一种具备呼吸采集及提示功能的舞蹈动作捕捉系统的制作方法

本发明涉及舞蹈教育领域，具体地，涉及一种具备呼吸采集及提示功能的舞蹈动作捕捉系统。

背景技术：

气息的把控是舞蹈教育中的重点和难点，任课老师难以根据不同学员自身的肺活量等生理参数进行呼吸动作的教学，呼气和吸气的运用和掌握强度完全依赖任课老师自身的经验，无法实现共性化的呼吸动作建议以及个性化的呼吸动作的调整。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种具备呼吸采集及提示功能的舞蹈动作捕捉系统，该系统实现共性化的呼吸动作建议以及个性化的呼吸动作的调整。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种具备呼吸采集及提示功能的舞蹈动作捕捉系统，包括：运动关节传感器部件、呼吸采集部件、呼吸提示部件、传感器信号汇总处理部件以及处理器部件；其中：

所述运动关节传感器部件，采集每个关节轴运动原始数据并传递给传感器信号汇总处理部件；

所述呼吸采集部件采用至少一片压电薄膜式传感器，贴于舞者的胸部，通过胸部形变转换成电信号从而采集舞者当前呼吸情况，并发送至处理器部件；

所述呼吸提示部件固定在舞者头部，并与处理器部件连接，通过语音和/或视觉方式对舞者进行呼气和吸气动作的提示；

所述传感器信号汇总处理部件将若干运动关节传感器部件采集的关节轴运动原始数据进行汇总并进行数据处理后发送至处理器部件；

所述处理器部件采集各关节轴运动原始数据并解算出舞者四肢的空间位姿，根据用户提前输入的身体指标，在不同的空间位姿状态给出相对应的建议呼吸发送至呼吸提示部件，通过呼吸提示部件进行呼吸动作提示；同时，将建议呼吸与舞者当前呼吸情况进行比对，给出实际呼吸与建议呼吸之间的差异并向用户指明。

优选地，所述运动关节传感器部件固定在舞者的肢体上，至少包括重力加速度计、陀螺仪和地磁传感器，提供9轴惯性参数；通过重力加速度计、陀螺仪和地磁传感器解算出舞者肢体的关节角度、速度、加速度、角加速度原始数据，所述原始数据至少覆盖人体的肩关节、肘关节、腕关节、髋关节、膝关节和踝关节的运动参数，形成每个关节轴运动原始数据。

优选地，每一个运动关节传感器部件均包含一个传感器信号处理器，所述信号处理器将采集的关节轴运动原始数据数字化后传递给传感器信号汇总处理部件。

优选地，所述传感器信号汇总处理部件通过有线或无线的形式获取关节轴运动原始数据并进行汇总，然后通过有线或无线的形式将汇总的关节轴运动原始数据进行编码及处理后传递给处理器部件。

优选地，所述传感器信号汇总处理部件对数据进行处理的方式包括：数字信号滤波、数字信号放大、关节参数归一化以及多自由度肢体关节角度值解算，并将处理后的数据按照时间序列的方式进行传输。

优选地，所述呼吸提示部件采用不同频率和/或不同音强进行呼气和吸气的语音提示；和/或

所述呼吸提示部件采用不同颜色和/或不同光强，通过led、oled、lcd视觉显示方式进行呼气和吸气的视觉提示。

优选地，提示的内容包括呼吸运动的幅度和呼吸运动的节律。

优选地，所述运动关节传感器部件、呼吸采集部件、呼吸提示部件、传感器信号汇总处理部件以及处理器部件中的任意一种或多种通过嵌入蓄电池或通过有线形式进行工作电能的传递。

优选地，所述处理器部件连接有显示终端，所述实际呼吸与建议呼吸之间的差异通过显示终端呈献给用户。

优选地，舞蹈动作捕捉系统还包括背带连接部件，所述背带连接部件将运动关节传感器部件、呼吸采集部件、呼吸提示部件、传感器信号汇总处理部件和处理器部件固定在舞者身体上。

优选地，所述背带连接部件采用弹性织物制备，并至少覆盖舞者的头部、胸部和四肢。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

本发明结构简单，操作便捷，第一时间将舞者的舞蹈动作和呼吸动作进行采集，并根据用户的生理指标及当前的舞蹈动作进行呼吸的提示，不仅可以让用户直观的了解自身呼吸与舞蹈动作的时间关联情况，也可以给出最优化的呼吸动作建议，便于用户更好的把控舞蹈过程中的气息控制，具有很好的实用价值和商业前景。本发明具有很好的操作性和通用性，具有广泛推广意义。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一优选实施例的结构示意图；

