一种儿童跑步姿态纠正训练系统的制作方法

本发明涉及计算机辅助技术领域，涉及一种运动姿态纠正训练系统，特别是涉及一种针对儿童跑步姿态不准确的跑步姿态纠正训练系统。

背景技术：

运动不但可以强健体魄，拓展个人兴趣爱好，而且还可以发展人体的运动协调能力，促进身体肌肉骨骼的发育，以及头脑的发育。儿童运动协调能力的发展贯穿儿童运动能力发展的始终，它不仅受到儿童神经发育成熟的限制，也对儿童神经、肌肉和骨骼的发育有着重要的促进作用，并能够促进儿童语言、智力和情感等能力的发展，因此家长们都很重视培养儿童运动的兴趣，但是较少关注儿童运动姿势的正确性，以及适合儿童自身运动的规律。另外，不是所有人都能够请专职教练进行培训，或者转职教练也不一定就能掌握适合每个儿童的正确运动姿势，而运动姿势的正确，不但能够减少运动创伤，而且还能够提高个人运动的潜能，发挥个人运动潜力。跑步是一种既可以不受场地限制，又可以起到良好效果的运动锻炼方式。正确的跑步姿势不但可以起到良好的锻炼效果，而且还可以减少运动创伤。在现实生活中，不但儿童无法掌握正确的跑步姿势，就是大部分成年人也不知道什么是正确的跑步姿势。因此掌握正确的跑步姿势，特别是在儿童时期就能掌握正确的跑步姿势，对于儿童的成长非常重要。

现有技术中，人们对此进行了形式各样的相关研究。例如cn104052518a，申请人为深圳奇沃智联科技有限公司，发明名称为具有行踪及动作测定及管理功能的随身穿戴表件的发明专利申请，公开了一种具有行踪及动作测定和管理功能的手表，其主要包括表体，包含一个盒体用于安装表体相关装置，以及一个连接盒体的带体，其中带体的两端具有相连接的装置，一个动作姿态传感器，用于得到使用者的方位和姿势，一个gps定位器，用于定位穿戴装置使用者的位置，利用gps数据处理单元以及动作姿势运算单元可以了解穿戴者的行踪和动作，一个数据传输和显示区块连接gps处理单元、动作姿势运算单元、以及影音区块，将所测得的信息输送到必要的位置，并应使用者的要求予以显示。由此可知，所述穿戴设备能够对儿童运动姿态进行测定和定位，并根据儿童的姿态异常发出警示信息，但是所述设备并不能对儿童运动姿势进行纠正和训练。

cn104687653a，申请人为广东小天才科技有限公司，发明名称为一种督促儿童运动的方法、装置、手环、及系统的发明专利申请公开了一种督促儿童运动的装置和方法，其主要包括可穿戴设备获取儿童成长指标，将儿童成长指标与儿童标准指标进行对比，得到比较结果，根据结果发布运动任务，通过可穿戴设备中的动作传感器检测动作信息，以确定发布的运动任务完成，若任务完成，启动可穿戴设备中的近距离通信装置，通过近距离通信装置向与所述穿戴设备绑定的终端发送预设控制指令，实现可穿戴设备对智能终端的控制。如果比较结果大于设定的阈值，得到儿童不合格的指标，根据儿童成长不合格指标发布对应的运动任务，如果比较结果小于预设的阈值，得到儿童成长合格指标，则发布均衡发展运动任务。由此可见，运动促进方法仅仅是通过将电子产品的使用与儿童的运动情况结合起来，特别是将电子游戏等电子娱乐项目作为运动的奖励措施，来激励儿童参与运动的兴趣，但是所述发明并没有涉及对儿童运动姿势的纠正，无法解决纠正儿童运动姿势不准确的问题。

