运动数据检测方法、装置及系统与流程

本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种运动数据检测方法、装置及系统。

背景技术：

计算机软硬件技术和传感技术的飞速发展，动作捕捉技术成为当今的研究热点，在影视制作、生物力学、人机交互等领域得到了广泛应用。

动作捕捉技术应用在可穿戴设备上形成可穿戴动作捕捉设备，通过可穿戴设备获取运动物体的动作数据进行处理，从而得到物体的运动信息。

现有技术中的可穿戴动作捕捉设备分两类：1、简单的手环、手表类。仅能获得运动物体的运动频率和总运动量，无法还原人体整体运动姿态，无法评估运动表现；2、全身动作捕捉设备类。穿戴复杂，不适合长期穿戴，内置9轴惯性传感器容易受到环境磁场影响，价格昂贵，不适合日常使用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种运动数据检测方法、装置及系统，以解决现有技术中存在的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种运动数据检测方法，包括：

第一终端采集第一运动数据，所述第一运动数据包括第一物体的第一部位运动的加速度数据和角速度数据；

所述第一终端采集第二运动数据，所述第二运动数据包括第一物体的第二部位运动的加速度数据和角速度数据；

所述第一终端分别根据所述第一运动数据和第二运动数据获取对应的第一位置参数和第二位置参数；

所述第一终端将所述第一位置参数和第二位置参数发送给服务器；

所述服务器根据所述第一位置参数和第二位置参数对所述第一物体的运动状态进行检测，输出第一检测结果信息。

第二终端采集第三运动数据，所述第三运动数据包括第二物体第一部位运动的加速度数据和角速度数据；

所述第二终端采集第四运动数据，所述第四运动数据包括第二物体的第二部位运动的加速度数据和角速度数据；

所述第二终端分别根据所述第三运动数据和第四运动数据获取对应的第三位置参数和第四位置参数；

所述第二终端将所述第三位置参数和第四位置参数发送给服务器；

所述服务器根据所述第三位置参数和第四位置参数对所述第二物体的运动状态进行检测，输出第二检测结果信息。

进一步的，所述方法还包括：

第二终端采集第三运动数据，所述第三运动数据包括第二物体第一部位运动的加速度数据和角速度数据；

所述第二终端采集第四运动数据，所述第四运动数据包括第二物体的第二部位运动的加速度数据和角速度数据；

所述第二终端分别根据所述第三运动数据和第四运动数据获取对应的第三位置参数和第四位置参数；

所述第二终端将所述第三位置参数和所述第四位置参数发送给所述第一终端；

所述第一终端将所述第一位置参数、第二位置参数、第三位置参数和第四位置参数根据时间进行同步后发送给服务器；

所述服务器根据所述第一位置参数、第二位置参数、第三位置参数和第四位置参数对所述第一物体和第二物体的运动状态进行检测，分别输出第一检测结果信息和第二检测结果信息，或将所述第一检测结果信息和第二检测结果信息融合处理成第三检测结果信息，输出该第三检测结果信息。

进一步的，所述第一物体具体包括：人体的左/右上肢、左/右下肢。

进一步的，所述第二物体具体包括：人体的左/右上肢、左/右下肢。

进一步的，所述第一物体的第一部位具体包括：左/右上肢的大/小臂、左/右下肢的大/小腿；所述第一物体的第二部位具体包括：左/右上肢的大/小臂、左/右下肢的大/小腿。

进一步的，所述第二物体的第一部位具体包括：左/右上肢的大/小臂、左/右下肢的大/小腿；所述第二物体的第二部位具体包括：左/右上肢的大/小臂、左/右下肢的大/小腿。

