一种基于多生理参数的人体运动性疲劳检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多生理参数的人体运动性疲劳检测系统，包括通过互联网相连的图像采集模块、运动状态采集模块、生命体征数据采集模块、监控终端；图像采集模块通过摄像头进行人体面部图像数据的采集；运动状态采集模块用于采集人体在训练时的运动状态数据；生命体征数据采集模块用于进行人体体温数据、脉搏数据和汗水成分数据的采集。本发明专利技术基于运动姿态参数、体温数据、脉搏数据、面部表情数据、汗水成分数据实现了人体运动疲劳情况的监测，以便于及时采取措施消除疲劳，使身体各器官机能恢复到原有水平，不仅能防止机体疲劳过度，还有助于机体运动能力的不断提高。

A Human Exercise Fatigue Detection System Based on Multiple Physiological Parameters

【技术实现步骤摘要】
一种基于多生理参数的人体运动性疲劳检测系统
本专利技术涉及体育训练领域，具体涉及一种基于多生理参数的人体运动性疲劳检测系统。
技术介绍
人体在大量体力消耗后产生疲劳是一种生理现象，也是一种保护机制，提示机体应进入保护性休息和能量补充状态，从而避免机体进一步的损伤。如果人频繁进行超负荷的体能活动，在机体还未从前一次的疲劳中恢复过来的情况下，又添加新的疲劳，疲劳就有可能积累，久而久之机体就会因过度疲劳而造成损伤。如机体出现了代偿不完全现象，氧气的心输出量仅能满足人体静止时的代谢，运动后便会出现供氧不足症状，更严重的甚至可能导致人体突然爆发出某种疾病。而人体锻炼必须达到一定量程度的疲劳后机体才可以获得超量的恢复，只有在产生运动性疲劳和机体超量恢复这两种情况不断交替往复的情况下，人的体质才能逐渐增强。因此实时了解人体疲劳程度，及时采取措施消除疲劳，使身体各器官机能恢复到原有水平，不仅能防止机体疲劳过度，还有助于机体运动能力的不断提高。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于多生理参数的人体运动性疲劳检测系统，基于运动姿态参数、体温数据、脉搏数据、面部表情数据、汗水成分数据实现了人体运动疲劳情况的监测，使用简单，以便于及时采取措施消除疲劳，使身体各器官机能恢复到原有水平，不仅能防止机体疲劳过度，还有助于机体运动能力的不断提高。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：基于多生理参数的人体运动性疲劳检测系统，包括通过互联网相连的图像采集模块、运动状态采集模块、生命体征数据采集模块、监控终端；所述图像采集模块通过摄像头进行人体面部图像数据的采集，并将采集到的数据通过无线通讯模块发送到监控终端；所述运动状态采集模块通过3M透明敷料黏贴设置在大臂和/或小臂和/或手腕和/或手背和/或脚腕和/或腰部的姿态采集贴采集人体在训练时的运动状态数据，并将采集到的数据通过无线通讯模块发送到监控终端；所述生命体征数据采集模块通过3M透明敷料黏贴设置在手腕内侧，用于进行人体体温数据、脉搏数据和汗水成分数据的采集，并将采集到的数据通过无线通讯模块发送到监控终端；所述监控终端内设有：运动状态数据显示模块，用于进行当前运动状态数据的显示；生命体征数据显示模块，用于进行当前生命体征数据的显示；运动动作状态判断模块，用于将接收到的运动状态数据输入对应的运动疲劳判断模型进行当前运动动作疲劳程度的判断；面部表情识别模块，用于将人脸图像划分不重叠子区域，提取各个子区域对称不变LBP特征，形成区域直方图，再将各区域直方图串联形成增强特征向量，利用卡方距离度量直方图相似度，最后采用BP神经网络模型进行面部表情疲劳程度的识别；生命体征数据评估模块，用于将接收到的人体体温数据、脉搏数据和汗水成分数据输入对应的运动疲劳评估模型进行当前运动疲劳程度的判断；报警模块，用于在运动动作状态判断模块、面部表情识别模块、生命体征数据评估模块中任一项评估结果录入报警门限时启动蜂鸣报警器进行报警；人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据；中央处理器，用于协调上述模块工作，用于接收人机操作模块输入的各种控制命令，并按照预设的算法发送到指定模块；还用于用户注册、权限管理以及密码修改。进一步地，所述运动疲劳判断模型采用PCA-BP神经网络模型；所述运动疲劳评估模型采用BP神经网络模型。进一步地，所述姿态采集贴包括硅胶外壳，安装在硅胶外壳内的电路板，该电路板上安装有三维姿态传感器、RFID芯片、无线通讯模块和锂电池。进一步地，所述RFID芯片用于写入当前姿态采集贴所在的肢体名称，每个RFID芯片均内载有编号信息，且任两个RFID芯片编号信息均不同。进一步地，所述生命体征数据采集模块包括硅胶外壳以及内嵌安装在硅胶外壳内的温度传感器、脉搏传感器、汗水传感器和无线通讯模块，且温度传感器、脉搏传感器、汗水传感器的工作面凸出于硅胶外壳设置。进一步地，所述温度传感器、脉搏传感器、汗水传感器均采用柔性传感器。进一步地，还包括一疲劳缓解措施输出模块，在运动动作状态判断模块、面部表情识别模块、生命体征数据评估模块中任一项评估结果录入报警门限时启动，用于根据运动动作状态判断模块、面部表情识别模块、生命体征数据评估模块的评估结果输出对应的疲劳缓解措施建议。本专利技术具有以下特点与优势：基于运动姿态参数、体温数据、脉搏数据、面部表情数据、汗水成分数据实现了人体运动疲劳情况的监测，以便于及时采取措施消除疲劳，使身体各器官机能恢复到原有水平，不仅能防止机体疲劳过度，还有助于机体运动能力的不断提高。基于自制的姿态采集贴，可进行身体各肢体所在位置数据的实时采集，协同自制的生命体征数据采集模块的设计，可进行人体生命体征数据的采集，而面部表情的识别可以实现运动员面部表情疲劳程度的评估，整个系统搭建简单，同时维护方便。附图说明图1为本专利技术实施例一种基于多生理参数的人体运动性疲劳检测系统的系统框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点阐述得更加清晰，以下结合实例对此进行更深一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例的一种基于多生理参数的人体运动性疲劳检测系统，包括通过互联网相连的图像采集模块、运动状态采集模块、生命体征数据采集模块和监控终端；所述图像采集模块通过摄像头进行人体面部图像数据的采集，并将采集到的数据通过无线通讯模块发送到监控终端；所述运动状态采集模块通过3M透明敷料黏贴设置在大臂和/或小臂和/或手腕和/或手背和/或脚腕和/或腰部的姿态采集贴采集人体在训练时的运动状态数据，并将采集到的数据通过无线通讯模块发送到监控终端；所述生命体征数据采集模块通过3M透明敷料黏贴设置在手腕内侧，用于进行人体体温数据、脉搏数据和汗水成分数据的采集，并将采集到的数据通过无线通讯模块发送到监控终端；所述监控终端内设有：运动状态数据显示模块，用于进行当前运动状态数据的显示；生命体征数据显示模块，用于进行当前生命体征数据的显示；运动动作状态判断模块，用于将接收到的运动状态数据输入对应的运动疲劳判断模型（PCA-BP神经网络模型）进行当前运动动作疲劳程度的判断；面部表情识别模块，用于将人脸图像划分不重叠子区域，提取各个子区域对称不变LBP特征，形成区域直方图，再将各区域直方图串联形成增强特征向量，利用卡方距离度量直方图相似度，最后采用BP神经网络模型进行面部表情疲劳程度的识别；生命体征数据评估模块，用于将接收到的人体体温数据、脉搏数据和汗水成分数据输入对应的运动疲劳评估模型（BP神经网络模型）进行当前运动疲劳程度的判断；报警模块，用于在运动动作状态判断模块、面部表情识别模块、生命体征数据评估模块中任一项评估结果录入报警门限时启动蜂鸣报警器进行报警；人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据；疲劳缓解措施输出模块，在运动动作状态判断模块、面部表情识别模块、生命体征数据评估模块中任一项评估结果录入报警门限时启动，用于根据运动动作状态判断模块、面部表情识别模块、生命体征数据评估模块的评估结果输出对应的疲劳缓解措施建议。