cn105303183a，申请人为南京邮电大学，发明名称为一种基于穿戴设备的儿童姿态识别分析系统和方法的发明专利，公开了一种可对儿童姿态进行分析的可穿戴设备，主要包括首先采集佩戴者的基本动作数据，对数据进行分析，提取佩戴者的不同基本运动姿态的特征，并设置特征区域，然后实时监控佩戴者的实时动作姿态，对姿态数据进行特征区域匹配，最后对匹配结果进行匹配后的处理，运用匹配成功的概率，去判断当前佩戴者的运动姿态和稳定状态，若动作匹配成功稳定，继续监听，若匹配成功不稳定状态，当不稳定状态超出设定的稳定界值时，调用通信模块，发出提醒警报，当匹配概率低于警报界值时不成功，则发出安全异常警报。由此可知，所述发明的主要目的是对儿童运动姿态进行识别和分析，从而对儿童运动异常进行报警和保护，但是所述发明依然没有设计对于儿童运动姿态不规范进行纠正和训练的问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本申请提出了一种针对儿童跑步姿态进行纠正的跑步姿态纠正训练系统，包括：

信息采集模块，用于采集数据信息；

通信模块，用于模块之间和系统与外部的数据通信传输；

数据存储模块，用于存储信息采集模块采集的数据信息以及其他信息，包括儿童基本信息、运动实时信息以及标准运动姿态信息的数据；

数据处理模块，用于获取运动姿态数据，并将运动姿态数据与标准运动姿态数据进行比对，并且产生运动姿态纠正信息；

运动姿态控制模块，用于获取运动姿态纠正信息，并发出纠正指令。

信息采集模块包括初始信息采集子模块和实时运动信息采集子模块，

初始信息采集子模块，用于采集儿童身体状况的基本信息，

实时运动信息采集子模块，用于采集儿童运动的实时信息。

数据处理模块，包括运动姿态生成子模块、标准运动姿态子模块和运动姿态数据参数比对子模块，

运动姿态生成子模块，用于根据儿童实时运动的数据信息，对运动状态进行分析和模拟，

标准运动姿态子模块，用于根据儿童的基本信息和运动项目给出儿童的标准运动姿态数据，

运动姿态数据参数比对子模块，用于将实时检测到的儿童运动姿态数据与针对所述儿童的标准运动姿态数据进行比对，然后产生运动姿态纠正信息，并将信息传输给运动姿态控制模块。

运动姿态控制模块，包括图像显示子模块和音响控制子模块，

图像显示子模块，用于显示儿童当前运动姿态图像和针对所述儿童的标准的运动姿态图像，

音响控制子模块，用于将纠正指令的音频信息传输给音响设备。

优选地，所述初始信息采集子模块中，初始信息包括儿童年龄、身高、体重以及图像等个人信息，信息录入方式包括手动输入以及图像识别等信息录入手段。

优选地，所述实时运动信息采集子模块，可以利用三维信息捕捉技术对目标对象的动作进行捕捉，包括设置在目标对象周围多方位的摄像设备，可以对目标对象运动的姿态进行多角度摄像，并将图像数据传输到数据处理模块，然后由数据处理模块对图像数据进行分析并给出目标对象实时运动的模拟图像。

优选地，所述实时运动信息采集子模块还包括运动传感器，例如可以包括设置在脚部的运动传感器，可以对目标对象重力加速度进行分析。

优选地，所述通信子模块，包括有线或无线的通信方式，用于建立各个模块之间以及模块内部各部分之间的数据传输。

优选地，所述数据存储模块，用于存储预设的以及实时测量或过程中生成的各类数据。

优选地，所述运动姿态生成子模块，可以对三维信息采集系统采集到的图像或其他数据参数进行分析，并给出模拟的运动姿态，并将模拟运动姿态的图像数据传输给运动姿态控制模块。

优选地，三维信息采集系统可以采用有源跟踪三维信息采集系统或电磁捕捉三维信息采集系统。

优选地，所述标准运动姿态子模块为根据儿童年龄、身高、体重以及骨骼发育情况等，并结合不同的运动推荐给出的最佳儿童运动姿态数据参数，并生成最佳运动姿态的图像，然后将图像数据传输给运动姿态控制模块。

优选地，所述运动姿态数据比对子模块用于将运动姿态生成子模块中采集到的运动数据参数与标准运动姿态子模块给出的推荐运动数据参数进行比对，并给出适合的纠正参数信息，然后将纠正参数信息转换成音频数据，并传送给运动姿态控制模块。

优选地，所述运动姿态数据比对子模块可以生成从模拟运动姿态到标准运动姿态的分解图像，并在需要的时候，可以将图像数据传输给运动姿态控制模块，从而能够让儿童更容易纠正错误动作。

