用于识别和特征化运动动作的系统和方法
【专利说明】用于识别和特征化运动动作的系统和方法
[0001] 相关专利申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年3月7日提交的序号为61/774,050的美国临时专利申请和 于2013年7月1日提交的序号为13/932,899的美国专利申请（运两个专利的名称均为 "用于测量极限运动技巧的方法与装置"）的优先权，前述专利申请的全部公开内容全部引 入本文作为参考。
[0003] 本申请设及于2012年9月12日提交的序号为13/612, 470、专利名称为"使用模 糊逻辑确定运动员跳跃动作的方法与装置"的美国专利申请，特此将其公开内容并入本文 作为参考。
【背景技术】
[0004] 极限运动（也称为"极限体育运动"或"冒险运动"）的普及性正在稳步增长。特 别是，滑雪板、滑板、自由式滑雪、冲浪、跳伞、翼装飞行、自行车越野及其他一些极限运动正 在成为（或者目前已经成为）主流运动。各种媒体组织越来越关注此类运动，其中某些竞 赛（如X-Games)专口致力各种极限运动。 阳0化]在很多传统运动中，使用客观方法如分数（例如，棒球运动中的跑垒次数或得分） 或时间（例如，赛跑者或下坡滑雪者越过终点线的时间）对比赛进行测量与评判。相比 而言，在很多极限运动中，运动员却通过表演跳跃、空翻、旋转等诸如此类的运动动作（例 如"技巧"）进行比赛。例如，有关滑雪常用技巧的描述，可访问http://en.wikipedia. org/w;Lki/List_of_snowboa;rd_t;ricks;有关滑板常用技巧的描述，可访问 skateboardingtrickslist.com〇
[0006] 极限运动中的很多运动动作都很复杂，而且表演极其迅速。相应地，通常基于各种 主观因素（包括某一特殊运动动作的难度或美感的个人感受）由（裁判与观众）对极限运 动比赛中表演的运动动作进行评判。运种做法通常在识别不同的运动动作W及在比赛中判 断或评定此类动作时导致出现问题。例如，在高台滑雪比赛中，跳跃者的动作非常快，W致 于观众无法判断其表演的旋转或空翻的数目。
[0007] 一些常规系统试图用惯性传感器测量快速旋转。通常运类测量都相对于传感器 轴，但是也可W与绝对轴相关。然而，此类常规系统并不能实施运动参与者与观众易于理解 的传感器测量。常规系统并不能自动识别与测量极限运动"技巧"，因此并不适用于极限运 动参与者专用的实际比赛、排行榜、社交网络。本发明实施例能够解决运些及其他问题。
【发明内容】
[0008] 通过使用传感器数据，本发明实施例有助于识别由表演者和/或其体育器材表演 的运动动作。此外，各种实施例有助于极限运动的裁判和观众基于客观的经验数据评判运 动动作。
[0009] 根据本发明一个实施例的计算机实现方法包括通过计算机系统接收与表演者在 某个时间段内表演的动作相关的感器数据；通过计算机系统并且基于所述传感器数据确定 多个运动特征；基于所述多个运动特征识别与表演者在所述时间段内表演的动作相关的运 动动作；
[0010] 本发明另个一个实施例包括接收与表演者在某个时间段内表演的动作相关的感 器数据；基于所述传感器数据确定多个运动特征；基于所述多个运动特征识别与表演者在 所述时间段内表演的动作相关的运动动作；
[0011] 本发明包括能够实施运些方法的方法与装置，其中包括实施运些方法的数据处理 系统，W及含有在数据处理系统上执行时可促使系统实施运些方法的指令的计算机可读介 质。
[0012] 根据下述附图与【具体实施方式】，本发明的其他特征是显而易见的。
【附图说明】
[0013] 根据下文【具体实施方式】与权利要求书并结合下列示意图，将能更全面地理解某些 实施例。
[0014] 图1和图IA为根据各种实施例表不不例性流程的流程图。
[0015] 图2为根据各种实施例的示例性方框图。
[0016] 图3、4、5、6A、她和7为根据本发明各个方面的示例图。
【具体实施方式】
[0017] 下列描述与附图只是用来说明本发明，并非用来限制本发明。为了便于对本发明 的全面理解，描述了很多具体细节。然而，在某些情况下，为了避免混淆本发明的技术内容， 并未对公知或常规细节加W描述。在本发明所称一个实施例或实施例不一定指相同的实施 例；当然，此类称谓至少指一个实施例。
