用于实现团体运动成果的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种网络交互系统，尤其涉及一种用于促进团体运动并对一个或多个彼此远离并远离团体运动教练的参与者的生物力学成果进行测量的系统。
【背景技术】
[0002]团体运动可以促进社会互动，并且团体运动可以给许多参与者带来比个体运动更好的成果。这些成果涉及到健康的不同方面，包括身体、情感、社会、智力、精神和环境方面的；它们相互关联并在增长和变化的动态过程中彼此影响。因此，随着健康和健身行业努力使每个人变得健康和充满活力，出现了数量持续增长的团体运动项目供选择。尽管个人出于下列原因会发现一些自己最喜欢的特定的团体运动课程，例如:教练、课程风格以及其他参与者，但是参加这些特定的团体运动课程并不总是可行的。因此，一个最佳的解决方案是提供一种方法，使得地处偏远地区的个体可以单独与教练或者与其他参与者一起与教练参与一个由特定的教练和参与者组成并在预定上课时间或者预定安排下进行的课程。这种选择也可以扩展到一种单人练习模式和/或一种预先录制的课程。
[0003]Cheung等的美国专利N0.8，376，910中描述了一种基于计算机的网络，这种网络用于在团体运动环境中提供远程参与。更具体地描述了一种系统，这种系统通过监测每个参与者的努力和输出量，并通过在一个视频显示器上显示每个参与者在一个虚拟比赛中的相对位置图标，使得不同的参与者之间可以竞赛。
[0004]众所周知，在多人视频游戏中和在线竞技游戏比赛中，普遍使用化身(avatars)或其他形象去刻画个体参与者。在(1)运行有各种不同操作系统的个人计算机系统中，操作系统包括但不限于:Windows，Mac OS或Linux操作系统家族，或者在(2)常用的集成视频游戏机中，集成视频游戏机包括但不限于Wi1、Xbox和PlayStat1n平台，也可以看到类似的现象。此外，这些系统可以给参与者提供视频运动跟踪，用于协助在显示屏上通过化身(avatar)呈现参与者的动作。面向消费者的可穿戴的检测设备(consumer wearabledevices)经连接到包括但不限于手机、平板电脑或数据聚合器等移动设备上，也可以被用来监测参与者的重要的身体统计数据。
[0005]但这些系统均无法提供一个团体运动教练提供远程反馈所带来的教学好处，这些远程反馈包括但不限于言语和视觉指示、激励性质的鼓励，以及运动成果参数。这些运动成果参数包括但不限于燃烧的卡路里及例如基于参与者的现场或录制的动作、生物力学原理和测量获得的身体重要统计数据的人体力学和身体对准的修正建议。
【发明内容】
[0006]本申请公开了一种新型的系统，在这个系统中，个人可以参与团体运动项目并在未与在线教练位于一个健身房的情况下收到反馈。本申请所提供的系统可以用于向外扩展团体运动教练的教学范围并促使运动参与者可以在方便的时间和私人时间内在家远程参与团体运动课程。
[0007]在一个优选的实施例中，一个计算机系统被用来记录团体运动教练的动作，这些动作随后会以录制的画面的形式、并以化身或者其他动画形象呈现在如电视、计算机显示屏等显示器上。在有实际课程的时候，所述计算机系统还可以用来以图像的形式实时传输这些团体运动教练的动作，在这些图像中，团体运动教练用化身或者其他的动画形象表示。在团体环境中的远程参与者的动作将会被网络化的计算机或者集成游戏机采集。网络化的计算机或集成游戏机配置有动作感应设备、采集软件和动作采集摄像机，动作采集摄像机包括但不限于Xbox Kinect和PlayStat1n摄像机。摄像机系统采集到的动作数据通过通信网络被发送至一个服务器。服务器将会把参与者放入一个参与者选择的虚拟场景中，这个虚拟场景可以是但不限于健身房、室外环境(例如:海滩或者像泰姬陵、长城一样的历史古迹)和/或室内环境(例如:中央车站或者百老汇舞台上)。虚拟场景和所有参与者的化身都将呈现在每个参与者的电脑显示器或电视上，其中参与者自己的化身将会被放大呈现在自己的显示器上。一个预先录制的虚拟教练或者一个站在动作跟踪计算机和摄像系统前的在线教练，将会被放置在一个虚拟场景中，领导参与者或团体完成预先录制或即时的运动程序。为了使得运动程序更真实，音乐或其他音效也会被传送。基于生物力学原理和测量获得的身体重要统计数据(如果可用或者适当)的运动成果和改进建议，是由一个存储在服务器和/或远程计算机上的应用程序根据算法决定的。这些成果和建议可以实时或在课程结束后通过计算机程序、email、门户网站、手机应用程序(app)、其他通信装置或其他组合一并发送给每一个参与者和团体。针对后续运动项目(例如，增加灵活性的瑜伽、或者可以改善呼吸的太极)或产品(如保健品或运动器材)的个人建议也可以被发送给参与者，用来提高运动成果或者加速达到预期目标。为了增强团体凝聚力、增加动力和增进友谊，多个参与者可以通过动作或声音彼此互动。参与者还可以与朋友在社交媒体或视频分布渠道的公共网页上分享他们的私人课程录像。