进一步的，所述服务器根据所述第一位置参数和第二位置参数对所述第一物体的运动状态进行检测，输出第一检测结果信息具体包括：

根据所述第一位置参数和第二位置参数确定所述第一物体的运动参数；

根据一段时间内所述运动参数的变化确定第一物体所附着的物体的运动类型数据；

根据所述运动类型数据和运动参数获取第一物体所附着的物体的运动量数据和运动表现数据；查询所述运动类型数据对应的标准运动指标数据；

将所述运动量数据和运动表现数据与所述标准运动指标数据进行比对,生成比对结果信息。

进一步的，输出第一检测结果信息后，所述方法还包括：

所述服务器将所述第一检测结果信息发送给第三终端进行显示。

进一步的，在第一终端采集第一运动数据之前,所述方法还包括:

所述第一终端接收第一工作指令,将当前工作模式切换到所述第一工作指令对应的第一工作模式。

进一步的，在所述服务器根据所述第一位置参数和第二位置参数对所述第一物体的运动状态进行检测，输出第一检测结果信息之后，所述方法还包括：

所述服务器将所述第一检测结果信息发送给第四终端进行显示。

进一步的，所述第一终端根据一段时间内所述第一位置参数的变化对所述第一物体的运动状态进行检测，当检测结果信息为有效动作结果信息时，输出有效动作对应的有效动作标识，并保存所述第一位置参数和第二位置参数；

当所述检测结果信息为无效动作结果信息时，输出无效动作对应的无效动作标识，并删除所述第一位置参数和第二位置参数；

当所述检测结果信息为休眠信息时，输出对应的休眠标识，第一终端进入休眠模式。

进一步的，当所述第一终端处于休眠模式时，只采集第一运动数据，根据所述第一运动数据对第一物体的运动状态进行检测，当检测结果为动作信息时，输出动作对应的唤醒标识。

第二方面，本发明实施例提供了一种运动数据检测装置，包括：

第一采集单元，用于采集第一运动数据，所述第一运动数据包括第一物体的第一部位运动的加速度数据和角速度数据；

第二采集单元，用于采集第二运动数据，所述第二运动数据包括第一物体的第二部位运动的加速度数据和角速度数据；

处理单元，用于分别根据所述第一运动数据和第二运动数据计算对应的第一位置参数和第二位置参数；

发送单元，用于将所述第一位置参数和第二位置参数发送给服务器，以使服务器根据所述第一位置参数和第二位置参数对所述第一物体的运动状态进行检测，输出第一检测结果信息。

第三方面，本发明实施例提供了一种运动数据检测系统，包括本发明实施例提供的第一终端和服务器。

进一步的，所述系统还包括本发明实施例提供的第二终端。

本发明实施例提供的运动数据检测方法、装置及系统，终端采集物体运动部位的加速度数据和角速度数据,获取物体运动部位的位置参数,服务器通过物体运动部位的位置参数对运动物体的运动状态进行检测。本发明提供的方法、装置及系统，能够通过物体运动部位的位置参数来获取物体运动姿态信息，从而实现物体运动量和运动表现的评估。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的运动数据检测方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的运动数据检测方法的流程图；

图3为本发明实施例三提供的运动数据检测装置的示意图；

图4为本发明实施例四提供的运动数据检测系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

为使本发明实施例的技术方案以及优点表达的更清楚，下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明技术方案中的第一终端、第二终端为内置惯性传感器、处理器、存储模块、通信模块及供电模块的可穿戴设备。可以佩戴在人体、动物体以及其他运动物体上，本申请涉及的实施例以佩戴在人体上为例阐述其工作原理。第三终端、第四终端为具有处理能力的终端设备，例如，智能手机、台式电脑、笔记本电脑、平板电脑等。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的运动数据检测方法的流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤101，第一终端采集第一运动数据，所述第一运动数据包括第一物体的第一部位运动的加速度数据和角速度数据。

