用于表征运动的设备和方法技术

本发明专利技术提供一种用于表征对象尤其是安装有至少一个加速计的人的肢体执行的运动的设备和方法。本发明专利技术尤其适用于确定人的步伐的方向、线和长度。本发明专利技术使用用于处理来自传感器的信号的算法来使得能够通过将从所述传感器输出的信号与阈值进行比较来识别肢体的抬起和着陆来划分步伐，能够通过将沿着基本上平行于行走平面的两个轴的信号的最大值进行比较来确定步伐的方向和线，以及能够通过根据步伐的方向来对信号进行双重积分来计算步伐的长度。本发明专利技术还适用于处理具有与步伐的特性相类似的趋势特性的运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术应用于运动捕获领域。具体地，本专利技术覆盖对练舞人的步伐、出于游戏或训练目的的走或跑的步伐的检测。
技术介绍
本专利技术的典型应用是在游戏城中玩的或者用控制台或PC玩的游戏“劲舞革命”(DDR)。在该游戏的当前实施例中，游戏者必须执行屏幕上指示给他的一系列步伐，该一系列步伐根据音乐来确定节奏。游戏者站在包括可以以矩形或方形对准、布置的单元的柔性垫或刚性垫上，其中所述单元的数量可以从4变化到6，甚至可以是9。每个单元都安装有用于检测游戏者是否存在的设备。与舞蹈步伐序列相关的设定点由箭头给出，该箭头指示游戏者应当移向哪个单元。因此，该系统能够将被执行的序列与理想序列进行比较，并给游戏者打分。然而，该实施例的缺点在于其需要检测垫，如果该检测垫是刚性的则其体积大且成本高，但是如果该检测垫是柔性的则其易碎并且不准确。此外，该垫限制了可能移动的到达。为了弥补这些缺陷，本专利技术取消了所述垫上的检测器，并且用戴在游戏者的至少一只脚上的运动捕获设备来替代所述检测器，该运动捕获设备具备处理能力，使得其能够在虚拟垫(其具有可以与所需一样大小和/或数量的单元)或真实垫上没有安装仪器的情况下检测游戏者相对于虚拟垫或真实垫的单元的位置。
技术实现思路
为此，本专利技术提供了一种用于表征对象的运动的设备，该设备包括安全固定到所述对象上的至少一个加速计以及计算模块，在所述设备中，所述计算模块能够使用所述至少一个加速计的输出来执行用于在第一位置和第二位置之间将所述运动划分成单个运动的至少一个功能，所述第一位置和第二位置是基本上静止的或受冲击分隔的，用于确定每个单个运动的方向和线的至少一个功能有利地，计算模块还能够执行用于计算运动的方向上单个运动的长度的至少一个功能。有利地，所述对象是人的脚。有利地，所述对象是人的手。有利地，计算模块还能够执行用于评估所述对象的运动与预记录运动序列的一致性的功能。有利地，计算模块还能够执行用于控制链接到该计算模块的显示器上的表示真实运动中的对象的虚拟对象的位移的功能，所述位移在逻辑上和数量上对应于所述运动。有利地，本专利技术的设备还包括安全固定到所述对象上的至少一个磁力计，并且所述计算模块还能够使用所述至少一个加速计和所述至少一个磁力计的输出来执行用于确定至少一个平面中所述对象的方向的功能。为了操作该设备，本专利技术还提供了一种用于表征对象的运动的方法，包括用于捕获来自安全固定到在所述对象上的至少一个加速计的输出信号的至少一个步骤，以及由处理器进行计算的步骤，在所述方法中，在所述计算步骤期间，使用来自用于捕获来自至少一个加速计的所述输出信号的步骤的输出来执行用于在第一位置与第二位置之间将所述运动划分成单个运动的至少一个功能，所述第一位置和第二位置是基本上静止的，用于确定每个单个运动的方向和线的至少一个功能。有利地，在计算步骤期间，还可以执行用于计算运动的方向上单个运动的长度的至少一个功能。有利地，所述对象是人的脚并且所述单个运动是步伐。有利地，计算步骤还包括在对象上的加速计的仰角基本上大于20°时，用于校准从用于捕获加速计的输出信号的步骤输出的测量结果的步骤。有利地，步伐划分功能包括用于以从加速计的至少一个轴输出的测量结果的平均值为中心的步骤。有利地，步伐划分功能还包括基于中心的测量结果的至少一个滑动平均值的计算的滤波步骤。有利地，步伐划分功能包括用于计算从加速计输出的至少一个被测量的或被计算的值的范数，之后用于将所述范数与预定阈值进行比较，以据此推导步伐的开始或结束的步骤。有利地，步伐划分功能仅对比预定值大的时间范围(time horizon)内的运动进行处理。有利地，步伐划分功能仅对从第一所选时间间隔的结束处开始并在第二所选时间间隔的开始处结束的测量结果进行处理，其中，第一所选时间间隔在步伐的开始之后，第二所选时间间隔在所述步伐的结束之前。