图中：01-背带连接部件，02-运动关节传感器部件，03-呼吸采集部件，04-呼吸提示部件，05-传感器信号汇总处理部件，06-处理器部件；

图2为本发明一优选实施例的运动关节传感器部件对加速度和俯仰、翻滚和偏摆等姿态进行检测的电路示意图；

图3为本发明一优选实施例的运动关节传感器部件对角加速度进行检测的电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例

本实施例提供了一种具备呼吸采集及提示功能的舞蹈动作捕捉系统，包括：运动关节传感器部件、呼吸采集部件、呼吸提示部件、传感器信号汇总处理部件、处理器部件。其中：

所述运动关节传感器部件，至少包括重力加速度计、陀螺仪和地磁传感器，提供9轴惯性参数，通过有线或无线的形式将每个关节轴运动原始数据传递给传感器信号汇总处理部件；

所述9轴惯性参数包括：3轴加速度计参数、3轴陀螺仪参数、3轴磁力计参数。

所述呼吸采集部件采用至少一片压电薄膜式传感器，贴于人体(舞者)胸部，通过胸部形变转换成电信号从而采集舞者当前呼吸情况，并发送至处理器部件；

所述呼吸提示部件固定在人的(舞者)头部，并通过语音和/或视觉方式对舞者进行呼气和吸气动作的提示；

所述传感器信号汇总处理部件用于将若干关节传感器采集的关节轴运动原始数据进行汇总并进行滤波、放大、归一化等处理；

所述处理器部件通过传感器信号汇总处理部件处理的肢体各关节轴运动原始数据解算出人体(舞者)四肢的空间位姿，并根据用户提前输入的肺活量、心率及平均血氧含量等身体指标，在不同的运动状态(四肢的空间位姿)给出相对应的建议呼吸并发送至呼吸提示部件，通过呼吸提示部件以语音和/或视觉的方式进行呼吸动作提示，并与用户当前的实际呼吸情况(舞者当前呼吸情况)进行比对，给出实际呼吸与建议呼吸之间的差异，最后将差异通过显示终端呈献给用户，促进用户在进行舞蹈动作时的气息把控能力。

进一步地，还包括背带连接部件，所述背带连接部件以弹性织物为材质，将运动关节传感器部件、呼吸采集部件、呼吸提示部件、传感器信号汇总处理部件和处理器部件固定在人的(舞者)肢体上；所述背带连接部件至少覆盖人体的头部、胸部、四肢。

进一步地，所述运动关节传感器部件固定在肢体上，解算出舞者肢体的关节角度、速度、加速度、角加速度等原始数据，至少覆盖人体的肩关节、肘关节、腕关节、髋关节、膝关节和踝关节的运动参数。

更进一步地，所述的运动关节传感器部件包含一个传感器信号处理器，用于采集关节轴运动原始数据数字化后传递给传感器信号汇总处理部件。

进一步地，所述传感器信号汇总处理部件可以通过有线或无线的形式将运动关节传感器采集的原始数据进行汇总，也可以通过有线或无线的形式将汇总的传感器原始数据进行编码并传递给处理器部件。

进一步地，所述传感器信号汇总处理部件处理的方式包括但不限于：数字信号滤波、数字信号放大、关节参数归一化、多自由度肢体关节角度值解算，并将处理好的运动信息按照时间序列的方式进行传输。

进一步地，所述呼吸提示部件通过但不限于不同的频率、不同的音强进行呼气和吸气的语音提示。

更优进一步地，所述的呼吸提示部件可以通过led、oled、lcd等视觉显示的方式下，不同的颜色、不同的光强进行呼气和吸气的视觉提示。

更进一步地，呼吸提示部件可以提示但不限于呼吸运动的幅度和呼吸运动的节律。

进一步地，所述运动关节传感器部件、呼吸采集部件、呼吸提示部件、传感器信号汇总处理部件、处理器部件中的一种或几种可以通过嵌入蓄电池也可以通过有线形式进行工作电能的传递。

下面结合附图对本实施例的技术方案进一步详细描述。

如图1所示，一种具备呼吸采集及提示功能的舞蹈动作捕捉系统，包括：背带连接部件01、运动关节传感器部件02、呼吸采集部件03、呼吸提示部件04、传感器信号汇总处理部件05、处理器部件06。其中：

