一种可穿戴设备上的功能实现方法和装置与流程

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种可穿戴设备上的功能实现的方法和装置。

背景技术：

热力图或称heatmap，通过聚合大量数据将某一变量在二维空间的分布及变化规律用连续或离散的色阶来标识并生动的展示出来，比如，访客所在的地理区域的图示，不同区域(数据密集的“热区”以及数据稀疏的“冷区”，)的密度数据，从而展示诸如访客分布的重要统计信息。

然而，目前热力图的应用主要在网页上点击区域的访问统计或者访客的地理区域分布的统计，应用范围有限亟待扩展。

技术实现要素：

本发明提供了一种可穿戴设备上的功能实现方法和装置，将热力图应用于可穿戴设备，并且提供运动热力图，拓宽了热力图的应用范围，向用户展现出特殊的运动效果，也提升了用户体验。

根据本申请的一个方面，提供了一种可穿戴设备上的功能实现方法，应用于可穿戴设备，包括：

获取可穿戴设备用户一次运动过程中的有效运动轨迹；

对有效运动轨迹上的位置点进行处理，生成热力图的灰度图；

建立灰度图中的灰度值与色彩的对应关系，根据对应关系设置配色矩阵，利用配色矩阵计算灰度图对应的彩色图信息，生成彩色的热力图；

将彩色的热力图叠加在地图图层上，得到叠加图像，控制叠加图像显示在可穿戴设备的屏幕上。

根据本申请的另一个方面，提供了一种可穿戴设备上的功能实现装置。该装置可安装于可穿戴设备，包括：

轨迹获取单元，用于获取可穿戴设备用户一次运动过程中的有效运动轨迹；

灰度图生成单元，用于对有效运动轨迹上的位置点进行处理，生成热力图的灰度图；

彩色图生成单元，用于建立灰度图中的灰度值与色彩的对应关系，根据对应关系设置配色矩阵，利用配色矩阵计算灰度图对应的彩色图信息，生成彩色的热力图；

输出单元，用于将彩色的热力图叠加在地图图层上，得到叠加图像，控制叠加图像显示在可穿戴设备的屏幕上。

本发明实施例的可穿戴设备上的功能实现方法和装置，获取可穿戴设备用户一次运动过程中的有效运动轨迹；对有效运动轨迹上的位置点进行处理，生成热力图的灰度图；利用预设的调色板计算灰度图对应的彩色图信息，生成彩色热力图；将彩色的热力图输出并展示给用户。提供了一种在可穿戴设备上实现热力图功能的新方案，不用额外增加硬件设备，成本低，算法简单，效果好。本方案不仅拓宽了热力图的应用范围，而且方便向用户提供运动热力图，为用户提供更好的运动分析。

附图说明

图1是本发明一个实施例的可穿戴设备上的功能实现方法的流程图；

图2是本发明另一个实施例的可穿戴设备上的功能实现方法的流程示意图；

图3是本发明一个实施例的调色板的示意图；

图4是本发明一个实施例的可穿戴设备上的功能实现装置的框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的设计构思在于：目前，具有gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)接收机的可穿戴设备，比如智能手表都可以提供用户实际运动的轨迹(即，连续的经纬度位置点)，有的gps模块可以实现每秒钟上报5个位置点，大多数产品采用每秒钟上报1个位置点，或者根据产品自身的功耗来进行调整上报的频率。本发明实施例中正是通过gps模块上报的位置信息，进行处理后最终向用户展示运动热力图，拓宽了热力图展示应用的范围，方便向用户提供运动热力图，为用户提供更好的运动分析。

图1是本发明一个实施例的可穿戴设备上的功能实现方法的流程图，参见图1，本实施例的可穿戴设备上的功能实现方法，包括下列步骤：

步骤s101，获取可穿戴设备用户一次运动过程中的有效运动轨迹；

步骤s102，对有效运动轨迹上的位置点进行处理，生成热力图的灰度图；

步骤s103，建立灰度图中的灰度值与色彩的对应关系，根据对应关系设置配色矩阵，利用配色矩阵计算灰度图对应的彩色图信息，生成彩色的热力图；

步骤s104，将彩色的热力图叠加在地图图层上，得到叠加图像，控制叠加图像显示在可穿戴设备的屏幕上。

由图1所示可知，本实施例的可穿戴设备上的功能实现方法和装置，通过获取可穿戴设备用户在一次运动过程中的有效运动轨迹，生成热力图的灰度图以及生成彩色的热力图，最终将彩色的热力图叠加在地图图层上显示输出给用户。本实施例提供了一种在可穿戴设备上实现热力图功能的新方案，不用额外增加硬件设备，成本低，算法简单，效果好。本方案不仅拓宽了热力图的应用范围，而且方便向用户提供运动热力图，为用户提供更好的运动分析。

下面以智能手表这种可穿戴设备为例对本实施例的可穿戴设备上的功能实现方法的实现步骤进行说明。

硬件上，智能手表包括gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)接收机，处理器和显示器。gps接收机实时计算用户的运动轨迹和速度，处理器主要用于对收到的数据进行处理，显示器的作用是显示热力图。本实施例采用gps接收机来实现，不用额外新增硬件设备。

