一种人体姿态与运动能量消耗识别系统及识别方法技术方案

一种人体姿态与运动能量消耗识别系统及识别方法。是为了解决现如今对于姿态识别的研究主要有两种，分别是通过图像分析和通过加速度、陀螺仪等传感器分析。前者对采集设备要求极高且不具有普适性，后者经过集成携带方便但现阶段对于人体姿态的识别方法非常复杂且不具有很好的鲁棒性的问题。本发明专利技术组成包括：包括穿戴设备、智能手机端和服务器端；所述的穿戴设备包括一个六轴加速度传感器、微处理器和一个蓝牙模块，所述的加速度传感器与所述的微处理器连接，所述的微处理器与所述的蓝牙模块连接，用于采集人体的姿态信息，信息通过微处理模块过滤掉一些误差大的信息，然后通过蓝牙模块发送给智能手机端。本发明专利技术用于人体姿态与运动能量消耗识别。运动能量消耗识别。运动能量消耗识别。

【技术实现步骤摘要】
一种人体姿态与运动能量消耗识别系统及识别方法


[0001]本专利技术涉及一种人体姿态与运动能量消耗识别系统的识别方法。

技术介绍

[0002]人体运动是复杂多变的，经常受到很多因素的影响。随着社会智能程度的提升，识别人体姿态信息和研究运动能量的消耗具有重要的意义。例如，通过能量的消耗对分析人体疲劳状态提供很大的帮助；识别一个人的运动状态可以更加精确的采集人体运动的数据，现如今对于姿态识别的研究主要有两种，分别是通过图像分析和通过加速度、陀螺仪等传感器分析。前者对采集设备要求极高且不具有普适性，后者经过集成携带方便但现阶段对于人体姿态的识别方法非常复杂且不具有很好的鲁棒性。
[0003]云南大学的基于三轴加速度传感器人体动作识别方法。其采用了三轴加速度信号的合加速度峰值为中心，截取一小段信号作为待识别的人体动作样本。
[0004]南京敏思软件有限公司的智能石锁、运动状态、运动能量消耗确定方法、系统。通过三轴加速度传感器进而生成加速度曲线集来确定石锁的运动状态，或者根据能量消耗模型和从曲线集上获得的特征点的数据来确定运动中的能量消耗。
[0005]基于三轴加速度传感器的峰值来识别人体动作的方法，需要将模拟信号进行除噪等一些准备工作其过程也是相当复杂的。基于三轴加速度的曲线来进行姿态的识别，其需要将采集得到的数据绘制成加速度曲线集来进行姿态的识别。目前对于能量消耗的计算大多是采用计算呼出气体二氧化碳的含量来确定或者通过测量人体血样饱和度等生理指标来确定。
[0006]人体姿态和能量计算是复杂的，影响因素多目前的技术方法不能简单高效的测试出结果。