具体的，首先通过数据处理模块实现对应的评估结果的特征数据的获取，然后通过数据挖掘模块在预设的疲劳缓解措施建议数据库中进行对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于多生理参数的人体运动性疲劳检测系统，其特征在于，包括通过互联网相连的图像采集模块、运动状态采集模块、生命体征数据采集模块、监控终端；所述图像采集模块通过摄像头进行人体面部图像数据的采集，并将采集到的数据通过无线通讯模块发送到监控终端；所述运动状态采集模块通过3M透明敷料黏贴设置在大臂和/或小臂和/或手腕和/或手背和/或脚腕和/或腰部的姿态采集贴采集人体在训练时的运动状态数据，并将采集到的数据通过无线通讯模块发送到监控终端；所述生命体征数据采集模块通过3M透明敷料黏贴设置在手腕内侧，用于进行人体体温数据、脉搏数据和汗水成分数据的采集，并将采集到的数据通过无线通讯模块发送到监控终端；所述监控终端内设有：运动状态数据显示模块，用于进行当前运动状态数据的显示；生命体征数据显示模块，用于进行当前生命体征数据的显示；运动动作状态判断模块，用于将接收到的运动状态数据输入对应的运动疲劳判断模型进行当前运动动作疲劳程度的判断；面部表情识别模块，用于将人脸图像划分不重叠子区域，提取各个子区域对称不变LBP特征，形成区域直方图，再将各区域直方图串联形成增强特征向量，利用卡方距离度量直方图相似度，最后采用BP神经网络模型进行面部表情疲劳程度的识别；生命体征数据评估模块，用于将接收到的人体体温数据、脉搏数据和汗水成分数据输入对应的运动疲劳评估模型进行当前运动疲劳程度的判断；报警模块，用于在运动动作状态判断模块、面部表情识别模块、生命体征数据评估模块中任一项评估结果录入报警门限时启动蜂鸣报警器进行报警；人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据；中央处理器，用于协调上述模块工作，用于接收人机操作模块输入的各种控制命令，并按照预设的算法发送到指定模块；还用于用户注册、权限管理以及密码修改。...

【技术特征摘要】
1.基于多生理参数的人体运动性疲劳检测系统，其特征在于，包括通过互联网相连的图像采集模块、运动状态采集模块、生命体征数据采集模块、监控终端；所述图像采集模块通过摄像头进行人体面部图像数据的采集，并将采集到的数据通过无线通讯模块发送到监控终端；所述运动状态采集模块通过3M透明敷料黏贴设置在大臂和/或小臂和/或手腕和/或手背和/或脚腕和/或腰部的姿态采集贴采集人体在训练时的运动状态数据，并将采集到的数据通过无线通讯模块发送到监控终端；所述生命体征数据采集模块通过3M透明敷料黏贴设置在手腕内侧，用于进行人体体温数据、脉搏数据和汗水成分数据的采集，并将采集到的数据通过无线通讯模块发送到监控终端；所述监控终端内设有：运动状态数据显示模块，用于进行当前运动状态数据的显示；生命体征数据显示模块，用于进行当前生命体征数据的显示；运动动作状态判断模块，用于将接收到的运动状态数据输入对应的运动疲劳判断模型进行当前运动动作疲劳程度的判断；面部表情识别模块，用于将人脸图像划分不重叠子区域，提取各个子区域对称不变LBP特征，形成区域直方图，再将各区域直方图串联形成增强特征向量，利用卡方距离度量直方图相似度，最后采用BP神经网络模型进行面部表情疲劳程度的识别；生命体征数据评估模块，用于将接收到的人体体温数据、脉搏数据和汗水成分数据输入对应的运动疲劳评估模型进行当前运动疲劳程度的判断；报警模块，用于在运动动作状态判断模块、面部表情识别模块、生命体征数据评估模块中任一项评估结果录入报警门限时启动蜂鸣报警器进行报警；人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据；中央处理器，用于协调上述模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张芸芸，王翠娟，吴金涛，张美芳，张嘉，
申请(专利权)人：郑州工业应用技术学院，
类型：发明
国别省市：河南,41