健身器材屏幕防抖系统技术方案

本发明专利技术公开了一种健身器材屏幕防抖系统，包括健身器材机架、设于机架上三轴陀螺仪和三轴旋转舵机、设于三轴旋转舵机运动端上的屏幕和控制系统，三轴旋转舵机运动端能绕X轴、Y轴和Z轴转动，三轴陀螺仪能获取其分别绕X轴、Y轴和Z轴产生的相对转角变化数值，控制系统能根据陀螺仪的三轴姿态角变化数据计算出三轴旋转舵机在X轴、Y轴和Z轴方向用于抵消振动姿态角度变化的逆向旋转角度，并控制三轴旋转舵机分别绕X轴、Y轴和Z轴产生逆向旋转，本发明专利技术实现了采用健身器材进行健身过程中的屏幕、摄像头和辅助支架防抖，还可以实现摄像头和屏幕与人眼保持相对静止，实现护眼功能和高精度数据采集功能。集功能。集功能。

【技术实现步骤摘要】
健身器材屏幕防抖系统


[0001]本专利技术涉及一种跑步机，特别涉及一种健身器材屏幕防抖系统。

技术介绍

[0002]目前健身器材普遍配置交互屏幕或手机平板支架，方便用户健身运动过程中观看交互屏幕或手机等电子产品，进而使健身运动不会过于枯燥，但健身运动尤其是跑步过程中，健身器材的振动经常让屏幕跟着振动，交互屏幕或手机震动会导致如下问题：
[0003]1、屏幕和支架随着健身器材振动导致屏幕和手机等电子产品寿命降低，且手机平板支架振动频繁还容易导致手机或平板滑落，造成手机、平板等电子产品损坏；
[0004]2、在跑步过程中，由于用户长期注意力集中的观看振动的屏幕画面，会导致用户人眼疲劳受损；
[0005]3、对于智能健身器材，其用于捕捉用户运动画面的摄像头采集模块会随着振动形成模糊的运动画面，无法采集到准确的图像，导致智能健身器材无法对用户运动参数进行精准获取和分析。