背带连接部件01以弹性织物为材质，将运动关节传感器部件02、呼吸采集部件03、呼吸提示部件04、传感器信号汇总处理部件05和控制部件固定在人的肢体上。背带连接部件01至少覆盖人体的头部、胸部、四肢；运动关节传感器部件02，至少包括重力加速度计、陀螺仪和地磁传感器，提供9轴惯性参数，通过有线或无线的形式将每个关节轴运动原始数据传递给传感器信号汇总处理部件05；

运动关节传感器部件02固定在肢体上，解算出舞者肢体的关节角度、速度、加速度、角加速度等原始数据，至少覆盖人体的肩关节、肘关节、腕关节、髋关节、膝关节和踝关节的运动参数。运动关节传感器部件02包含一个传感器信号处理器，用于采集关节的运动参数，数字化后传递给传感器信号汇总处理部件05；作为一个优选实施方式，运动关节传感器部件02中的运动状态物理量加速度、俯仰、翻滚和偏摆等姿态信号可以采用如图2所示的传感器ic，使用飞思卡尔fxos8700cq6轴传感器，可以测量x、y、z方向的加速度和地磁信号从而解算出运动关节的加速度和姿态信息，并将数据传递给传感器信号处理器。

作为一个优选实施方式，运动关节传感器部件02中的运动状态物理量角加速度信号可以采用如图3所示的传感器ic，使用飞思卡尔fxas21002c3轴陀螺仪传感器，可以测量x、y、z轴向的角加速度信号，并将数据传递给传感器信号处理器。

作为一个优选实施方式，运动关节传感器部件02中的传感器信号处理器可以采用freescale公司的集成2.4ghz射频的32位处理器mc13224v来实现wifi、蓝牙等无线数据交互。

呼吸采集部件03采用至少一片压电薄膜式传感器，贴于人体胸部，通过胸部形变转换成电信号从而采集人体呼吸情况，作为一个优选实施方式，呼吸采集部件03可以采用hxb-2压电式呼吸传感器，也可以采用美国te公司的dt系列压电薄膜元件或压电薄膜片。

呼吸提示部件04被背带连接部件01固定在人的头部，并通过语音或视觉方式根据用户当前动作状态进行呼和吸动作的提示。呼吸提示部件04可以提示单不限于呼吸运动的幅度和呼吸运动的节律。

作为一个优选实施方式，呼吸提示部件04通过但不限于不同的频率、不同的音强进行呼气和吸气的语音提示。

作为一个优选实施方式，呼吸提示部件04可以通过led、oled、lcd等视觉的方式下，不同的颜色、不同的光强进行呼气和吸气的视觉提示；

传感器信号汇总处理部件05用于将若干关节传感器采集的运动原始数据进行汇总并进行滤波、放大、归一化等处理。传感器信号汇总处理部件05可以通过有线或无线的形式将运动关节传感器采集的原始数据进行汇总，也可以通过有线或无线的形式将汇总的传感器原始数据进行编码并传递给处理器部件06。所述传感器信号汇总处理部件05处理的方式包括但不限于：数字信号滤波、数字信号放大、关节参数归一化、多自由度肢体关节角度值解算，并将处理好的运动信息按照时间序列的方式进行传输；

处理器部件06通过传感器信号汇总处理部件05处理的肢体各关节数据解算出人体四肢的空间位姿，并根据用户提前输入的肺活量、心率及平均血氧含量等身体指标，在不同的运动状态给出相对应的呼吸建议，通过呼吸提示部件04以语音的方式进行呼吸动作提示，并与用户当前的实际呼吸情况进行比对，给出实际呼吸与建议呼吸之间的差异，最后将差异通过显示终端呈献给用户，促进用户在进行舞蹈动作时的气息把控能力。运动关节传感器部件02、呼吸采集部件03、呼吸提示部件04、传感器信号汇总处理部件05、处理器部件06中的一种或几种可以通过嵌入蓄电池也可以通过有线形式进行工作电能的传递。

本发明提供的上述实施例，结构简单，操作便捷，第一时间将舞者的舞蹈动作和呼吸动作进行采集，并根据用户的生理指标及当前的舞蹈动作进行呼吸的提示，不仅可以让用户直观的了解自身呼吸与舞蹈动作的时间关联情况，也可以给出最优化的呼吸动作建议，便于用户更好的把控舞蹈过程中的气息控制，具有很好的实用价值和商业前景。本发明具有很好的操作性和通用性，具有广泛推广意义。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。