用于重复活动序列中的循环持续时间测量的系统和方法技术方案

用于重复活动序列中的循环持续时间测量的系统和方法。通过使用全局优化，检测包括与查询活动序列的一个或多个循环相对应的帧的帧缓冲区内的循环。该检测包括：通过递归地迭代通过帧缓冲区以标识与参考活动序列的循环相对应的候选循环，直到帧缓冲区缺少用以创建附加循环的足够的帧，从而创建多个循环分段；计算多个循环分段中的每个的分段误差；以及将检测到的循环标识为多个循环分段中具有最低分段误差的一个。生成检测到的循环的循环持续时间数据。从帧缓冲区移除属于检测到的循环的帧。输出循环持续时间数据。

【技术实现步骤摘要】
用于重复活动序列中的循环持续时间测量的系统和方法
本公开涉及用于重复活动序列中的循环持续时间的测量的系统和方法。
技术介绍
人类移动的各方面可以对于例如设计工具的方式、布局工作空间的方式或执行任务的方式具有大的影响。理解人体可以如何移动并且与物体和环境交互，可以结果产生更符合人体工程学的工具、导航起来更高效的工作空间以及执行起来更直观的任务。然而，可能的人类运动和姿势的范围是广泛的，并且诸如举起杯子、指向一个方向或转动螺钉之类的简单任务经常由一组复杂的生物力学相互作用产生。简单结果来自复杂移动的这种关系可能使人类运动和姿势极其难以用有意义或实用的方式被量化或理解。
技术实现思路
在一个或多个说明性示例中，一种用于重复活动序列中的循环持续时间的测量的系统包括：显示设备；存储器，其被配置成存储运动分析应用和包括参考活动序列的运动捕获数据以及包括与查询活动序列的一个或多个循环相对应的帧的帧缓冲区；以及处理器，其可操作地连接到存储器和显示设备。处理器被配置成执行运动分析应用，以：使用全局优化来检测帧缓冲区内的循环，包括通过递归地迭代通过帧缓冲区以标识候选循环，直到帧缓冲区缺少用以创建附加循环的足够的帧，从而创建多个循环分段，计算所述多个循环分段中的每个的分段误差，以及将检测到的循环标识为所述多个循环分段中具有最低分段误差的一个；针对检测到的循环生成循环持续时间数据；从帧缓冲区移除属于检测到的循环的帧；以及将循环持续时间数据输出到显示设备。在一个或多个说明性示例中，一种用于重复活动序列中的循环持续时间的测量的方法包括：使用全局优化来检测帧缓冲区内的循环，帧缓冲区包括与查询活动序列的一个或多个循环相对应的帧，所述检测包括通过递归地迭代通过帧缓冲区以标识与参考活动序列的循环相对应的候选循环，直到帧缓冲区缺少用以创建附加循环的足够的帧，从而创建多个循环分段，计算所述多个循环分段中的每个的分段误差，以及将检测到的循环标识为所述多个循环分段中具有最低分段误差的一个；针对检测到的循环生成循环持续时间数据；从帧缓冲区移除属于检测到的循环的帧；以及将循环持续时间数据输出到显示设备。在一个或多个说明性示例中，一种非暂时性计算机可读介质包括运动分析应用的指令，所述指令当由一个或多个处理器执行时引起所述一个或多个处理器使用全局优化来检测帧缓冲区内的循环，帧缓冲区包括与查询活动序列的一个或多个循环相对应的帧，所述检测包括通过递归地迭代通过帧缓冲区以标识与参考活动序列的循环相对应的候选循环，直到帧缓冲区缺少用以创建附加循环的足够的帧，从而创建多个循环分段，计算所述多个循环分段中的每个的分段误差，以及将检测到的循环标识为所述多个循环分段中具有最低分段误差的一个；针对检测到的循环生成循环持续时间数据；从帧缓冲区移除属于检测到的循环的帧；使用全局优化继续检测帧缓冲区内的附加循环，直到帧缓冲区缺少用于附加循环的足够循环；以及输出循环持续时间数据。附图说明图1图示了用于重复活动序列中的循环持续时间的测量的示例系统；图2图示了参考活动序列的循环和帧缓冲区的示例；图3图示了用于重复活动序列中的循环持续时间的测量的示例过程；图4图示了帧缓冲区内的循环分段搜索的示例图解；图5图示了分段误差的计算的示例图解；图6图示了从计算的分段确定循环的示例图解；以及图7图示了用于下一循环检测的帧缓冲区的准备的示例。具体实施方式本文中描述了本公开的实施例。然而，将理解到，公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采取各种以及替换形式。