技术实现思路

[0006]为了克服上述缺陷，本专利技术提供了一种健身器材屏幕防抖系统，该健身器材屏幕防抖系统能够避免健身器材上的屏幕、手机平板支架和摄像头采集模块跟随健身器材同步抖动。
[0007]本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种健身器材屏幕防抖系统，包括健身器材机架、屏幕、三轴陀螺仪、三轴旋转舵机和控制系统，设X轴、Y轴和Z轴为相互垂直的三个转轴，三轴旋转舵机分别能够绕X轴、Y轴和Z轴转动的安装于健身器材机架上，屏幕固定安装于三轴旋转舵机上，三轴陀螺仪固定安装于健身器材机架上，三轴陀螺仪能够获取其分别绕X轴、Y轴和Z轴产生的相对转角变化数值，三轴陀螺仪实时输出绕X轴、X轴和Z轴的姿态角信息给控制系统，控制系统能够根据陀螺仪的三轴姿态角变化数据计算出三轴旋转舵机在X轴、Y轴和Z轴方向用于抵消振动姿态角度变化的逆向旋转角度，并控制三轴旋转舵机分别绕X轴、Y轴和Z轴产生逆向旋转。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述三轴旋转舵机包括固定座、X转轴、前后支架、Y转轴、左右支架、Z转轴、俯仰支架、X轴电机、Y轴电机和Z轴电机，所述固定座固定安装于健身器材机架上，Z转轴能够绕Z轴转动的安装于固定座上，前后支架固定安装于Z转轴上，X转轴能够绕X轴转动的安装于前后支架上，左右支架固定安装于X转轴上，Y转轴能够绕Y轴转动的安装于左右支架上，俯仰支架固定安装于Y转轴上，屏幕固定安装于俯仰支架上，所述X轴电机、Y轴电机和Z轴电机分别驱动X转轴、Y转轴和Z转轴转动，控制系统控制X轴电机、Y轴电机和Z轴电机启停和转向。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，还设有摄像头和图像处理模块，所述摄像头固定安装于三轴旋转舵机的俯仰支架上，摄像头能够对处于健身状态的用户进行摄像，摄像头与图
像处理模块电性连接通信并将采集到的用户二维人脸画面传输给图像处理模块，图像处理模块能够通过两帧图像对比计算出二维人脸画面的偏移数据A(Ax，Ay)，图像处理模块利用投影原理将二维人脸画面偏移数据转换为三维人脸偏移数据A(Ax，Ay，Az)，图像处理模块与控制系统电性连接通信，控制系统能够根据图像处理模块获取的三维人脸偏移数据计算出保持摄像头和屏幕与人脸同步运动状态下的运动支架逆向旋转角度数据。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，控制系统包括数据协处理器、中央处理器和控制器，三轴陀螺仪与数据协处理器电性连接通信，数据协处理器根据陀螺仪的三轴姿态角变化数据计算出三轴旋转舵机在X轴、Y轴和Z轴方向用于抵消振动姿态角度变化的逆向旋转角度，图像处理模块与中央处理器电性连接通信，中央处理器根据图像处理模块获取的三维人脸偏移数据计算出保持摄像头和屏幕与人脸同步运动状态下的三轴旋转舵机逆向旋转角度数据，数据协处理器和中央处理器分别与控制器电性连接通信，控制器控制X轴电机、Y轴电机和Z轴电机转动。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述控制系统根据图像处理模块获取三维人脸偏移数据的方法如下：
[0012]a.在跑步机出厂标定时，先获取运动器材上摄像头安装角度、安装位置和距离地面高度信息，然后使用户人脸在静止状态下正视摄像头，摄像头捕捉到的包含人脸的最小正方形人脸框，将摄像头捕捉到的最小正方形人脸框根据运动器材上摄像头安装位置信息进行调整，使最小正方形人脸框位于屏幕画面中心位置，然后给三轴旋转舵机归零，此时的最小正方形人脸框作为标准最小正方形人脸框，获取标准最小正方形人脸框距离画面最左侧位置像素值为x，最小正方形人脸框距离画面最上侧位置像素值为y，最小正方形人脸框的正方形边长为z；
[0013]b.摄像头捕捉移动中人脸画面，并对捕捉到的实时最小正方形人脸框距离画面最左侧位置像素值x、距离画面最上侧位置像素值y和正方形边长z进行计算，利用投屏定位法，最小正方形人脸框距离画面最左侧位置像素值x和最小正方形人脸框距离画面最上侧位置像素值y为映射人脸在垂直水平面上的运动位置，最小正方形人脸框的正方形边长z为映射人脸相对于摄像头的距离位置，图像处理模块计算出实时最小正方形人脸框距离标准最小正方形人脸框需要移动的像素距离为(Mx，My,Mz)，将最小正方形人脸框在画面中移动的像素位置向量(Mx，My,Mz)与三轴旋转舵机移动向量(Ax，Ay,Az)进行映射。