技术实现思路

[0007]为了解决上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种人体姿态与运动能量消耗识别系统的识别方法，以克服现有技术中的缺陷。
[0008]所述的一种人体姿态与运动能量消耗识别系统包括穿戴设备、智能手机端和服务器端；
[0009]所述的穿戴设备包括一个六轴加速度传感器、微处理器和一个蓝牙模块，所述的加速度传感器与所述的微处理器连接，所述的微处理器与所述的蓝牙模块连接，用于采集人体的姿态信息，信息通过微处理模块过滤掉一些误差大的信息，然后通过蓝牙模块发送给智能手机端；
[0010]所述的智能手机端接收到蓝牙模块发过来的数据，首先存储在本地然后通过手机的服务器上传下载模块通过HTTP方式发送到网络接口端，当网络接口端处理好人体数据后，智能手机端通过访问服务器端的网络接口模块来下载处理好的姿态数据和能量消耗数据并且通过UI显示显示在智能手机端手机端；
[0011]所述的服务器端接收到智能手机端发送的数据后，先保存到数据库中，然后数据进入到数据处理模块进行处理，处理好的姿态信息和运动能量消耗信息会通过网络端口模块供智能手机下载。
[0012]所述的一种人体姿态与运动能量消耗识别系统，所述的六轴加速度传感器中包含一个三轴MEMS加速度计和一个三轴MEMS陀螺仪。所述的加速度传感器可以获取三个加速度分量和三个旋转角速度，且其中包含一个自带的数据处理子模块DMP。
[0013]所述的一种人体姿态与运动能量消耗识别系统，所述的蓝牙模块采用低功耗BLE蓝牙。
[0014]所述的一种人体姿态与运动能量消耗识别系统，所述的加速度传感器可以获取三个加速度分量和三个旋转角速度，且其中包含一个自带的数据处理子模块DMP。
[0015]所述的一种人体姿态与运动能量消耗识别系统的识别方法，姿态识别包括如下步骤：姿态识别是利用六轴加速度传感器采集的x、y、z三轴的加速度及角速度数据，定义a、b、c、d、e、f六个变量，分别对应x、y、z轴的加速度和角速度，在不同时间段内每次测试出10组数据，通过标准差计算公式分别计算出10组数据中a、b、c、d、e、f各自的标准差，然后带入综合标准差的公式计算出6个加速度的综合标准差；
[0016][0017]其中，i＝1,2,3,4,5,6；j＝1,2,3,
…
,10；
[0018]综合标准差即为六轴的加速度的综合，即六个轴的标准差的平方和的平方根，综合标准差公式：
[0019][0020]其中i＝1，2，3，4，5，6；
[0021]其中SD
i
表示六轴的标准差其中SD
i
表示六轴的标准差，1-6分别对应x,y,z轴的加速度和角加速度；
[0022]运动能量消耗识别包括如下步骤：
[0023]将合运动的强度作作为该运动的强度进行融合，即下式所示：
[0024][0025]该SD
sum
的模值为综合标准差，由于叠加了各方向的数据，人体的瞬时运动能量消耗可由此数据体现；
[0026]E为运动的能量消耗，但姿态传感器所获得的数据为离散数据，则评价人体在运动过程的能量消耗用如下公式进行描述：
[0027]E＝k
×
∑
t
(SD
sum
×
Δt)
[0028]其中：k为运动能量系数，针对不同人体质通过采集其运动数据后分析得出；
[0029]Δt即为测运动能量消耗的时间。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031]1、本专利技术与三轴加速度信号的合加速度峰值为中心，截取一小段信号作为待识别的人体动作样本这种方法相比。本使用新型的方法计算更加简单，反映的姿态识别更加清
晰明了。
[0032]2.本专利技术识别的精度高，采集设备更加准确，整个系统与现在的物联网理念更加贴合，实用价值更高。整个的穿戴设备更加小巧且人机工程学设计更好。
[0033]3.本专利技术运动能量消耗的计算更加的符合实际，通过加入时间的因素可以综合的对人体运动消耗进行评价。
[0034]4.本专利技术整个系统的数据传输都是通过无线的方式，能够方便的采集人体运动数据，做到准确的识别人体姿态信息和计算运动的能量消耗。可以更好的在人体姿态识别和运动医学领域发挥作用。例如，用与辅助运动员的体能训练，并且通过查看历史的数据情况更好的评估训练状态。还可以用于现在的医疗健康设备，通过姿态的识别和运动能量的消耗可以更加准确的判断人体的状态特征从而保证了医疗健康设备的准确性、稳定性。
附图说明
[0035]图1为专利技术的原理图；
具体实施方式
[0036]为了能够进一步了解本专利技术的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本专利技术的技术方案，并非限定本专利技术。
[0037]具体实施方式一、本实施方式所述的一种人体姿态与运动能量消耗识别系统，所述的一种人体姿态与运动能量消耗识别系统包括穿戴设备、智能手机端和服务器端；
[0038]所述的穿戴设备包括一个六轴加速度传感器、微处理器和一个蓝牙模块，所述的加速度传感器与所述的微处理器连接，所述的微处理器与所述的蓝牙模块连接，用于采集人体的姿态信息，信息通过微处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人体姿态与运动能量消耗识别系统，其特征在于，所述的一种人体姿态与运动能量消耗识别系统包括穿戴设备、智能手机端和服务器端；所述的穿戴设备包括一个六轴加速度传感器、微处理器和一个蓝牙模块，所述的加速度传感器与所述的微处理器连接，所述的微处理器与所述的蓝牙模块连接，用于采集人体的姿态信息，信息通过微处理模块过滤掉一些误差大的信息，然后通过蓝牙模块发送给智能手机端；所述的智能手机端接收到蓝牙模块发过来的数据，首先存储在本地然后通过手机的服务器上传下载模块通过HTTP方式发送到网络接口端，当网络接口端处理好人体数据后，智能手机端通过访问服务器端的网络接口模块来下载处理好的姿态数据和能量消耗数据并且通过UI显示显示在智能手机端手机端；所述的服务器端接收到智能手机端发送的数据后，先保存到数据库中，然后数据进入到数据处理模块进行处理，处理好的姿态信息和运动能量消耗信息会通过网络端口模块供智能手机下载。2.如权利要求1所述的一种人体姿态与运动能量消耗识别系统，其特征在于，所述的六轴加速度传感器中包含一个三轴MEMS加速度计和一个三轴MEMS陀螺仪。所述的加速度传感器可以获取三个加速度分量和三个旋转角速度，且其中包含一个自带的数据处理子模块DMP。3.如权利要求2所述的一种人体姿态与运动能量消耗识别系统，其特征在于，所述的蓝牙模块采用低功耗BLE蓝牙。4.如权利要求3所述的一种人体姿态与运动能量消耗识别系统，其特征在于，所述的加速度传感器可以获取三个加速度分量和三个旋转角速度，且其中包含一个自带的数据处理子模块DMP。5.一种权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚俊宜，苏子美，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：