一种智慧体育锻炼指导系统

1.本发明涉及计体育健康领域，具体而言，涉及一种智慧体育锻炼指导系统。


背景技术：

2.体育锻炼设备是锻炼者所使用的各种器械、装备及用品的总称。使用良好的体育锻炼设备可帮助锻炼者较好达到运动目标，体育锻炼设备也以帮助人们更高效获取健康体现其最终价值。现代社会，随着科学技术的进步和人类生活水平的提高，人们对健康的重视程度已越来越高。为了保持健康，人们一方面采取体育锻炼的方式增强体质，另一方面则通过定期进行健康体检，了解自身的身体健康状况。然而，由于现在生活节奏的加快和工作、学习等任务的日益繁重，同时专门前往医院进行身体检查不但操作流程繁琐，而且还需花费大量的时间成本，使得人们在日常生活中难以挤出整块时间去医院进行常态化的健康监测与评估，故而采用锻炼促进健康成为人们的最优选择。然而，运动本身即存在风险，同时由于人与人在身体机能、素质、营养等方面存在着较大个体化差异，很多时候，不适当运动反而会造成对身体健康的负面影响甚至损伤。因此，在选择运动项目、运动方式以及运动负荷上应该因人而异，依据不同个体的年龄特征、健康状况及锻炼目标来选择不同的运动内容，使运动锻炼与个体身体状况互为匹配。
3.虽然体育锻炼方式在不断改进，但有一个问题却一直没有得到较的解决，即：不具备大量体育专业知识的锻炼者如何在锻炼过程中获得及时、科学的针对性指导？同时，由于体育锻炼过程项目选择不适、运动强度把控不当、运动持续时间不合理等原因导致运动效果不佳，甚至运动损伤的案例不胜枚举。现急需一种方法和系统，不仅能实时获取到用户运动方式、运动强度、运动密度等数据，还能实时监测用户在运动过程中的各项指标，并给出及时科学的指导，保证用户花费最少时间以取得最好的锻炼效益。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种智慧体育锻炼指导系统，其能够以运动计划、智能云计算等为基础，设计一套智能锻炼指导系统及方法，基于用户已有的运动计划数据，实时采集锻炼者运动中的实时数据和指标，及时给予运动反馈，指导锻炼者高效完成体育运动计划。
5.本发明的实施例是这样实现的：
6.第一方面，本技术实施例提供一种智慧体育锻炼指导系统，其包括信息采集模块，用于实时采集锻炼者的运动数据及其个人健康数据；数据传输模块，用于将信息采集模块采集到的各项数据采用有线和/或无线的方式传输至网络层，网络层将获取的各项信息进行预处理后再通过有线和/或无线方式传输至数据分析模块；数据分析模块，用于通过获取到预处理后的运动数据和生理健康数据进行数据分析，并根据数据分析结果在数据库中匹配运动指导计划；课程推荐输出模块，用于根据得到的对应运动指导计划结果及锻炼者的健康信息评估用户当前的健康值，并向用户发送健康信息和对应运动指导计划。
7.在本发明的一些实施例中，上述信息采集模块还包括：数据同步子模块，用于通过佩戴智能穿戴设备，建立关联对应的用户信息，将当前穿戴的智能运动设备与网络层无线连接，用于数据信息同步。
8.在本发明的一些实施例中，上述信息采集模块还包括：运动数据子模块，用于采集实时步速、总运动时长、总步数、总距离、有效运动时长、有效步数、有效距离、最高步速、最低步速、平均步速、实时心率、最高心率、最低心率、平均心率、总热量。
9.在本发明的一些实施例中，上述数据传输模块还包括：数据鉴权子模块，用于将接收到的运动数据及使用者个人的健康数据进行加密处理，同时对异常数据进行筛选、过滤。
10.在本发明的一些实施例中，上述数据分析模块还包括：计算子模块，用于运行体育运动智能分析算法，对体育运动连续图像序列进行分析计算，获得肢体运动数据。
11.在本发明的一些实施例中，上述数据分析模块还包括：图像获取子模块，用于将体育运动的光学图像投射到图像传感器表面上，将感光信号转为模拟电信号，对信号进行模数转换和处理变为数字图像序列。
12.在本发明的一些实施例中，上述课程推荐输出模块包括：健康信息子模块，用于将体育锻炼过程中的运动数据、生理信息通过健康信息子模块反馈给用户，并根据用户的不同情况，给出针对性的体育锻炼指导计划。
13.在本发明的一些实施例中，上述还包括：数据库模块，用于存储各项体育锻炼课程、各项体育锻炼课程对应的锻炼方法、锻炼计划、运动数据，以及使用者个人的健康数据。
14.在本发明的一些实施例中，上述包括：用于存储计算机指令的至少一个存储器；
15.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；
16.当所述一个或多个计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-8中任一项的模块。
17.在本发明的一些实施例中，上述还包括：云服务器，用于部署数据库模块，及实现上述中任意一项子模块。
18.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
19.通过实时监测使用者在运动中的各项指标，分析指标与目标值的关系，生成指导建议，并通过语音方式给予提示。该方法可以让使用者在锻炼过程中及时、方便的了解到当前运动数据与目标值的差距，快速作出调整，用尽量短的时间，高效完成运动处方任务；还可以方便管理较长时间的锻炼计划，通过智能穿戴设备、体育锻炼指导终端和耦合有运动数据传感器的体育锻炼设备的互联互通，实现了实时的智能锻炼信息反馈，运动过程更透明，并对传输的数据进行加密、过滤、筛选处理，提高数据的安全性和准确性；将体育运动的光学图像投射到图像传感器表面上，图像处理模块将感光信号转为模拟电信号，对信号进行模数转换和处理变为数字图像，分析连续数字图像序列，将计算结果通过数据输出接口输出，利用体育运动智能分析算法，对体育运动连续图像序列进行分析计算，获得体育运动测试的过程性数据、结果性数据、不规范动作数据、大运动风险动作数据等体育锻炼数据，具有较强的科学指导性，运动效果更好，推动健康体育大数据库的建立。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附
