专利名称：一种互动式健身系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种互动式健身系统，健身者在使用本发明时，计算机显示屏所呈现
的动态人体三维图像十分逼真地还原健身者的形体动作，以形成虚拟的人体三维图像与现 实中的健身者形体动作实时互动。
背景技术：
随着生活水平的提高和工作压力的增强，人们越来越关注身心健康；而健身运动 是解决这一问题持续有效的最佳方式。传统的健身运动一般包括跑步、跳跃或使用一些简 单的健身器械以达到强身健体的目的。但是这些方式较为枯燥，其过程缺乏乐趣，人们难以 长久持续。中国实用新型专利CN201179317Y健身器材虚拟实景控制器，包括健身器材和上 位机，通过健身器材上的传感器将各种参数显示到电脑上，并在网络上与其他使用者分享 运动健身的乐趣，以增加健身的趣味性；但是使用该健身器材时由于传感器的局限性，健身 者仅能着重于肢体力量的锻炼，而不能有效顾及身体其他部位；并且对于健身者的动作和 形体变化无法直接实现互动，因此该健身器材无法对一些形体健身运动如舞蹈、拳击、武术 等进行互动式表达。同时，该健身器材还需配合各种传感器使用，造价昂贵。
中国实用新型专利CN201223711Y公开一种具有传感功能的互动式健身器材，包 括操作单元、加速度传感器、互动单元，该健身器材可感应运动物体的运动方向、运动角度、 运动速度等状态，并由互动单元接收处理，同时转换为呈现在虚拟画面中的标的物，供使用 者依虚拟画面所提供的情境来控制运动物体，达到实体健身器材与虚拟画面互动的效果。 该健身器材同样需借助复杂的动作传感器来感应，通过感应器间接地反映人体运动过程中 力量变化，虚拟画面只根据感应器所传输的数据呈现健身器材的模拟画面，无法直观展现 人体的形体动作变化。 因此，现有技术的互动式健身方式大多是通过在健身器材设置各种功能的传感器 来实现，这种方式只体现了因健身者的肢体力量变化而导致的健身器材运动状态信息改 变，无法直接与人体的形体动作形成互动。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种互动式健身系统，该健身系统克服了传统 互动式健身运动需借助健身器材和各种传感器的结合而致使器材结构复杂、成本昂贵、并 只侧重于肢体力量锻炼而无法与形体动作形成互动等缺陷。 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种互动式健身系统，包括顺 次连接的 —摄像单元，用来摄制健身者的形体动作图像； —人体动作识别单元，将所述摄像单元所摄制的形体动作图像实时进行动作特征 识别处理； —驱动模块，该驱动模块根据所述人体动作识别单元所识别处理的动作特征数据
3牵引计算机或单片机内的三维场景和人体三维模型，使其进行与健身者相对应的运动；
—显示部分，显示所述三维场景和人体三维模型的运动过程；
所述人体动作识别单元、驱动模块由计算机软件或单片机实现。 所述互动式健身系统还可包括运动模式选择单元，为所述驱动模块提供运动模式 的选择。 进一步，该互动式健身系统还包括人体三维模型设计单元，用于对计算机或单片
机内的人体三维模型的头发、肤色、服装进行设计和选择。 所述运动模式选择单元提供跑步、舞蹈、拳击、武术、击剑的选择。 所述摄像单元为分布在健身者各个角度和方向的摄像头或摄像机。 该系统还包括一贴设于健身者体表的人体生理参数传感器，所述人体生理参数传
感器与计算机或单片机连接，通过该构件，健身者可以及时获知血压、体温等生理参数，从
而合理调整运动方式和运动强度。
由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点 1、本发明利用摄像单元将人体健身运动的形体动作进行摄制，经计算机软件或单
片机识别处理，并将处理数据通过驱动单元牵引人体三维模型，生成动态的人体三维图像，
使显示部分呈现的该动态人体三维图像还原人体的动作特征，与人体的形体动作实时互
动，健身者可以直观、具体地从动作姿势、幅度、速率等各方面规范自己的动作，及时矫正动
作缺陷，使健身运动取得良好效果。 2、本发明将健身者的形体动作与显示部分所呈现的动态人体三维图像形成互动， 既增加了健身运动的趣味性，又能通过在运动模式选择单元中预先设定的标准动作规范对 健身进行科学指导。 3、本明结构简单，成本低廉，适合大范围推广。
图1为本发明一种互动式健身系统的工作原理具体实施例方式
下面参照
本发明的具体实施方式