图2是本发明另一个实施例的可穿戴设备上的功能实现方法的流程示意图，结合图2，流程开始，

执行步骤s201，获取有效运动轨迹；

需要说明的是，获取有效运动轨迹包括：接收可穿戴设备上的gps接收机上报的用户一次运动过程中的原始运动轨迹；根据预先获取的运动场地的有效运动区域对所述原始运动轨迹进行筛选，剔除有效运动区域外的无效位置点，得到用户的有效运动轨迹。也就是说，智能手表上的处理器接收智能手表上的gps接收机上报的用户的实际运动轨迹，这里的运动轨迹是用户运动过程中，gps接收机根据用户的实时位置变化计算出的连续的多个位置点限定的路线。

gps接收机如何获取和计算用户的实时位置点为现有技术，可以采用现有技术中任意一种技术手段来实现对此不做限制。

如前述，gps接收机可以按照设定的频率，比如1秒上报1个位置点的信息，或者1秒上报5个位置点的信息，应根据需求进行设定。这些位置点信息中包括位置点的空间经纬度坐标值，以及包括该位置点对应的速度信息。

另外，在进行原始运动轨迹上位置点筛选时利用的有效运动区域是通过步骤s220获取的，因此这里先对图2左侧的地图图层的构建步骤进行说明。

步骤s210，获取运动场地的基本信息；

运动场地的基本信息主要是指场地的长度、宽度、中心点对应的实际经纬度坐标值以及场地的朝向(比如南北向、东西向)这些信息，基本信息提前测量获得并保存在数据库中，实际应用中，从数据库中读取即可，不必每次都测量和保存。

在获得运动场地的基本信息之后，需要进一步确定场地的有效运动区域和有效运动区域的原点坐标。

接着执行步骤s220，确定有效运动区域以及原点坐标；

场地的有效运动区域对应于热力图层的范围，以足球场为例，场地有效运动区域就是足球场的边界。一般地，有效运动区域的原点坐标选取场地的实际中心点。

步骤s230，根据有效运动区域，生成地图图层。

这里根据步骤s220中确定出的有效运动区域，比如足球场的边界，生成相匹配的地图图层以供后续叠加热力图层时使用。

接着图2中的步骤s201往下说明。

步骤s202，基于坐标原点对运动轨迹做坐标变换；

也就是说，对有效运动轨迹上的位置点进行空间-图像坐标转换，具体包括；基于有效运动区域的原点坐标建立空间位置坐标系，得到各位置点的空间经纬度坐标值，并为所需要生成的二维灰度图像建立坐标系，图像中的每个像素点位置有对应的坐标值，则将有效运动轨迹上的位置点的空间经纬度坐标值转换为热力图的二维图像像素点的坐标值。

步骤s203，对位置点进行数据处理，生成热力图的灰度图；

在轨迹坐标完成坐标转换之后，将每个坐标对应的速度信息转换为原始灰度信息，再对原始灰度信息做聚类分析，生成最终的灰度图。

具体的，对位置点进行数据处理包括：将有效运动轨迹上的每个位置点对应的速度转换为二维图像的像素点的原始灰度值；以及对像素点的原始灰度值进行聚类分析，生成热力图的灰度图。对任一个位置点，将速度信息转换为灰度信息时，由该位置点对应的速度、本次运动过程中的最低运动时速和最高运动时速作为输入量，通过一定运算逻辑，输出得到该位置点对应的像素点的原始灰度值。

每个位置点的速度到灰度值的转换，通过下列原始灰度值计算公式实现：

其中，z表示位置点对应的速度，该值从gps接收机中获取；zmin和zmax分别表示本次运动过程中的最低运动时速和最高运动时速。zmin和zmax可以预先设定，分别采用固定的数值，这时在一次运动过程中每个位置点使用的最低运动时速和最高运动时速相同；也可以通过对运动过程中的所有数据实时进行监测，采用当前实时监测到的最低运动时速和最高运动时速，这时在一次运动过程中每个位置点使用的最低运动时速和最高运动时速可能会不相同。

计算得到像素点的灰度值后，对灰度值进行聚类分析，生成热力图的灰度图。聚类分析采用k-均值聚类算法，聚类中心的灰度值为该聚类中所有成员数据点灰度值的叠加或平均。而每个聚类的半径r由该聚类的聚类中心到这个聚类中各个成员的欧式距离的平均值得到。k-均值聚类是一种无监督学习算法，它把数据点划分到k个聚类中，每个聚类有一个聚类中心，用来代表该聚类的数据点，然后可以只对聚类中心进行处理。在数据点数目很多时，通过聚类分析可以大大降低要处理的数据量。