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述三轴旋转舵机上还能够拆卸的设有电子产品安装支架，所述电子产品安装支架能够夹紧固定电子产品。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在健身器材特别是跑步机上设置三轴陀螺仪和三轴旋转舵机，由三轴陀螺仪获取其在机架震动状态下的三轴姿态角变化数据，控制系统通过控制三轴旋转舵机在三轴方向分别产生与三轴陀螺仪获取的三轴姿态角度变化数据相反的逆向旋转，进而使得安装在三轴旋转舵机上的屏幕和摄像头处于相对地面静止状态，形成健身器材特别是跑步机上屏幕和摄像头以及安装于三轴旋转舵机上的手机平板支架防抖效果，同时，本专利技术还通过摄像头对人脸进行成像，利用投影原理，将人脸框二维位置数据转化为三维位置数据，进而计算出人脸与摄像头和屏幕之间的夹角，通过三轴旋转舵机产生三维逆向旋转，使得人脸与摄像头以及屏幕始终正对，实现对了屏幕和摄像头始终与人眼正对，有效减少人运动过程中人眼与屏幕产生位移造成人眼视力损伤，同时使得
摄像头对用户进行摄像过程中无相对抖动，形成清晰的影像，便于控制系统精确计算用户运动特别是跑步数据。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的结构原理示意图；
[0017]图2为的三轴旋转舵机立体图；
[0018]图3为三轴陀螺仪原理图；
[0019]图4为利用投影原理将二维图像转换为三维图像原理图；
[0020]图5为摄像头捕捉的人脸框在屏幕上的位置状态图。
具体实施方式
[0021]实施例：一种健身器材屏幕防抖系统，包括健身器材机架1、屏幕2、三轴陀螺仪3、三轴旋转舵机4和控制系统，设X轴、Y轴和Z轴为相互垂直的三个转轴，三轴旋转舵机4分别能够绕X轴、Y轴和Z轴转动的安装于健身器材机架1上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种健身器材屏幕防抖系统，其特征在于：包括健身器材机架(1)、屏幕(2)、三轴陀螺仪(3)、三轴旋转舵机(4)和控制系统，设X轴、Y轴和Z轴为相互垂直的三个转轴，三轴旋转舵机(4)分别能够绕X轴、Y轴和Z轴转动的安装于健身器材机架(1)上，屏幕固定安装于三轴旋转舵机(4)上，三轴陀螺仪(3)固定安装于健身器材机架(1)上，三轴陀螺仪(3)能够获取其分别绕X轴、Y轴和Z轴产生的相对转角变化数值，三轴陀螺仪(3)实时输出绕X轴、X轴和Z轴的姿态角信息给控制系统，控制系统能够根据陀螺仪(3)的三轴姿态角变化数据计算出三轴旋转舵机(4)在X轴、Y轴和Z轴方向用于抵消振动姿态角度变化的逆向旋转角度，并控制三轴旋转舵机(4)分别绕X轴、Y轴和Z轴产生逆向旋转。2.根据权利要求1所述的健身器材屏幕防抖系统，其特征在于：所述三轴旋转舵机包括固定座(41)、X转轴(42)、前后支架(43)、Y转轴(44)、左右支架(45)、Z转轴(46)、俯仰支架(47)、X轴电机、Y轴电机和Z轴电机，所述固定座(41)固定安装于健身器材机架(1)上，Z转轴(46)能够绕Z轴转动的安装于固定座(41)上，前后支架(43)固定安装于Z转轴(46)上，X转轴(42)能够绕X轴转动的安装于前后支架(43)上，左右支架(45)固定安装于X转轴(42)上，Y转轴(44)能够绕Y轴转动的安装于左右支架(45)上，俯仰支架(47)固定安装于Y转轴(44)上，屏幕(2)固定安装于俯仰支架(47)上，所述X轴电机、Y轴电机和Z轴电机分别驱动X转轴(42)、Y转轴(44)和Z转轴(46)转动，控制系统控制X轴电机、Y轴电机和Z轴电机启停和转向。3.根据权利要求2所述的健身器材屏幕防抖系统，其特征在于：还设有摄像头(5)和图像处理模块，所述摄像头固定安装于三轴旋转舵机(4)的俯仰支架(47)上，摄像头(5)能够对处于健身状态的用户进行摄像，摄像头(5)与图像处理模块电性连接通信并将采集到的用户二维人脸画面传输给图像处理模块，图像处理模块能够通过两帧图像对比计算出二维人脸画面的偏移数据A(Ax，Ay)，图像处理模块利用投影原理将二维人脸画面偏移数据转换为三维人脸偏移数据A(Ax，Ay，Az)，图像处理模块与控制系统电性连接通信，控制系统能够根据图像处理模块获取的三维人脸偏移数据计算出保持摄像头(5)和屏幕(2)与人脸同步运动状态下的运动支...

【专利技术属性】
技术研发人员：文建波，李亚军，王晶，曹明山，
申请(专利权)人：艺唯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：