附图不一定是按比例的；一些特征可以被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构性和功能性细节不应被解释为是限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域技术人员以各种方式采用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考附图中的任何一个来图示和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中图示的特征相组合，以产生未被明确地图示或描述的实施例。图示的特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，与本公开的教导相一致的特征的各种组合和修改对于特定的应用或实现可能是期望的。在工业中，基于惯性测量单元（IMU）数据来测量重复人类物理活动中的循环持续时间是重要而又具有挑战性的工作。例如，工厂中装配线的生产率水平可以基于对操作者重复动作的准确测量来改进。然而，重复循环的手动测量是劳动密集型的。因此，开发一种自动测量循环持续时间的解决方案是必要的。一些系统基于预先记录的标准化操作对来自重复活动的循环执行实时检测。然而，这样的系统最适合于具有高标准化水平的重复活动，但不太适合于测量具有许多异常的重复活动的循环持续时间。高标准化水平意味着在查询活动与记录的标准化循环之间在取向和速度方面存在较少的运动差异。本公开提出了一种使用来自IMU的时间系列数据来测量重复人类物理活动中的循环持续时间的解决方案，所述解决方案具有改进的性能。与以纯实时的方式操作的一些系统相比，提出的方案测量被流传送到或以其他方式存储到缓冲区中的重复活动序列中的循环持续时间。提出的方案利用被存储在缓冲区中的所有活动的全局优化，目的是要最小化所有循环持续时间的总误差。因此，显著地改进循环持续时间测量准确度。准确度和响应延迟与缓冲区大小正相关。对于高度标准化的重复活动，相对较小的缓冲区大小仍然可以实现准确度预期。然而，响应延迟随着更小的缓冲区大小而减小。下面详细地讨论本公开的另外的方面。图1是用于重复活动序列中的循环持续时间的测量的系统100的示例性实施例的示意图。系统100可以定量地计算移动的准确度，例如从规定的运动或姿势的偏离以及从完成的目标时间段的偏离。系统100包括处理器102，处理器102可操作地连接到存储器110、输入设备116、运动捕获设备118和显示设备108。如下面更详细地描述的，在操作期间，系统100（i）使用全局优化来检测包括与查询活动序列的一个或多个循环相对应的帧的帧缓冲区内的循环，所述检测包括（a）通过递归地迭代通过帧缓冲区以标识与参考活动序列的循环相对应的候选循环，直到帧缓冲区缺少用以创建附加循环的足够的帧，从而创建多个循环分段，（b）计算所述多个循环分段中的每个的分段误差，以及（c）将检测到的循环标识为所述多个循环分段中具有最低分段误差的一个，（ii）针对检测到的循环生成循环持续时间数据；（iii）从帧缓冲区移除属于检测到的循环的帧；以及（iv）输出循环持续时间数据。在系统100中，处理器102包括一个或多个集成电路，所述集成电路实现中央处理单元（CPU）104和图形处理单元（GPU）106的功能性。在一些示例中，处理器102是片上系统（SoC），其将CPU104和GPU106以及可选地包括例如存储器110、网络设备和定位系统的其他部件的功能性集成到单个集成设备中。在其他示例中，CPU104和GPU106经由诸如PCIexpress或另一合适的外围数据连接之类的外围连接设备连接到彼此。在一个示例中，CPU104是商业上可获得的中央处理设备，其实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于重复活动序列中的循环持续时间的测量的系统，包括：/n显示设备；/n存储器，其被配置成存储运动分析应用和包括参考活动序列的运动捕获数据以及包括与查询活动序列的一个或多个循环相对应的帧的帧缓冲区；以及/n处理器，其可操作地连接到存储器和显示设备，并且被配置成执行运动分析应用，以：/n使用全局优化来检测帧缓冲区内的循环，包括：/n通过递归地迭代通过帧缓冲区以标识与参考活动序列的循环相对应的候选循环，直到帧缓冲区缺少用以创建附加循环的足够的帧，从而创建多个循环分段，/n计算所述多个循环分段中的每个的分段误差，以及/n将检测到的循环标识为所述多个循环分段中具有最低分段误差的一个；/n针对检测到的循环生成循环持续时间数据；/n从帧缓冲区移除属于检测到的循环的帧；以及/n将循环持续时间数据输出到显示设备。/n

