一种基于生理数据交互的跑步辅助方法技术

本发明专利技术公开了一种基于生理数据交互的跑步辅助方法包括：步骤1.数据采集手环采集并发送用户生理数据信号；步骤2.计算机终端处理用户生理数据信号；步骤3.跑步机根据计算机终端处理后的用户生理数据信号进行调节；步骤4.虚拟现实显示设备根据计算终端下发的信号使用户与虚拟场景进行游戏交互。本发明专利技术的技术方案解决现有跑步机技术系统功能单一，交互方式简单问题，增加娱乐性和交互性，使用户快速进入心流状态，增加用户体验，同时排除室内跑步机在主动交互时的安全隐患问题。

A running assistant method based on physiological data interaction

【技术实现步骤摘要】
一种基于生理数据交互的跑步辅助方法
本专利技术属于计算机人机交互
，具体涉及一种基于生理数据交互的跑步辅助方法。
技术介绍
跑步一直是保持身心健康和塑造身材最普遍、最廉价的运动方式。随着虚拟现实技术的发展和可穿戴设备的普及，用户可以沉浸在虚拟环境中跑步。但目前的技术缺乏对用户个体体能及健康等状况的考虑，没有利用尝试人体的隐性生理数据信号(如心率信号(HR)、皮肤电信号(GSR)、脑电信号(EEG)等)与显性生理数据信号(包括步态、手势、声音等)。现有中国专利申请号为CN201520601782.4，提供了一种实时交互跑步机，其中：跑步机本体将俯仰模拟机构、转弯机构、速度调节机构、转弯传感器连接在一起；俯仰模拟机构改变跑步机的俯仰角度；转弯机构设置跑步转向并与交互式控制器互动；速度调节机构控制跑带转速并与交互式控制器互动；转弯传感器采集转弯机构的角度并传递给主控制器；主控制器控制输出俯仰角度、控制跑带的转速、采集旋转角度，采集跑步机跑带的转速设置、与交互式控制器交互；交互式控制器通过显示终端展现行进中的使用者，将当前虚拟路况各参数发送给主控制器从而控制跑步机俯仰角度和跑带转速，记录和再现使用者的姿态、行进效果和行进速度。该专利技术仅仅是偏向于搭建虚拟环境以及协调真实环境与虚拟环境中的速度与坡度控制而达到交互与娱乐效果，而交互形式是单一的，且没有考虑用户的个体生理特征。又如中国专利申请号为：CN201510622552.0公开了一种促进用户身心健康的虚拟机器人系统及干预方法。通过可穿戴设备采集用户生理数据进行记录与分析，并进行综合评估、科学指导、交流互动、即时干预。该专利技术只是利用用户生理数据进行分析并相应的提供评估结果和提示已帮助用户进行健康运动，系统仅仅只按照用户指令(点击、触屏、语音)启动系统、引导进行系统系列操作，而对生理数据只是用语音或文字的方式展现给用户，并没有利用生理数据对跑步机进行自适应调节并控制虚拟现实画面。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于生理数据交互的跑步辅助方法。所述跑步辅助方法包括：步骤1.数据采集手环采集并发送用户生理数据信号；步骤2.计算机终端处理用户生理数据信号；步骤3.跑步机根据计算机终端处理后的用户生理数据信号进行调节；步骤4.虚拟现实显示设备根据计算机终端下发的信号使用户与虚拟场景进行游戏交互。进一步的，步骤1数据采集手环采集并发送用户生理数据信号包括：步骤11.数据采集手环进行校准处理，然后采集用户的显性生理数据信号和隐性生理数据信号；步骤12.数据采集手环将显性生理数据信号和隐性生理数据信号通过蓝牙发送至计算机终端。进一步的，步骤2计算机终端处理用户生理数据信号包括：步骤21.计算机终端利用均值平滑滤波算法将显性生理数据信号进行一次滤波，然后通过巴特沃斯低通滤波器进行二次滤波，得到滤波显性信号；步骤22.计算机终端预先设定不同手势的阈值，将大于阈值的滤波显性信号作为有效值进行处理剔除无效手势信号，识别手势信号；步骤23.计算机终端将输入计算机终端UI界面的用户年龄代入用户的最大心率近似值模型，计算用户最大心率值；最大心率值模型如下式(1)：HRmax＝208-0.7×age……(1),式中，HRmax表示用户最大心率值，age表示用户年龄；步骤24.计算机终端根据用户需求预设不同的强度值，将不同的强度值、最大心率值、静态心率值代入靶心率模型计算不同的强度对应的靶心率值；靶心率模型如下式(2)：TargetHR＝[(HRmax-HRrest)％*intensitydesired]+HRrest……(2),式中，TargetHR表示靶心率值，HRrest表示静态心率值，intensitydesired表示不同的强度值；步骤25.计算机终端将用户的运动心率值与不同的强度对应的靶心率值进行比较，当运动心率值与不同的强度值对应的靶心率值上下浮动范围为5bmp时，计算机终端下发不同的强度训练阶段信号发送至跑步机；步骤26.计算终端根据用户运动心率值大于用户最大心率值时下发停止信号至跑步机。进一步的，步骤3跑步机根据用户生理数据信号进行调节包括：步骤31.跑步机根据不同的强度训练阶段信号调节跑步机的升降速度和坡度级别；步骤32.当跑步机接收到计算机终端下发的停止信号时，跑步机逐渐降速至停止。进一步的，步骤4虚拟现实显示设备根据计算机终端下发的信号进行用户与虚拟场景游戏的交互包括：步骤41.虚拟现实显示设备根据计算机终端下发的不同的强度训练阶段信号、以及根据个人喜好添加至计算机终端的音乐调取计算机终端的不同场景模型和改变游戏难度，并通过Cave投影方式呈现在用户正前方；步骤42.虚拟现实显示设备对手势信号进行识别并作用于虚拟现实显示设备中的虚拟环境应用系统的交互控制中，通过Cave投影方式将用户运动情况呈现。进一步的，显性生理数据信号包括：陀螺仪信号和加速计信号，隐性生理数据包括：心率值信号、皮肤电信号和体温信号，心率值信号包括静态心率值和运动心率值。进一步的，手势信号包括：向左挥手信号、向右挥手信号、向上挥手信号、向下挥手信号。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术所述跑步辅助方法解决现有跑步机技术系统功能单一，交互方式简单问题，增加娱乐性和交互性，使用户快速进入心流状态，增加用户体验。同时排除室内跑步机在主动交互时的安全隐患问题，考虑到了用户的个体生理特征，并利用生理数据对跑步机进行自适应调节并控制虚拟现实画面。2.本专利技术所述跑步辅助方法通过生理计算回馈的数据和运动生理学理论指导，自动调节跑步机速度、坡度及运动时间，提供了一种科学自然的交互方式，提高了方便性和安全性，与此同时，生理回馈信息以游戏的方式展现在大屏幕中，以此来激励用户完成运动任务，让用户快速进入心流状态，即感觉时间比以往流逝的更快。附图说明图1是本专利技术的所述跑步辅助方法流程图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术所述跑步辅助方法的具体实施方式做进一步的详细描述。如图1所示，所述跑步辅助方法包括：步骤1.数据采集手环采集并发送用户生理数据信号；步骤11.数据采集手环进行校准处理，然后采集用户的显性生理数据信号和隐性生理数据信号；步骤12.数据采集手环将显性生理数据信号和隐性生理数据信号通过蓝牙发送至计算机终端。步骤2.计算机终端处理用户生理数据信号；步骤21.计算机终端利用均值平滑滤波算法将显性生理数据信号进行一次滤波，然后通过巴特沃斯低通滤波器进行二次滤波，得到滤波显性信号；步骤22.计算机终端预先设定不同手势的阈值，将大于阈值的滤波显性信号作为有效值进行处理剔除无效手势信号，识别手势信号；步骤23.计算机终端将输入计算机终端UI界面的用户本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于生理数据交互的跑步辅助方法，其特征在于，包括：/n步骤1.数据采集手环采集并发送用户生理数据信号；/n步骤2.计算机终端处理用户生理数据信号；/n步骤3.跑步机根据计算机终端处理后的用户生理数据信号进行调节；/n步骤4.虚拟现实显示设备根据计算机终端下发的信号使用户与虚拟场景进行游戏交互。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于生理数据交互的跑步辅助方法，其特征在于，包括：
步骤1.数据采集手环采集并发送用户生理数据信号；
步骤2.计算机终端处理用户生理数据信号；
步骤3.跑步机根据计算机终端处理后的用户生理数据信号进行调节；
步骤4.虚拟现实显示设备根据计算机终端下发的信号使用户与虚拟场景进行游戏交互。