[0008]尽管，在健身场所由一个现场教练教授的团体课程具有最佳的教学效果，但出于例如费用、安排、时间等原因，这种方式也许并不能满足参与者的需求。因此，在本发明提供的另一个实施例中，提供了一个位于跟踪计算机和摄像机系统前的在线教练在健身场所同时对现场参与者和远程参与者进行教学。此外，在感兴趣的参与者的当地可能无法提供某些特殊运动项目的教练，或者，在当地无法提供足够的参与者来维持一个由教练现场教授的课程。为了允许参与者在方便的时间及地点参与这些课程，这些课程都可以远程参与并存档以备将来使用。
[0009]本发明所使用的团体运动项目包括但不限于有氧舞蹈、民间舞蹈、古典舞蹈、现代舞蹈、瑜伽、武术包括太极、瑜伽、拉伸(stretching)、特殊体能训练项目，等等。
【附图说明】
[0010]参照附图，其中在各个附图中，相同部件使用相同的附图标记:
[0011]图1是一个优选实施例中，用于在团体运动事件中实现远程参与的系统的方框图；
[0012]图2是另一个优选实施例中，用于在团体运动事件中实现远程参与的系统的方框图；
[0013]图3是一个优选实施例中，在一个团体运动事件中实现远程参与的流程图；
[0014]图4A-4C显示了在团体运动事件中，用于发起远程参与的显示屏窗口样例；
[0015]图5示出了一个用于在远程参与者系统中呈现的，显示有团体运动事件样例的用户界面屏幕。
【具体实施方式】
[0016]根据附图中所示的实施例，团体运动事件中的远程参与者根据其表现数据，可以实时和/或在线接收到发给参与者的反馈。团体运动事件向参与者提供了各种各样的可以在方便的时间和私人时间内在家远程参与的体育运动项目，并提供了在一个虚拟环境中参与社会互动的机会。
[0017]如图1所示，远程参与系统100向用户提供用户界面，其中，远程参与系统100包括配置有动作采集摄像机和/或全身动作感应设备110的游戏机，还包括通信设备120例如与游戏机配套使用的话筒，和应用软件140。电视机或计算机显示屏可以提供一个用于呈现虚拟场景中的教练和参与者并提供反馈的图像显示器130。或者，也可以是个人电脑，个人电脑配置有具有动作检测功能的摄像机和采集软件110、通信设备120例如或内置于计算机中的麦克风或其他可商购的麦克风、和集成为用户界面的一部分的应用程序140。移动设备，例如移动电话或移动平板，可用于扩展团体运动事件的范围。在图2所示的可选实施例中，团体运动事件中还包括在线教练系统240。在线教练系统240的用户界面与远程参与系统100的用户界面类似。在该实施例中，还包括配置有用于处理不同项目(图中未示)的应用程序220和存储设备230的主机服务器210。
[0018]正如图3方框310所示，远程参与者系统100和/或在线教练系统240均可通过启动适当应用程序发起团体运动事件。远程参与者和/或在线教练在如图4A-4C所示的显示屏窗口 410、420和430中的程序的引导下输入适当的数据。由在线教练发起的团体运动事件的在线指导文件可以由在线教练系统240通过网络150发送至远程参与者系统100。在图3中，方框320显示了:由远程参与者发起的经过选择的指导文件，从存储于主机服务器210中的应用程序220中或者从存储于远程参与者系统100中的应用程序140中，通过网络150发送至远程参与者系统100。用户的身体动作可以由动作采集摄像机和/或全身动作感应设备110采集，并作为一个参与者文件发送至远程参与者系统100中的应用程序140，和/或通过网络150发送至另一个远程参与者系统100或者主机服务器210中的应用程序220，用于进行生物力学分析和解析。
[0019]应用程序140和220的一个实施例基于Kines1logic模型(Diagnosis andTreatment of Movement Impairment Syndromes，Sahrmann，2002，pp 9-10)。它将运动描述为一个由多种元素组成的系统，典型地，包括(1)基体，(2)调制器，(3)生物力学和(4)支持。每个元素的组成如下:
[0020](1)基体:肌肉和骨骼系统；
[0021](2)调制器:神经系统；
[0022](3)生物力学:静态的和动态的；
[0023](4)支持:心脏、肺和代谢系统。
[0024]对于运动来说，每个组件以及组件之间的交互过程同等重要。当完成周期性的运动并且特定关节的运动方向变化时，运动系统可以保持最佳功能。由动作采集设备110和/或其他可穿戴设备采集的表现数据，例如关节位置和心率等，将基于正常的或理想的关节运动算法法则被生物力学分析。例如，肩胛带的运动和运动范围(以角度表示)如下:弯曲到180°，延伸到45° -65°，外展到180°，内收到0°，外旋到90°，和内旋到70°。应用程序140和220使用量规实时评价运动，量规包括但不限于运动过程中相对于其他关节的关节定位，瞬时的旋转中心的轨迹，异常活动和用户提供的健康史。包括但不限于关节对准、身体姿势、人体力学和技术的修正和调整的反馈将会被提供。例如，在分裂深蹲跳(split squat jump)的执行过程中的一个常见的错误是肩部未保持在后方与臀部平齐从而导致降低稳定性(NCSA，s Essentials o