【技术特征摘要】
20181231 US 16/2367531.一种用于重复活动序列中的循环持续时间的测量的系统，包括：
显示设备；
存储器，其被配置成存储运动分析应用和包括参考活动序列的运动捕获数据以及包括与查询活动序列的一个或多个循环相对应的帧的帧缓冲区；以及
处理器，其可操作地连接到存储器和显示设备，并且被配置成执行运动分析应用，以：
使用全局优化来检测帧缓冲区内的循环，包括：
通过递归地迭代通过帧缓冲区以标识与参考活动序列的循环相对应的候选循环，直到帧缓冲区缺少用以创建附加循环的足够的帧，从而创建多个循环分段，
计算所述多个循环分段中的每个的分段误差，以及
将检测到的循环标识为所述多个循环分段中具有最低分段误差的一个；
针对检测到的循环生成循环持续时间数据；
从帧缓冲区移除属于检测到的循环的帧；以及
将循环持续时间数据输出到显示设备。


2.根据权利要求1所述的系统，其中处理器进一步被配置成执行运动分析应用，以使用全局优化继续检测帧缓冲区内的附加循环，直到帧缓冲区缺少用于附加循环的足够循环。


3.根据权利要求1所述的系统，其中帧缓冲区的帧包括时间戳信息，并且处理器进一步被配置成执行运动分析应用，以通过计算在检测到的循环的第一帧的时间戳信息与检测到的循环的最后一帧的时间戳信息之间的经过时间来生成循环持续时间数据。


4.根据权利要求1所述的系统，其中处理器进一步被配置成执行运动分析应用，以响应于帧数据的流传送是活动的并且附加帧被接收，而将附加帧添加到帧缓冲区的末端。


5.根据权利要求1所述的系统，其中处理器进一步被配置成执行运动分析应用，以响应于帧数据的流传送是活动的并且帧缓冲区缺少用以创建附加循环的足够的帧，而等待附加帧被接收到处理器。


6.根据权利要求1所述的系统，其中处理器进一步被配置成执行运动分析应用，以根据各个循环分段中候选循环的分段误差的总和来计算所述多个循环分段中的每个的分段误差。


7.根据权利要求1所述的系统，其中处理器进一步被配置成执行运动分析应用，以根据各个循环分段中候选循环的分段误差的最大值来计算所述多个循环分段中的每个的分段误差。


8.根据权利要求1所述的系统，其中处理器进一步被配置成执行运动分析应用，以响应于检测到的循环的分段误差在预定义的阈值误差值以上而在帧缓冲区的帧中增加长度。


9.根据权利要求1所述的系统，其中处理器进一步被配置成执行运动分析应用，以响应于检测到的循环的分段误差在预定义的阈值误差值以下而在帧缓冲区的帧中减少长度。


10.一种用于重复活动序列中的循环持续时间的测量的方法，包括：
使用全局优化来检测帧缓冲区内的循环，帧缓冲区包括与查询活动序列的一个或多个循环相对应的帧，所述检测包括：
通过递归地迭代通过帧缓冲区以标识与参考活动序列的循环...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹林灿，任骝，张成，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE