态，以及当检测到行走活动状态时根据运动学数据生成基本行走朝向；设置姿势校正因子；用校准的运动学数据测量用户姿势；基于由姿势校正因子调整的用户姿势来触发姿势反馈。

System and Method for Automatic Posture Calibration

The system and method for posture feedback can include collecting kinematics data from the motion monitoring equipment coupled to the user; calibrating kinematics data to the basic walking direction of the motion monitoring equipment, including: detecting the walking activity state by kinematics data, generating the basic walking direction according to kinematics data when the walking activity state is detected; setting the posture correction factor User posture is measured with calibrated kinematics data, and posture feedback is triggered based on user posture adjusted by posture correction factor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自动姿势校准的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年3月9日提交的美国临时申请No.62/305,883的权益，该临时申请通过引用整体并入。
本专利技术一般而言涉及姿势反馈设备的领域，并且更具体而言涉及用于自动姿势校准的新的且有用的系统和方法。
技术介绍
市场上可获得健身和活动跟踪以及辅导设备的若干变体。这些产品通常涉及由用户附连或穿戴的传感器。这种产品的一种应用可以是姿势或人体工程学辅导。但是，常见的问题是感测设备常常不是一直附连到用户，从而导致提供准确的姿势辅导方面的问题。感测设备常常使用某种形式的校准，但是适当的校准是有挑战性的，并且有时取决于用户参与遵循规定的动作以便校准，这对于用户而言可能是麻烦的并且容易出错。即使利用校准，由于感测设备的用户或朝向改变，感测设备也会无法在活动过程中准确地表示姿势、人体工程学或其它生物力学方面。因此，在姿势反馈设备领域中需要创建用于自动姿势校准的新的且有用的系统和方法。本专利技术提供了这种新的且有用的系统和方法。附图说明图1是优选实施例的系统的示意图；图2是用于耦合到衣物的示例性设计的示意性表示；图3是优选实施例的方法的流程图表示；图4是不同校准状态的示意性表示；图5是示例性坐标系的示意性表示；图6-8是示出运动学数据的俯仰和偏航校正的示例性数据的图形图表；图9是处理多个活动状态的示意性表示；图10是用于将运动学数据校准到基本行走朝向的过程的流程图表示；图11是从基本朝向矩阵和目标朝向矩阵生成姿势校正因子的示意性表示；以及图12是优选实施例的用于手动校准的方法的流程图表示。具体实施方式以下对本专利技术的实施例的描述并非旨在将本专利技术限制于这些实施例，而是使本领域技术人员能够制造和使用本专利技术。1.概述优选实施例的用于自动姿势校准的系统和方法用于在不同活动状态期间使用设备的朝向校准，以便评估用户的姿势和生物力学。该系统和方法优选地应用于在提供活动数据和/或姿势数据中使用的活动监视设备的背景中。由活动监视设备收集的原始传感器数据(例如，原始加速度计数据)可以取决于用户姿势和身体上的传感器放置。该系统和方法利用生成传感器数据的变换并且校准在穿戴时考虑位置和朝向的活动监视设备的方法。这种校准过程可以在后台发生，无需用户有意识地参与——自动校准。在校准之后，可以从身体上的传感器放置中抽象出传感器数据，并且传感器数据代替地反映用户姿势。更具体而言，优选实施例的系统和方法用于通过间接参考第二活动状态的经校准的朝向以及第一活动状态与第二活动之间的相关联的偏移量来监视第一活动状态的姿势。例如，一个优选实现在用户行走时建立参考朝向，然后基于良好坐姿与行走姿势之间的偏移量来评估另一个活动状态(例如，就座)中的姿势。行走尤其是其中已经发现用户表现出基本一致的姿势的活动。此外，行走容易被检测到并且容易在持续的时间段内周期性地执行，这使得能够重新校准参考朝向。该系统和方法可以提供多个潜在的益处。作为一个潜在的益处，该系统和方法对于在使用期间对传感器的扰动和移动可以是鲁棒的。具有惯性测量单元(IMU)的传感器一般用于感测、检测和监视姿势。传感器一般将通过附连或粘附到身体的一部分或一件衣物上而耦合到用户。传感器和用户的相对朝向对于理解用户的生物力学至关重要。但是，传感器可以仅通过正常使用移动，或者甚至可以由用户主动移动或调整。该系统和方法的自动校准(和重新校准)能力可以解决相对朝向的这种改变。此外，用户校准的设置可以扩展到多次使用会话或甚至多个设备。可以避免用户为每次使用而发起校准。例如，即使当传感器以不同的相对朝向耦合到用户时，用户也能够跨多次使用具有准确的定制的姿势监视。该系统和方法的另一个潜在益处可以是提高准确度。该系统和方法的一些变体可以定制姿势感测和监视，以针对特定用户或用户类。作为另一个潜在益处，该系统和方法可以在不通过多个校准过程指导用户的情况下使得能够校准。用户可以简单地校准目标姿势，并且系统可以在用户行走时自动校准。