第一终端的默认工作模式为实时工作模式，在实时工作模式状态下，第一终端可以实时将数据发送到服务器。

第一物体具体包括：人体的左/右上肢、左/右下肢。第一物体的第一部位具体包括：左/右上肢的大/小臂、左/右下肢的大/小腿。

第一终端内置有惯性传感器，包括三轴mems微加速度计和三轴mems微陀螺仪，构成六轴惯性传感器，获取加速度数据和角速度数据。

步骤102，所述第一终端采集第二运动数据，所述第二运动数据包括第一物体的第二部位运动的加速度数据和角速度数据。

第一物体的第二部位具体包括：左/右上肢的大/小臂、左/右下肢的大/小腿。

结合步骤101和步骤102，例如，将第一终端固定在人的左腿上，左腿大腿固定有惯性传感器和通信模块，惯性传感器采集左腿大腿运动的加速度数据和角速度数据；左腿小腿也固定有惯性传感器和通信模块，惯性传感器采集左腿小腿运动的加速度数据和角速度数据。左腿小腿上固定的设备和大腿上固定的设备之间通过有线方式或者无线方式进行连接，二者之间可以进行数据通信。

步骤103，所述第一终端分别根据所述第一运动数据和第二运动数据获取对应的第一位置参数和第二位置参数。

以第一终端固定在左腿上为例，第一位置参数为左腿大腿与重力方向的角度，第二位置参数为左腿小腿与重力方向的夹角。

第一终端内置的处理器将采集到的左腿大腿和左腿小腿运动的加速度数据和角速度数据进行融合，计算大腿和小腿在世界坐标系下的姿态四元数、加速度，计算大腿与重力方向的夹角以及小腿与重力方向的夹角。

步骤104，所述第一终端将所述第一位置参数和第二位置参数发送给服务器。

第一终端通过无线方式将第一位置参数和第二位置参数发送给服务器，无线方式具体包括：蓝牙、3g、4g、wifi等。

步骤105，所述服务器根据所述第一位置参数和第二位置参数对所述第一物体的运动状态进行检测，输出第一检测结果信息。

具体地，根据第一位置参数和第二位置参数确定第一物体的运动参数数据；根据一段时间内所述运动参数的变化判断出第一物体所附着的物体的运动类型数据；根据运动类型数据和运动参数数据获取第一物体所附着的物体的运动量数据和运动表现数据；查询运动类型数据对应的标准运动指标数据；将运动量数据和运动表现数据与标准运动指标数据进行比对,生成比对结果信息；将运动量数据、运动表现数据及比对结果信息发送给第三终端进行显示。

在康复操训练的实时工作模式下，根据大腿与重力方向的角度以及小腿与重力方向的角度能够得到髋关节角度和膝关节角度等运动参数。根据用户手动选择的运动类型，对运动数据进行统计和分析，得到运动量数据，如康复操完成次数、活动时间等，以及运动表现数据，如动作幅度、动作完成速率、关键姿态保持时间等。每种康复操对应有标准运动指标数据，通过运动类型数据能够查询到对应的标准运动指标数据面包括标准运动量指标和标准运动表现指标。将运动量数据与标准运动量指标数据进行对比，得到对比结果，如康复操完成次数是否达到推荐值。将运动表现数据与标准运动表现指标数据进行比对，得到比对结果，如康复操动作幅度、速率及关键姿态保持时间是否满足要求等。可以根据对比结果通过语音等形式进行提示，还可以实时将比对结果在手机上进行显示，使用户可以实时了解到自身运动情况。

具体地，服务器在进行数据处理时，首先判断运动数据是否为有效动作数据，如果为有效动作数据则保存；如果为无效动作数据，例如，在一段时间内大腿和水平方向的夹角始终为零度，就是坐或者躺，就是无效动作，则删除无效动作数据；如果为休眠状态，则通过休眠标识来提示用户，终端已进入休眠状态。

步骤106，所述服务器将所述第一检测结果信息发送给第四终端进行显示。

本步骤说明，服务器处理后得到的比对结果信息还可以发送到其他用户终端。

本发明技术方案还包括：第二终端采集第三运动数据，第三运动数据包括第二物体第一部位运动的加速度数据和角速度数据；第二终端采集第四运动数据，第四运动数据包括第二物体的第二部位运动的加速度数据和角速度数据；第二终端分别根据第三运动数据和第四运动数据获取对应的第三位置参数和第四位置参数；第二终端将第三位置参数和第四位置参数发送给服务器；服务器根据第三位置参数和第四位置参数对第二物体的运动状态进行检测，输出第二检测结果信息。

其中，第二物体具体包括：人体的左/右上肢、左/右下肢。第二物体的第一部位具体包括：左/右上肢的大/小臂、左/右下肢的大/小腿；所述第二物体的第二部位具体包括：左/右上肢的大/小臂、左/右下肢的大/小腿。

同样，第二终端固定在右腿上，与固定在左腿上数据采集、处理及发送的过程完全相同，从而使服务器可以对两条腿的运动情况进行评估。

本实施例中的方法可以应用到医疗领域，患者在进行腿部术后康复时，患者利用该终端开展康复操训练，通过手机连接终端，系统默认为实时工作模式。终端采集患者康复操训练运动数据，对运动情况进行总结，计算运动量和运动表现指标，进行运动分析(动作幅度、稳定性等)，将患者的运动参数与康复操标准动作参数进行对比，得到对比结果信息，对比结果信息除了在患者手机上显示之外，还可以发送到数据服务器、主治医生的手机上或者亲友的手机上，从而记录和评估患者的康复情况。

本发明实施例提供的运动数据检测方法，终端采集物体运动部位的加速度数据和角速度数据,获取物体运动部位的位置参数,服务器通过物体运动部位的位置参数对运动物体的运动状态进行检测。本发明提供的方法能够通过物体运动部位的位置参数来获取物体运动姿态信息，从而实现物体运动量和运动表现的评估。

实施例一为实时工作模式下第一终端和第二终端的进行数据采集、处理和发送的过程，下面实施例二将阐述处于离线工作模式下的具体工作过程。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的运动数据检测方法的流程图。如图2所示，该方法包括：

步骤201，第一终端接收第一工作指令,将当前工作模式切换到所述第一工作指令对应的第一工作模式。

具体地，第一工作指令为第一终端进入离线模式的工作指令，默认第一终端的工作模式为实时工作模式，则接收到第一工作指令后，将工作模式切换到离线模式。在离线工作模式状态下，第一终端可以将数据存储一段时间后再发送到服务器。

步骤202，第一终端采集第一运动数据，所述第一运动数据包括第一物体的第一部位运动的加速度数据和角速度数据。

步骤203，所述第一终端采集第二运动数据，所述第二运动数据包括第一物体的第二部位运动的加速度数据和角速度数据。

步骤204，所述第一终端分别根据所述第一运动数据和第二运动数据获取对应的第一位置参数和第二位置参数。

步骤205，第二终端采集第三运动数据，所述第三运动数据包括第二物体第一部位运动的加速度数据和角速度数据。

步骤206，所述第二终端采集第四运动数据，所述第四运动数据包括第二物体的第二部位运动的加速度数据和角速度数据。

步骤207，所述第二终端分别根据所述第三运动数据和第四运动数据获取对应的第三位置参数和第四位置参数。

步骤208，所述第二终端将所述第三位置参数和所述第四位置参数发送给所述第一终端。

步骤209，所述第一终端将所述第一位置参数、第二位置参数、第三位置参数和第四位置参数根据时间进行同步后发送给服务器。

由于当前处于离线模式下，因此需要将采集到的各个位置参数数据进行同步后发送给服务器进行处理。

步骤210，所述服务器根据所述第一位置参数、第二位置参数、第三位置参数和第四位置参数对所述第一物体和第二物体的运动状态进行检测，输出第一检测结果信息和第二检测结果信息或者将所述第一检测结果信息和第二检测结果信息融合处理成第三检测结果信息。

具体的，服务器根据第一位置参数和第二位置参数确定第一物体的运动参数数据；根据一段时间内所述运动参数的变化判断出运动类型数据；根据运动类型数据和运动参数数据获取第一物体所附着的物体的运动量数据和运动表现数据；查询运动类型数据对应的标准运动指标数据；将运动量数据与运动表现数据与标准运动指标数据进行比对,生成比对结果信息。

例如，在日常活动的离线工作模式下，根据大腿与重力方向的角度以及小腿与重力方向的角度能够得到髋关节角度和膝关节角度等运动参数。根据一段时间内所述运动参数的变化判断出运动类型，运动类型包括：站立、行走、上下楼梯、骑车等。根据运动类型数据能够对运动数据进行分类统计和分析，得到运动量数据，如步数、活动时间、行走速度、消耗卡路里等，以及运动表现数据，如步态对称性指标、步态异常指标等。每种运动类型对应有标准运动指标数据，通过运动类型数据能够查询到对应的标准运动指标数据，包括标准运动量指标和标准运动表现指标。将运动量数据与标准运动量指标数据进行对比，得到对比结果，如步数、有效活动时间是否达到推荐值，活动量是否合适。将运动表现数据与标准运动表现指标数据进行比对，得到比对结果，如行走步态是否正常等。可以将比对结果发送到用户的手机等终端进行显示，使用户可以随时了解到自身运动情况。

另外，第一终端根据一段时间内第一位置参数的变化对第一物体的运动状态进行检测，当检测结果信息为有效动作结果信息时，输出有效动作对应的有效动作标识，并保存第一位置参数和第二位置参数；当检测结果信息为无效动作结果信息时，输出无效动作对应的无效动作标识，并删除第一位置参数和第二位置参数；当检测结果信息为休眠信息时，输出对应的休眠标识。

具体地，第一终端在进行数据处理时，首先判断运动数据是否为有效动作数据，如果为有效动作数据则保存；如果为无效动作数据，例如，在一段时间内大腿和垂直方向的夹角始终为九十度左右，说明使用者是在坐或者躺的姿态，这些姿态属于无效动作，不需要记录运动数据，则删除无效动作数据；如果为休眠状态，则通过休眠标识来提示用户，终端已进入休眠状态。本实施例中各步骤的具体实现过程与实施例一相同，此处不再赘述。

本实施例中的方法可以应用到医疗领域，患者在进行腿部术后康复时，终端采集患者全天运动数据，按运动类型统计数据，对运动情况进行总结，计算运动量和运动表现指标，进行步态分析(对称性指标，步态异常指标)，将患者的运动数据与健康人的运动数据进行比对，得到比对结果信息，比对结果信息除了可以发送到患者的手机上之外，还可以发送到主治医生的手机上或者患者亲友的手机上，从而评估患者的康复情况。

本发明实施例提供的运动数据检测方法，终端采集物体运动部位的加速度数据和角速度数据,获取物体运动部位的位置参数,服务器通过物体运动部位的位置参数对运动物体的运动状态进行检测。本发明提供的方法能够通过物体运动部位的位置参数来获取物体运动姿态信息，从而实现物体运动量和运动表现的评估。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的运动数据检测装置的示意图。如图3所示，该装置包括：第一采集单元31、第二采集单元32、处理单元33和发送单元34。

第一采集单元31，用于采集第一运动数据，第一运动数据包括第一物体的第一部位运动的加速度数据和角速度数据；

第二采集单元32，用于采集第二运动数据，第二运动数据包括第一物体的第二部位运动的加速度数据和角速度数据；

处理单元33，用于分别根据第一运动数据和第二运动数据计算对应的第一位置参数和第二位置参数；

发送单元34，用于将第一位置参数和第二位置参数发送给服务器，以使服务器根据第一位置参数和第二位置参数对第一物体的运动状态进行检测，输出第一检测结果信息。

本实施例中运动数据检测装置的各单元的具体工作过程与实施例一相同，此处不再赘述。

本实施例中的装置可以应用到医疗领域，患者在进行腿部术后康复时，采集患者全天运动数据，按运动类型统计数据，对运动情况进行总结，计算运动量和运动表现指标，进行步态分析(对称性指标，步态异常指标)，将患者的运动数据与健康人的运动数据进行比对，得到比对结果信息，比对结果信息除了可以发送到患者的手机上之外，还可以发送到主治医生的手机上或者患者亲友的手机上，从而评估患者的康复情况。