。 参考图l，本发明一种互动式健身系统，包括摄像单元1、人体动作识别单元2、驱 动模块3、显示部分4，上述各部分顺次连接；其中，摄像单元1用来摄制健身者的形体动作 图像，可以采用摄像头或者能连续拍照的摄像机；人体动作识别单元2为现有技术中动画 制作的惯用手段，用于将上述摄像单元1所摄制的人体动作特征图像进行识别处理，把图 像转换成计算机可处理的数据；在计算机或单片机内存贮有设计好的人体三维模型31和 三维场景32，为增加健身运动的娱乐性，该人体三维模型31还可以是模拟现实中人物形象 的仿真人体，驱动模块3根据人体动作识别单元2所识别处理的数据牵弓I人体三维模型31 ， 同时驱动三维场景32，生成与健身者的形体动作实时同步的动态人体三维图像；人体动作 识别单元2、驱动模块3由计算机软件或含程序的单片机来实现。 作为进一步的改进，为了增强本发明一种互动式健身系统的趣味性和科学指导功 能，计算机或单片机内预先存储有人物形象、场景、运动模式、规范动作等数据内容，驱动单元3按照健身者对人物形象、三维场景32、运动模式选择单元33等的要求牵引人体三维模 型31，与健身者的形体动作相互对应，在显示屏上呈现的是人体三维图像在预设的三维场 景32中运动。 而且，该互动式健身系统还进一步包括人体三维模型设计单元310，用于对人体三 维模型31的头发、肤色、服装进行设计和选择，以丰富人物形象的选择，增加健身运动的趣 味性；为了增强视觉效果和沉浸感，使人体三维模型31与三维场景32结合更加融合，摄像 单元1为设在健身者各个角度和方向的摄像头或摄像机，显示单元所呈现的动态人体三维 图像能更精确地还原健身者形体动作特征；健身者还可以通过运动模式选择单元33预先 设定运动方式，包括舞蹈、拳击、武术、击剑等运动内容，该单元还可包括上述运动模式的标 准示范动作，以供健身者学习和训练。 此外，为了在健身时同步获悉身体状态变化，可以在健身者体表贴设人体生理参 数传感器，该传感器的信息经计算机或单片机处理后显示在显示屏上，健身者依此及时调 整运动强度和运动方式。
实施例1 : 参考图l，本发明一种互动式健身系统，包括摄像单元1、人体动作识别单元2、驱 动模块3、显示部分4，上述各部分顺次连接；同时，计算机或单片机内存贮有设计好的人体 三维模型31、三维场景32。摄像单元1为设置在健身者各个角度和方向的8个摄像头；摄 像头将摄制的健身者动作图像输入计算机或单片机内的人体动作识别单元2，并对人体动 作图像进行识别处理，转换成计算机可处理的数据；驱动模块3根据人体动作识别单元2所 识别处理的数据牵引人体三维模型31和三维场景32，生成与健身者的形体动作实时同步 对应的动态人体三维图像，并呈现在计算机显示屏上。 上述仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此 构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
权利要求
一种互动式健身系统，其特征在于包括顺次连接的一摄像单元，用来摄制健身者的形体动作图像；一人体动作识别单元，将所述摄像单元所摄制的形体动作图像实时进行动作特征识别处理；一驱动模块，该驱动模块根据所述人体动作识别单元所识别处理的动作特征数据牵引计算机或单片机内的三维场景和人体三维模型，使其进行与健身者相对应的运动；一显示部分，显示所述三维场景和人体三维模型的运动过程；所述人体动作识别单元、驱动模块由计算机软件或单片机实现。
2. 根据权利要求1所述的一种互动式健身系统，其特征在于还包括运动模式选择单 元，为所述驱动模块提供运动模式的选择。
3. 根据权利要求1所述的一种互动式健身系统，其特征在于还包括人体三维模型设 计单元，用于对计算机或单片机内的人体三维模型的头发、肤色、服装进行设计和选择。
4. 根据权利要求2所述的一种互动式健身系统，其特征在于所述运动模式选择单元 提供跑步、舞蹈、拳击、武术、击剑的选择。
5. 根据权利要求1所述的一种互动式健身系统，其特征在于所述摄像单元为分布在 健身者各个角度和方向的摄像头或摄像机。
6. 根据权利要求1所述的一种互动式健身系统，其特征在于该一种互动式健身系统 还包括一贴设于健身者体表的人体生理参数传感器，所述人体生理参数传感器与计算机或 单片机连接。
全文摘要
本发明公开一种互动式健身系统，包括顺次连接的摄像单元、人体动作识别单元、驱动模块、显示部分。健身者在使用本发明时，显示屏所呈现的动态人体三维图像十分逼真地还原健身者的形体动作，以达到虚拟的人体三维图像与其形体动作实时互动，健身者可以直观、具体地从姿势、幅度、速度等各方面规范自己的动作，及时矫正动作缺陷。该健身系统既增加了健身运动的趣味性，又能通过预先设定的标准规范对健身进行科学指导。本发明结构简单，成本低廉，适合大范围推广。
文档编号A63B22/00GK101785927SQ20101012294
公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者何兵兵, 卢小垂, 吴晨, 李楠, 游图明, 闫清泉 申请人:游图明