类似地，该系统和方法的另一个潜在益处可以是在活动监视设备如何安装到用户方面的灵活性。该系统和方法可以支持活动监视设备在各种身体位置(诸如上胸部、背部、骨盆区域、肢体和/或任何合适的身体位置)的物理耦合。此外，活动监视设备和用户的一般朝向可以变化。例如，活动监视设备可以附连成面朝上、朝下、右、左、前、后和/或任何合适的朝向。作为另一个潜在益处，该系统和方法的姿势感测和监视可以扩展到多个活动状态，使得可以对于就座、长时间站立、行走、跑步、驾驶和/或任何合适的活动唯一地监视姿势。作为另一个潜在益处，该系统和方法可以支持其它可用性特征，诸如姿势反馈静默(silencing)。在一些情况下，当未实现姿势目标时，用户可能想要暂时暂停主动反馈。在一个实现中，可以将静默特征集成到系统和方法中。此外，用于启用静默特征的机构可以被简化为执行与发信号通知校准事件相同的动作。例如，由用户以基本类似的方式使用的单个按钮可以既用于辅导系统考虑被认为是良好的姿势又用于暂时暂停姿势反馈。该系统和方法可以用于各种用例，诸如姿势辅导、人体工程学辅导、感测如跑步或骑车的活动的生物力学特性，和/或任何合适的用例。在本文中，该系统和方法主要被描述为用于监视用户的脊柱姿势，但是该系统和方法可以可替代地用于校准和监视任何合适的身体部位的朝向。2.系统如图1中所示，优选实施例的用于自动姿势校准的系统包括活动监视设备110和自动校准模块120。优选实施例的活动监视设备110充当用于检测用户的移动和/或朝向的传感器。活动监视设备110优选地是耦合到用户的可穿戴设备。活动监视设备110可以由用户直接穿戴或附连，或者通过附连到穿着的一件衣物上而间接地耦合。在一个变体中，活动监视设备110是独立设备，其可以独立于其它部件操作。在另一个变体中，活动监视设备可以通信耦合到至少第二设备，诸如可在个人计算设备上操作的应用或可在服务器系统上操作的web服务。个人计算设备可以包括移动电话、智能手表、智能可穿戴设备和/或任何合适的计算设备。在一个优选实施例中，活动监视设备110包括被配置为可拆卸地附连到一件衣物上的外壳和/或紧固机构。紧固机构可以是销、夹子或任何合适的锁定机构。在图2所示的两件式垂饰(pendant)实现中，活动监视设备110包括主壳体(即，“垂饰”)和磁体耦合器。垂饰优选地容纳主要的计算部件。磁体耦合器优选地磁耦合到磁耦合区域周围的垂饰。至少一个磁体可以定位在磁耦合区域和/或磁体耦合器中。磁耦合优选地足够强，以促进穿过衣物层的吸引力。用户可以将主壳体放在衣服的下侧，然后通过将磁体耦合器磁性耦合在衣服的相对侧上来将垂饰固定在适当位置。按钮可以定位在磁耦合区域下方并围绕磁耦合区域，使得用户可以按压磁体耦合器以激活垂饰上的按钮。活动监视设备110优选地包括传感器系统，该传感器系统包括惯性测量单元112。惯性测量单元112用于测量活动的多个运动学特性。惯性测量单元112可以包括至少一个加速度计、陀螺仪、磁力计和/或其它合适的惯性传感器。惯性测量单元112优选地包括传感器的集合，它们被对准，以沿三个正交轴检测运动学特性。在一个变体中，惯性测量单元112是9轴运动跟踪设备，其包括3轴陀螺仪、3轴加速度计和3轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于姿势反馈的方法，包括：●由耦合到用户的活动监视设备收集运动学数据；●将运动学数据校准到活动监视设备的基本行走朝向，包括：■通过运动学数据检测行走活动状态，以及■当检测到行走活动状态时，根据运动学数据生成基本行走朝向；●设置姿势校正因子；●用校准的运动学数据测量用户姿势；●基于由姿势校正因子调整的用户姿势触发姿势反馈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.09 US 62/305,8831.一种用于姿势反馈的方法，包括：●由耦合到用户的活动监视设备收集运动学数据；●将运动学数据校准到活动监视设备的基本行走朝向，包括：■通过运动学数据检测行走活动状态，以及■当检测到行走活动状态时，根据运动学数据生成基本行走朝向；●设置姿势校正因子；●用校准的运动学数据测量用户姿势；●基于由姿势校正因子调整的用户姿势触发姿势反馈。2.如权利要求1所述的方法，其中设置姿势校正因子包括通过活动监视设备接收校准事件信号。3.如权利要求2所述的方法，其中设置姿势校正因子还包括响应于校准事件信号而测量持续时间段内的用户姿势，并将姿势校正因子设置为多个校准事件期间测得的用户姿势的平均值。4.如权利要求2所述的方法，其中设置姿势校正因子还包括响应于校准事件信号而测量持续时间段内的用户姿势，并且作为多个用户的测得姿势的机器学习分析的结果来设置姿势校正因子。5.如权利要求2所述的方法，还包括对校准事件信号进行分类并拒绝被分类为错误校准的校准事件。6.如权利要求2所述的方法，还包括对校准事件信号进行分类并且在校准事件被分类为静默事件的姿势状态期间暂停姿势反馈。7.如权利要求2所述的方法，其中活动监视设备附连到用户的一件衣物，并且通过激活活动监视设备上的输入端来触发校准事件信号。8.如权利要求1所述的方法，其中将运动学数据校准到基本行走朝向包括在随后检测到行走时将运动学数据重新校准到更新后的基本行走朝向。9.如权利要求8所述的方法，其中将运动学数据校准到基本行走朝向还包括在行走活动状态期间记录至少五步的运动学数据。10.如权利要求1所述的方法，还包括检测就座活动状态，其中用校准的运动学数据测量用户姿势在就座活动状态期间进行测量。11.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·李，A·M·豪恩斯坦，CC·C·王，A·R·常，
申请(专利权)人：地震控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US