本发明实施例提供的运动数据检测装置，采集物体运动部位的加速度数据和角速度数据,获取物体运动部位的位置参数,服务器通过物体运动部位的位置参数对运动物体的运动状态进行检测。本发明提供的装置能够通过物体运动部位的位置参数来获取物体运动姿态信息，从而实现物体运动表现的评估。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的运动数据检测系统的示意图。如图4所示，该系统包括第一终端41和服务器42。

第一终端41分别采集第一运动数据和第二运动数据，第一运动数据包括第一物体的第一部位运动的加速度数据和角速度数据；第二运动数据包括第一物体的第二部位运动的加速度数据和角速度数据；第一终端41分别根据第一运动数据和第二运动数据获取对应的第一位置参数和第二位置参数；第一终端41将第一位置参数和第二位置参数发送给服务器42；服务器42根据第一位置参数和第二位置参数对第一物体的运动状态进行检测，输出第一检测结果信息。

可选地，本实施例中的系统还包括第二终端43，在实时工作模式下，第二终端43分别采集第三运动数据和第四运动数据，第三运动数据包括第二物体第一部位运动的加速度数据和角速度数据；第四运动数据包括第二物体的第二部位运动的加速度数据和角速度数据；第二终端43分别根据第三运动数据和第四运动数据获取对应的第三位置参数和第四位置参数；第二终端43将第三位置参数和第四位置参数发送给服务器42；服务器42根据第三位置参数和第四位置参数对第二物体的运动状态进行检测，输出第二检测结果信息。

在离线工作模式下，第二终端43采集第三运动数据，第三运动数据包括第二物体第一部位运动的加速度数据和角速度数据；第二终端43采集第四运动数据，第四运动数据包括第二物体的第二部位运动的加速度数据和角速度数据；第二终端43分别根据第三运动数据和第四运动数据获取对应的第三位置参数和第四位置参数；第二终端43将第三位置参数和第四位置参数发送给第一终端41；第一终端41将第一位置参数、第二位置参数、第三位置参数和第四位置参数根据时间进行同步后发送给服务器42；服务器42根据第一位置参数、第二位置参数、第三位置参数和第四位置参数对第一物体和第二物体的运动状态进行检测，输出第一检测结果信息和第二检测结果信息，或者将所述第一检测结果信息和第二检测结果信息融合处理成的第三检测结果信息。

本实施例中的系统可以应用到医疗领域，患者在进行腿部术后康复时，采集患者全天运动数据，按运动类型统计数据，对运动情况进行总结，计算运动量和运动表现指标，进行步态分析(对称性指标，步态异常指标)，将患者的运动数据与健康人的运动数据进行比对，得到比对结果信息，比对结果信息除了可以发送到患者的手机上之外，还可以发送到主治医生的手机上或者患者亲友的手机上，从而评估患者的康复情况。

患者还可以利用该终端开展康复操训练，通过手机连接终端。终端采集患者康复操训练运动数据，对运动情况进行总结，计算运动量和运动表现指标，进行运动分析(动作幅度、稳定性等)，将患者的运动参数与康复操标准动作参数进行对比，得到对比结果信息，对比结果信息除了在患者手机上显示之外，还可以发送到数据服务器、主治医生的手机上或者亲友的手机上，从而记录和评估患者的康复情况。

本发明实施例提供的运动数据检测系统，终端采集物体运动部位的加速度数据和角速度数据,获取物体运动部位的位置参数,服务器通过物体运动部位的位置参数对运动物体的运动状态进行检测。本发明提供的系统能够通过物体运动部位的位置参数来获取物体运动姿态信息，从而实现物体运动表现的评估。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。包括但不限于，本发明默认为实时工作模式/离线工作模式，在接收第一指令后切换到离线工作模式/实时工作模式的替换就属于上述的等同替换、修改。