经过聚类分析处理之后就得到了最终需要的灰度图。

步骤s204，对灰度图色彩化生成热力图层；

本发明实施例设置包含256个元素的rgba数组作为配色矩阵(调色板)，调色板按照一定的规律变化与灰度图的256个灰度值一一对应，将灰度图按照数组中的元素进行转换得到灰度图上像素点对应的rgb数据和透明度数据，生成彩色的热力图；其中，数组中的每个元素均包含像素点的rgba值。也就是说，建立一个包含有256个(对应从0到255灰度值)rgba值的数组，用来作为热力图的配色矩阵(即，调色板)，rgba中的a代表alpha通道，用来表示图像中的透明度信息。rgb代表红、绿、蓝三个通道的颜色数据，调色板如图3上部的彩色宽条部分所示(其中彩色未示出)，采用rgb色彩中选取256个rgb数据，为每个grb数据配置一个透明度数据，一个grb数据和一个透明度数据构成一个rgba数组。建立灰度图中的每一个灰度值与一个rgba数组的对应关系，根据对应关系和所有rgba数组设置配色矩阵。

调色板的色彩按照一定的规律变化，与256个灰度值一一对应。如图3所示，从左到右，rgba数组所代表的色彩元素与0到255的灰度值范围形成对应关系，地图上的热区赋予数组靠右(红色系)的颜色，而冷区赋予靠左(蓝色系)的颜色。

将灰度图按照本实施例定义好的rgba数组进行转换，即完成对灰度图的色彩化。

步骤s205，将热力图层叠加显示在地图图层上。

得到热力图层后，将热力图层叠加显示在地图图层上，输出给用户。方便用户查看运动热力图，更好的进行运动分析，满足了需求，提高了智能手表的竞争力。并且拓宽了热力图的应用范围。

图4是本发明一个实施例的可穿戴设备上的功能实现装置的框图，参见图4，可穿戴设备上的功能实现装置400，应用于可穿戴设备，包括：

轨迹获取单元401，用于获取可穿戴设备用户一次运动过程中的有效运动轨迹；

灰度图生成单元402，用于对有效运动轨迹上的位置点进行处理，生成热力图的灰度图；

彩色图生成单元403，用于建立灰度图中的灰度值与色彩的对应关系，根据对应关系设置配色矩阵，利用配色矩阵计算灰度图对应的彩色图信息，生成彩色的热力图；

输出单元404，用于将彩色的热力图叠加在地图图层上，得到叠加图像，控制叠加图像显示在可穿戴设备的屏幕上。

在本发明的一个实施例中，轨迹获取单元401，具体用于接收可穿戴设备上的gps接收机上报的用户一次运动过程中的原始运动轨迹；确定用户的本次运动过程对应的有效运动区域；根据有效运动区域对所述原始运动轨迹进行筛选，剔除原始运动轨迹中位于有效运动区域外的无效位置点，得到用户的有效运动轨迹。

轨迹获取单元401，还具体用于确定本地运动过程对应的运动场地，并提取运动场地的基本信息，该基本信息包括下述至少一种：场地长度、场地宽度、场地中心点、场地朝向；根据场地基本信息确定有效运动区域。

在本发明的一个实施例中，灰度图生成单元402，具体用于对有效运动轨迹上的位置点进行空间-图像坐标转换，具体包括将有效运动轨迹上的位置点的空间经纬度坐标值转换为热力图的二维图像上像素点的坐标值；将有效运动轨迹上的每个位置点对应的速度信息转换为二维图像的像素点的原始灰度值；对像素点的原始灰度值进行聚类分析，生成热力图的灰度图。

灰度图生成单元402，具体用于对任一个位置点，利用该位置点对应的速度、本次运动过程中的最低运动时速和最高运动时速，计算得到该位置点对应的像素点的原始灰度值。进一步的，灰度图生成单元402，具体用于

通过下列公式计算原始灰度值v：

其中，z表示位置点对应的速度，该值从gps接收机中获取；zmin和zmax分别表示本次运动过程中的最低运动时速和最高运动时速。

在本发明的一个实施例中，彩色图生成单元403，具体用于采用rgb色彩中选取256个rgb数据，为每个grb数据配置一个透明度数据，一个grb数据和一个透明度数据构成一个rgba数组；

建立灰度图中的每一个灰度值与一个rgba数组的对应关系，根据对应关系和所有rgba数组设置配色矩阵；

利用配色矩阵计算灰度图对应的彩色图信息，生成彩色的热力图。

综上所述，本发明实施例的技术方案，应用于消费类电子设备，特别是可穿戴设备，通过对设备比如智能手表上报的位置信息进行处理，得到一段时间内的运动热力图，最终向用户展示运动热点图，从而向用户展现出特殊的运动效果，方便用户进行专业运动分析。

需要说明的是，本发明实施例中还提供了电子设备该电子设备包括存储器和处理器，存储器和处理器之间通过内部总线通讯连接，存储器存储有能够被处理器执行的程序指令，程序指令被处理器执行时能够实现上述的可穿戴设备上的功能实现方法。

此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元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，本发明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)执行本申请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(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明的另一个实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使所述计算机执行上述的方法。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图的一个流程或多个流程和/或方框图的一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

需要说明的是术语“包括”、“包含”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。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，正如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围以权利要求的保护范围为准。