[0018] 本说明书中所称"一个实施例"或"实施例"是指可包含于本发明至少一个实施例 中的特定特性、结构或特征。在本说明书中不同地方出现的"在一个实施例中"并非均指同 一个实施例，也不是与其他实施例互相排斥的单独或可选实施例。此外，在本说明书中描述 的一些特性可能在一些实施例中显示而在其他实施例中并未显示。同样地，本说明书描述 的各种要求可能在一些实施例中有要求而在其他实施例中并未要求。
[0019] 在此所述方法之要素的组合和/或子集可采用任何合适的次序并结合任何合适 的系统、设备和/或流程实施。在此所述之方法可W任何方式（如通过在一个或多个计算 机系统上运行的软件）实施。所述软件可包括储存在有形的计算机可读介质（如计算机系 统的存储器）的计算机可读指令，并可由一个或多个处理器执行，W实施各种实施例对应 的方法。
[0020] 图1描绘了根据本发明各实施例的示例性流程。在图1中，方法100包括接收与 表演者在某个时间段内表演的动作相关的传感器数据（105)并基于传感器数据确定动作 特征（110)。方法100进一步包括接收与运动动作定义相关的输入（115)，将一个或多个运 动特征与所述定义关联（120)，并将运动动作定义及相关的运动特征储存到数据库（125)。 方法100进一步包括基于确定的运动特征识别一个或多个运动动作（130)，判定已确定运 动特征和与已识别运动动作相关的运动特征之间的相似度（135)，并且当相似度低于某个 预定阔值时产生告警（140)。方法100还包括把与运动动作相关的信息和运动动作视频进 行综合或者将此等信息叠加到运动动作视频上（145)。可通过在计算机系统中运行的软件 (如图2所示的示例性计算机系统200) (W任何想要的次序部分或全部）实现方法100的 各个步骤。
[0021] 本发明实施例可从任何数量与型号的传感器（如加速计、巧螺仪、磁力仪、霍尔效 应传感器、全球定位系统、超声波传感器与光学传感器及其组合）直接或间接接收传感器 数据（105)。来自不同传感器的信息可一起使用或单独使用，W确定表演者和/或表演者器 材的各种运动特征。在本文中，表演运动动作的"表演者"可指任何人（例如，滑雪者、滑板 者、骑车者、潜水者、运动员等）及与人相关或者由人操控的体育器材。此类体育器材可包 括，例如，交通工具（如自行车、船、汽车、摩托车等）、滑板、雪橋、滑雪板、降落伞及其他器 材或设备。
[0022] 例如，霍尔效应传感器可用于监测特技自行车运动员在跳跃之前、跳跃期间及跳 跃之后的车轮速度，而来自一套加速计和巧螺仪的数据则可监测自行车运动员表演的空翻 与旋转，另一套加速计和巧螺仪则可监测自行车本身的空翻与旋转。其他传感器，如光学传 感器（如，接近传感器）或全球定位系统可用于帮助确定表演者与地面、斜坡、其他表演者 及其他物体相对的位置。各种实施例可利用来自嵌入或附着于表演者衣服、皮肤、器材或周 边环境（如，表演者用来表演跳跃的斜坡）的传感器的数据。可采用任何合适的方式（如， 从与表演者和/或表演者器材连接的数据采集系统W无线方式）接收传感器数据。利用编 号为13/612,470的美国专利申请中描述的模糊逻辑通过监测与分析特征标记识别与测量 跳跃动作，即可确定表演动作或"技巧"时的时间间隔，该专利申请的内容并入本文作为参 考。例如，图7比较了在滑板运动员表演动作期间由连接在滑板上的设备记录的加速计与 巧螺仪传感器的信号。为了帮助分离所述信号，加速计定额被提高至1000毫伽（mili-g)。 图7表示尽管由于滑板振动造成加速计信号的噪声很大，但是巧螺仪信号与技巧表演期间 的相关性要好得多。
[0023] 本发明实施例在基于客观数据识别与特征化极限运动的运动动作方面特别有效。 此外，各种实施例可用于各种其他体育运动和活动，如棒球、篮球、曲棍球、足球和橄揽球。 例如，本发明实施例可被配置成接收来自与棒球运动员的球棒连接的传感器的数据W及来 自与运动员的制服连接和/或嵌入棒球的传感器的数据。在一个此种实施例中，可向各种 用户，如棒球运动的观众或设法优化挥棒动作的训练员，提供有关运动员击球的信息，如运 动员挥棒的角度、球棒的速度及击球的力度。如下详述，此类信息可与击球运动员的视频一 起提供（向观众播放视频时准实时提供或者作为击球重放的一部分提供）。W运种方式，本 发明实施例可提供相关信息，W增强观众身临其境的体验（例如，显示从420英尺本垒打向 棒球施加的力）W及帮助运动员、训练员和