图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
21.图1为本发明实施例提供的一种智慧体育锻炼指导系统模块示意图；
22.图2为本发明实施例提供的一种电子设备。
23.图标：10-信息采集模块；11-数据同步子模块；12-运动数据子模块；20-数据传输模块；21-数据鉴权子模块；30-数据分析模块；31-计算子模块；32-图像获取子模块；40-课程推荐输出模块；41-健康信息子模块；50-数据库模块；60-云服务器；101-存储器；102-处理器；103-通信接口。。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
28.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
29.实施例1
30.请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种智慧体育锻炼指导系统模块示意图，其如下所示：
31.信息采集模块10，用于实时采集锻炼者的运动数据及使用者个人健康数据；
32.数据同步子模块11，用于通过佩戴智能穿戴设备，建立关联对应的用户信息，将当前穿戴的智能运动设备与网络层无线连接，用于数据信息同步。
33.运动数据子模块12，用于采集实时步速、总运动时长、总步数、总距离、有效运动时长、有效步数、有效距离、最高步速、最低步速、平均步速、实时心率、最高心率、最低心率、平均心率、总热量。
34.在一些实施方式中，锻炼者佩戴智能穿戴设备，实时采集运动数据及生理指标；实时采集运动数据包括：实时步速、总运动时长、总步数、总距离、有效运动时长、有效步数、有
效距离、最高步速、最低步速、平均步速；实时采集的生理指标包括：实时心率、最高心率、最低心率、平均心率、总热量。实时心率：单位：次/分钟，每5秒采集一次。实时步速：单位：步/分钟，每5秒采集一次。总运动时长：本次运动消耗的时间，精确到秒。总步数：本次运动完成的步数，适用于健步走、跑步、登山等运动方式，其它运动方式可不采集。总距离：本次运动完成的距离，单位：公里。距离＝步数*步距，步距根据使用者个人的身高进行计算而得。总热量：本次运动消耗的热量，消耗热量通过运动方式，使用者身高、体重、性别，运动时长等指标计算而得。
35.数据传输模块20，用于将信息采集模块10采集到的各项数据采用有线和/或无线的方式传输至网络层，网络层将获取的各项信息进行预处理后再通过有线和/或无线的方式传输至数据分析模块30；
36.数据鉴权子模块21，用于将接收到的运动数据及使用者个人健康数据进行加密处理，同时对异常数据进行筛选、过滤。
37.数据分析模块30，用于通过获取到预处理后的运动数据和生理健康数据进行数据分析，并根据数据分析结果在数据库中匹配运动指导计划；
38.计算子模块31，用于运行体育运动智能分析算法，对体育运动连续图像序列进行分析计算，获得运动数据。
39.图像获取子模块32，用于将体育运动的光学图像投射到图像传感器表面上，将感光信号转为模拟电信号，对信号进行模数转换和处理变为数字图像序列。
40.在一些实施方式中，通过镜头将体育运动的光学图像投射到图像传感器表面上，图像处理模块将感光信号转为模拟电信号，对信号进行模数转换和处理变为数字图像，智能体育计算模块分析连续数字图像序列，将计算结果通过数据输出接口输出。使用通用计算芯片或专用计算芯片运行体育运动智能计算算法，对体育运动连续图像序列进行分析计算，获得体育运动测试成绩、测试过程数据。
41.本实施例对体育运动的计算以立定跳远为例，对连续立定跳远数字图像序列进行计算分析，获得立定跳远项目成绩、测试过程数据、不规范动作数据、犯规动作数据。分析的立定跳远的不规范动作和犯规动作，包括踩线、单脚起跳、单脚落地、落地后单脚或双脚后退、落地后双手或单手撑地、屁股着地等动作。除了分析测试结果外，还分析测试过程中的运动数据，包括立定跳远测试的起跳角度、腾空时间、腾空高度、落地重心等。并将以上立定跳远分析结果数据通过数据输出接口模块输出。
42.课程推荐输出模块40，用于根据得到的对应运动指导计划结果及学生的健康信息评估学生当前的健康值，并向学生发送健康信息和对应运动指导计划。
43.健康信息子模块41，用于将体育锻炼过程中的锻炼数据、生理信息通过健康信息子模块41反馈给锻炼者，并根据锻炼者的不同情况，给出对应的体育锻炼科学指导计划。
44.在一些实施方式中，运动初始时，语音播报本次运动的目标心率和/或目标步速，和目标运动时长，方便使用者了解本次运动目标；
45.实时运动心率指导，当运动为心率监测时，通过对实时运动心率的分析，给出如下指导建议：当实时心率低于目标心率范围下限时，播报“低于目标心率，请加速”；当实时心率达到目标心率范围时，播报“达到目标心率，请保持”；当实时心率超出目标心率范围上限时，播报“超出目标心率，请减速”；当实时心率超出最大心率的95％时，播报“当前心率过
高，请立即减速”。为了达到既能实时指导用户高效运动，同时减少频繁指导对使用者带来骚扰的目标，上述建议的执行，只有当实时心率发生状态变化时，才会播放语音；每条语音在一分钟内只会播放一次。