2.根据权利要求1所述的基于生理数据交互的跑步辅助方法，其特征在于，步骤1所述数据采集手环采集并发送用户生理数据信号包括：
步骤11.数据采集手环进行校准处理，然后采集用户的显性生理数据信号和隐性生理数据信号；
步骤12.数据采集手环将显性生理数据信号和隐性生理数据信号通过蓝牙发送至计算机终端。


3.根据权利要求1所述的基于生理数据交互的跑步辅助方法，其特征在于，步骤2所述计算机终端处理用户生理数据信号包括：
步骤21.计算机终端利用均值平滑滤波算法将显性生理数据信号进行一次滤波，然后通过巴特沃斯低通滤波器进行二次滤波，得到滤波显性信号；
步骤22.计算机终端预先设定不同手势的阈值，将大于阈值的滤波显性信号作为有效值进行处理剔除无效手势信号，识别手势信号；
步骤23.计算机终端将输入计算机终端UI界面的用户年龄代入用户的最大心率近似值模型，计算用户最大心率值；
最大心率值模型如下式(1)：
HRmax＝208-0.7×age……(1),
式中，HRmax表示用户最大心率值，age表示用户年龄；
步骤24.计算机终端根据用户需求预设不同的强度值，将不同的强度值、最大心率值、静态心率值代入靶心率模型计算不同的强度对应的靶心率值；
靶心率模型如下式(2)：
TargetHR＝[(HRmax-HRrest)％*intensitydesired]+HRrest……(2),
式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：武仲科，刘绍龙，王醒策，李慧超，徐鹏飞，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11