有利地，用于确定所述步伐的方向的功能包括用于对在步伐划分功能的输出处确定的信号样本，计算沿着基本上平行于步伐的平面的两个轴中的每个轴上对测量结果进行积分的绝对值的最大值的步骤，之后用于将沿着其中一个轴的最大值与另一轴上的最大值进行比较的步骤，所述步伐的方向被确定为具有最大值的轴的方向。有利地，用于确定所述步伐的方向的功能包括用于对在步伐划分功能的输出处确定的信号样本，计算沿着基本上平行于步伐的平面的两个轴中的每个轴上对测量结果进行积分的绝对值的最大值的步骤，之后用于计算沿着这两个轴的最大值的比率的步骤，所述步伐的方向被确定为与其最大值是所述比率的分母的轴形成一个角度，其中所述角度的正切等于所述比率。有利地，所述用于确定步伐的线的功能包括在用于确定步伐的方向的步骤的输出处，用于确定沿着所述两个轴的最大值的符号的步骤，所述符号确定了在所确定的方向上所述步伐的线。有利地，用于计算步伐的长度的功能包括用于根据在用于确定所述步伐的方向和线的功能的输出处确定的所述步伐的方向，对测量结果的绝对值进行双重积分的步骤。本专利技术的设备使用变得日益廉价的MEMS，因此生产成本低。本专利技术的设备体积小并且重量轻。本专利技术的设备能够用于其它应用，例如也需要检测运动的方向和游戏者的脚的方向的其它游戏或训练系统，诸如准静态散步或行走模拟游戏。可以将本专利技术的设备戴在手上，并用其来检测演奏音乐的手的垂直和水平运动，或者甚至用来识别佩戴者的笔迹。 主要出于训练的目的，尤其是对于下肢和上肢的运动协调是学习过程的基本元素的运动或游戏而言，还可以将本专利技术的设备组合地戴在一个或两个上肢以及一个或两个下肢上，所述组合使得能够将这两类肢体的运动序列与预记录的理想运动序列进行比较。由于本专利技术功能的多样性，因此本专利技术提供了大量的优点，该优点并不将其应用限制为DDR游戏所属的领域。附图说明根据下面对多个示例性实施例的描述以及根据所附附图，本专利技术将得到更好地理解，并且本专利技术的各种特征和优势将变得显而易见，其中图Ia和Ib示出了在本专利技术的多个实施例中的根据本专利技术的设备的定位的示例；图加和2b示出了在本专利技术的一个实施例中用于实现本专利技术的传感器和处理单元的示例；图3a到图3c示出了在本专利技术的一个实施例中从上方看到的并由本专利技术的设备检测到的三种类型的步伐；图4示出了在本专利技术的一个实施例中从侧面看到的并由本专利技术的设备检测到的同样三种类型的步伐；图5是在本专利技术的一个实施例中由本专利技术的设备执行的处理操作的流程图；图6a至6f示出了在本专利技术的一个实施例中由本专利技术的设备检测到的与步行者的鞋的6个不同位置相对应的步行者的6种类型的位移；图7以简化的方式示出了被执行以检测图6a至6f的位移的处理操作；图8示出了本专利技术的一个实施例，其中该设备戴在手上。具体实施例方式图Ia和Ib示出了在本专利技术的多个实施例中的根据本专利技术的设备的定位的示例。不同于现有技术的DDR设备的实施例，游戏者可以四处移动而不需要将安装了仪器的垫置于他的脚下。在图Ia中，游戏者在他的每个下肢上佩戴了传感器，优选在他的鞋子下面或者鞋子上。该传感器可以被整合到鞋底中，或者由弹性腕带固定到鞋子上面，或者也可以由弹性腕带固定到每个脚踝上。可以使用的传感器的类型如图加所示。依赖于传感器的固定位置，校准或许是必需的或者有用的，如图5中的解释那样。同样的设备可以用于玩除DDR之外的游戏，主要是行走模本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于表征对象的运动的设备（１０），所述设备包括安全固定到所述对象上的至少一个加速计（２１０）以及计算模块（２２０），在所述设备中，所述计算模块能够使用所述至少一个加速计的输出来执行用于在第一位置（３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ）和第二位置（３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ）之间将所述运动划分成单个运动的至少一个功能，所述第一位置和第二位置是基本上静止的或受冲击分隔的，用于确定每个单个运动的方向（３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ）和线（３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ）的至少一个功能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·卡里图，
申请(专利权)人：莫韦公司，
类型：发明
国别省市：FR