46.数据库模块50，用于存储各项体育锻炼教程、各项体育锻炼教程对应的训练计划、运动数据，以及使用者个人的运动与健康数据。
47.云服务器60，用于部署数据库模块50，及实现上述中数据分析模块30、计算子模31、图像获取子模块32、课程推荐输出模块40、健康信息子模块41及数据库模块50。
48.云服务器60，用于部署数据库模块50，及实现如权利要求4-8中的任意一项所述的模块。通信接口用于实现网络层与云服务器60数据的传输或交互。例如通信接口将数据上传云服务器60，经云服务器60上运行的数据鉴权子模块21、数据分析模块30、计算子模块31、课程推荐输出模块40、健康信息子模块41处理，再将处理后的数据通过通信接口发馈给锻炼者。
49.其中云服务器60采用阿里云计算型c7服务器，采用第三代其中云服务器60采用阿里云计算型c7服务器，采用第三代可扩展处理器(ice lake)，支持64gbit/s的基础带宽能力，拥有2400万pps的网络收发包能力，附带最大100g essd云盘存储，可同时支持百万人实时访问。
50.云服务器60支持部署数据库模块50，数据库模块50采用mariadb数据库，它的高性能存储引擎可提升数据存储和查询，以满足高速处理实时采集到的数据，极速的反馈训练计划，提高训练效率。云服务器60可对部署的数据库模块50进行实时热备份，以确保数据可以安全处理、存储及迁移。
51.如图2所示，本技术实施例提供一种电子设备，其包括存储器101，用于存储一个或多个程序；处理器102。当一个或多个程序被处理器102执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。
52.还包括通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。
53.其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器101(random access memory，ram)，只读存储器101(read only memory，rom)，可编程只读存储器101(programmable read-only memory，prom)，可擦除只读存储器101(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器101(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等。
54.处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器102，包括中央处理器102(central processing unit，cpu)、网络处理器102(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器102(digital signal processing，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
55.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法及系统和方法，也可以通
过其它的方式实现。以上所描述的方法及系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的方法及系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
56.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
57.另一方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器102执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器101(rom，read-only memory)、随机存取存储器101(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
58.综上所述，本技术实施例提供的一种智慧体育锻炼指导系统，通过实时监测使用者在运动中的各项指标，分析指标与目标值的关系，生成指导建议，并通过语音方式给予提示。该方法可以让使用者在锻炼过程中及时、方便的了解到当前的运动数据与目标值的差距，快速作出调整，用尽量短的时间，高效完成运动处方任务；还可以方便管理用户锻炼数据，通过智能穿戴设备、体育锻炼指导终端和耦合有运动数据传感器的体育锻炼设备的互联互通，实现了实时的体育锻炼智能反馈，运动过程更透明科学，并对传输的数据进行加密、过滤、筛选处理，提高数据的安全性和准确性，将体育运动的光学图像投射到图像传感器表面上，图像处理模块将感光信号转为模拟电信号，对信号进行模数转换和处理变为数字图像，分析连续数字图像序列，将计算结果通过数据输出接口输出，利用体育运动智能分析算法，对体育运动连续图像序列进行分析计算，获得体育运动测试的过程性数据、结果性数据、不规范动作数据、大运动风险动作数据等体育锻炼数据，具有较强的科学指导性，运动效果更好，推动健康体育大数据库的建立。
59.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
60.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。