优选地，所述图像控制子模块包括多个投影设备，用于将接收到的视频图像数据投影到预定区域，从而让目标对象能够清楚地感受到。

优选地，所述目标区域包括三维立体图像，或者投影到墙壁或屏幕上的图像。

优选地，所述音响控制子模块包括音箱，用于将接收到的音频数据播放。

优选地，所述运动场所包括跑步机等运动设施。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明的儿童运动姿态纠正训练系统的示意性结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图1对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解，此处所描述的实施例仅仅是用于解释本发明，并不是用于限制本发明。有关领域的普通技术人员在不背离本发明精神的情况下所做的各种变化和变形，都在本发明的独立权利要求和从属权利要求的范围内。

本发明的对儿童跑步姿态进行纠正的跑步姿态纠正训练系统，包括信息采集模块，所述模块包括初始信息采集子模块和实时运动信息采集子模块。

其中初始信息采集子模块，用于采集儿童身体状况的基本信息。例如儿童的性别、年龄，身高和体重等基本的身体状况参数信息。身体状况的基本信息主要用于对儿童运动机能做出初步的评估，并在调整儿童跑步运动姿态时，据此对儿童的跑步运动姿态进行调节参考。此外，上述信息还可以包括儿童的基本形体信息，如骨骼发育情况和跑步习惯等。上述信息可以由用户通过测量人工输入，其中儿童跑步习惯和形体信息可以通过上传照片和跑步视频输入。上述照片或视频可以由摄像设备拍摄，所述摄像设备包括手机、照相机、摄像机或其它视频和照片拍摄设备。

用户实时运动信息采集子模块，用于采集儿童运动的实时信息。优选地，所述实时运动信息采集子模块，可以利用三维信息捕捉技术对目标对象的动作进行捕捉。优选地，三维信息采集系统可以采用有源跟踪三维信息采集系统或电磁捕捉三维信息采集系统。上述采集主要在室内进行，例如儿童可以在一定室内范围内原地跑步、绕圈跑步或者在包括跑步机等室内跑步装置上进行跑步运动。

为了对目标对象的跑步姿态进行捕捉，可以在目标对象周围设置多方位的摄像设备，上述设备可以对目标对象运动的姿态进行多角度摄像，并将图像数据传输到数据处理模块，然后由数据处理模块对图像数据进行分析并给出目标对象实时运动的模拟图像。优选地，所述实时运动信息采集子模块还可以包括运动传感器等穿戴设备，例如上述设备可以包括设置在腿部或脚部的运动传感器，上述传感器可以对目标对象重力加速度进行测量，并将上述数据传输给数据处理模块，从而获得儿童实时运动的信息。

通信模块，用于系统的数据传输。具体地用于建立各个模块之间以及模块内部各部分之间的数据传输。优选地，所述通信模块采用无线通信方式、有线通信方式或者有线通信和无线通信混合的方式传递数据。所述有线或无线的通信部件可以采用任何能够满足通信需要的市售的通信设备和装置。

数据存储模块，用于存储包括儿童基本信息、运动实时信息以及标准运动姿态信息的数据。

优选地，所述数据存储模块，用于存储预设的以及实时测量或过程中生成的各类数据。数据存储模块可以为任何能够存储数据的设备和装置，如计算机硬盘或任何即插即用的数据存储设备等装置。

数据处理模块，用于对采集的数据进行分析处理，获得适合所述儿童的跑步姿态调整方案，并据此发出纠正和控制指令，纠正和调整儿童的跑步运动姿势。包括运动姿态生成子模块、标准运动姿态子模块和运动姿态信息比对子模块。运动姿态生成子模块，用于根据儿童实时运动的数据信息，对儿童运动状态进行分析和模拟。运动姿态生成子模块用于处理来自三维信息采集系统和运动传感器传输的数据，并据此生成各种运动姿态指标参数，优选地还用于形成儿童跑步运动状态的模拟图像。所述跑步运动状态指标参数包括：身体的整体姿态、头部的位置、肩部的位置、手臂的姿势和摆动幅度、大腿和小腿的摆动、腰部的运动、脚掌着地的姿态等参数。系统会对儿童跑步的图像进行分析，获得上述指标参数，并将此作为数据分析和比对的基础，同时还可以结合上述指标参数形成儿童跑步的模拟图像。

标准运动姿态子模块用于根据儿童的基本信息和运动项目给出儿童的标准运动姿态数据。优选地，所述标准运动姿态子模块为根据儿童年龄、身高、体重以及骨骼发育情况等，并结合不同的运动推荐给出的最佳儿童运动姿态数据参数，并生成最佳运动姿态的图像，然后将上述数据传输给运动姿态比对子模块。

运动姿态信息比对子模块，用于将实时检测到的儿童运动姿态数据与针对所述儿童的标准运动姿态数据进行比对，然后产生运动姿态纠正信息，并将信息传输给运动姿态控制模块。

优选地，所述运动姿态数据比对子模块用于将运动姿态生成子模块中采集到的运动数据参数与标准运动姿态子模块给出的推荐运动数据参数进行比对，并给出适合的纠正参数信息，然后将纠正参数信息转换成视频和音频数据以及控制指令，并传送给运动姿态控制模块。

优选地，所述运动姿态数据比对子模块可以生成从模拟运动姿态到标准运动姿态的分解图像，并在需要的时候，可以将图像数据传输给运动姿态控制模块，从而能够让儿童更容易纠正错误动作。

优选地，所述运动姿态生成子模块，可以对三维信息采集系统采集到的图像或其他数据参数进行分析，并给出模拟的运动姿态，并将模拟运动姿态的图像数据传输给运动姿态控制模块。

运动姿态控制模块，包括图像显示子模块和音响控制子模块，图像显示子模块，用于显示儿童当前运动姿态图像和针对所述儿童的标准的运动姿态图像。音响控制子模块，用于将纠正指令的音频信息传输给音响设备。

优选地，所述图像控制子模块包括设置在室内的多个投影设备，所述投影设备用于将接收到的视频图像数据投影到儿童便于观看的目标区域。在所述区域中，儿童能够清楚地看到适合自己的标准跑步姿势的图像，从而能够让儿童更容易地纠正自身的跑步姿势。

优选地，在室内固定式跑步设备，如跑步机上跑步的情况下，投射到儿童面部前方的目标区域的图像包括在儿童面部前方投射的三维立体图像，所述图像能够以慢动作播放，让儿童更容易看清标准的跑步图像，从而对自身的跑步姿势进行调整。优选地，可以将儿童跑步的实时图像与通过数据处理获得的儿童跑步运动的标准图像间隔式投射，或者根据儿童自身的声音命令有选择性地投射。优选地，所述投射的三维图像可以从不同的角度投射到儿童前方，用于让儿童清楚地从不同的角度看到自身跑步姿势的缺点和正确跑步姿势。优选地，所述图像也包括投影到墙壁或屏幕上的平面图像。

优选地，所述投影设备包含可以播放视频图像的各种可穿戴设备，例如能够播放图像的vr眼镜和头盔。例如儿童在室外跑步时，佩戴在身上的多个运动传感器能够将儿童运动的各种信息发送到数据存储和数据处理模块，同时能够将运动姿态控制模块发送的图像或音频信息通过视频和音频装置播放出来，从而能够实时指导儿童的跑步运动。

优选地，所述音响控制子模块包括音箱，用于将接收到的音频数据进行播放。例如，音响控制子模块能够将纠正跑步运动姿态的声音指令播放，从而能够让儿童在跑步的过程中及时纠正跑步运动姿势。优选地，声音指令最好和视频图像结合，从而让儿童更容易纠正自己的跑步姿势。

优选地，所述系统能够在儿童跑步过程中，对跑步姿势进行实时的动态调整，直到儿童的跑步姿势达到预定的指标为止。

优选地，在跑步的过程中，也可以播放儿童喜欢的音乐等娱乐性内容，从而让儿童在轻松愉快的环境中跑步和纠正。

以上介绍了本发明的较佳实施方式，旨在使得本发明的精神更加清楚和便于理解，并不是为了限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的更新、替换、改进，均应包含在本发明所附的权利要求概况的保护范围之内。