一种基于智能穿戴设备的游泳姿势识别方法及装置与流程

本发明涉及智能穿戴设备，特别涉及一种基于智能穿戴设备的游泳姿势识别方法及装置。

背景技术：

1、游泳运动是一项传统的运动项目，由于游泳运动可用于减脂塑形，同时改善心血管系统机能，提高身体协调能力，因此深受人们游泳运动深受人们的喜爱。伴随着穿戴设备技术的发展，人们逐渐采用可穿戴设备来识别游泳姿势，在现有的智能穿戴设备技术中，识别游泳姿势的方法大多是在智能穿戴设备中预先存入不同泳姿的参数模板，然后在利用传感技术获取数据并对该数据进行分析，将分析后的数据与参数模板的数据进行比对从而识别游泳姿势，但参数模板的数据是有限的，无法根据实际游泳活动精准有效的识别游泳姿势。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于智能穿戴设备的游泳姿势识别方法及装置，其能够根据实际游泳活动来精确有效的识别游泳姿势。

2、具体的，本发明的技术方案如下：

3、本发明公开了一种基于智能穿戴设备的游泳姿势识别方法，包括：

4、利用姿态传感器获取用户的体态数据，所述姿态传感器包括三轴加速度传感器和陀螺仪传感器；

5、对所述体态数据进行预处理后，分析得到手腕方向的活动轨迹；

6、基于所述手腕方向的活动轨迹以及所述预处理后的数据从而识别游泳姿势，所述游泳姿势至少包括蛙泳、仰泳、蝶泳以及自由泳之中的任一一种或多种。

7、在一些实施方式中，所述对所述利用姿态传感器获取用户的体态数据，包括：

8、利用所述三轴加速度传感器和所述陀螺仪传感器，采集沿x轴方向、沿y轴方向、沿z轴方向的加速度和角速度。

9、在一些实施方式中，所述对所述体态数据进行预处理，包括：

10、将所述体态数据传入低通滤波器滤除高频噪声，从而得到无高频噪声干扰的所述体态数据。

11、在一些实施方式中，所述分析得到手腕方向的活动轨迹，包括：

12、利用四元数表示法融合所述三轴加速度传感器和所述陀螺仪传感器的x、y、z三轴的加速度和角速度进行姿态解算，从而将智能穿戴设备坐标系的三轴所转换至惯性坐标系的三轴，所述智能穿戴设备惯性坐标系的x轴重力方向为所述手腕方向活动轨迹的正方向；

13、基于所述惯性坐标系，将所述智能穿戴设备的三轴重力方向转换至所述惯性坐标系的三轴重力方向，从而获得所述手腕方向的活动轨迹。

14、在一些实施方式中，所述基于所述手腕方向的活动轨迹以及所述预处理后的数据从而识别游泳姿势，包括：

15、根据所述手腕方向的活动轨迹以及所述预处理后的数据，判断所述y轴的角速度是否始终为正；

16、若所述y轴的角速度始终为正，则判定所述游泳姿势为蛙泳；

17、若所述y轴的角速度不是始终为正，则当所述y轴的角速度为负时，判断所述手腕轨迹值是否满足第一预设阈值，所述手腕轨迹值为所述智能穿戴设备惯性坐标系的x轴重力方向上的值；

18、若所述y轴的角速度为负时，所述手腕轨迹值满足第一预设阈值，则判定所述游泳姿势为仰泳；

19、若所述y轴的角速度为负时，所述手腕轨迹值不满足第一预设阈值，则当所述y轴的角速度为负时且所述三轴加速度传感器获取的三轴合加速度满足第二预设阈值时，判断手腕轨迹值是否满足第三预设值且所述手腕轨迹的线性拟合斜率是否大于零；

20、若当所述y轴的角速度为负时且所述三轴加速度传感器获取的三轴合加速度值满足第二预设阈值时，所述手腕轨迹值满足第三预设值且所述手腕轨迹的线性拟合斜率大于零，则判定所述游泳姿势为蝶泳；

21、若当所述y轴的角速度为负时且所述三轴加速度传感器获取的三轴合加速度值满足第二预设阈值时，所述手腕轨迹值不满足第三预设值或所述手腕轨迹的线性拟合斜率不大于零，则判定所述游泳姿势为自由泳。

22、基于相同的技术方法，本发明还提供了一种基于智能穿戴设备的游泳姿势识别的装置，包括：数据获取模块，用于利用姿态传感器获取用户的体态数据，所述姿态传感器包括三轴加速度传感器和陀螺仪传感器；

23、数据预处理模块，用于对对所述体态数据进行预处理；

24、数据分析模块，用于对所述体态数据进行预处理后，分析得到手腕方向的活动轨迹；

25、识别模块，用于基于所述手腕方向的活动轨迹以及所述预处理后的数据从而识别游泳姿势，所述游泳姿势至少包括蛙泳、仰泳、蝶泳以及自由泳。

26、在一些实施方式中，所述数据获取模块还包括：

27、采集子模块，用于利用所述三轴加速度传感器和所述陀螺仪传感器，采集沿x轴方向、沿y轴方向、沿z轴方向的加速度和角速度。

28、在一些实施方式中，所述数据预处理模块还包括：

29、滤波子模块，用于将所述体态数据传入低通滤波器滤除高频噪声，从而得到无高频噪声干扰的所述体态数据。

30、在一些实施方式中，所述数据分析子模块还包括：

31、数据融合子模块，用于利用四元数表示法融合所述三轴加速度传感器和所述陀螺仪传感器的x、y、z三轴的加速度和角速度进行姿态解算；

32、转换子模块，用于将智能穿戴设备坐标系的三轴所转换至惯性坐标系的三轴，所述智能穿戴设备惯性坐标系的x轴重力方向为所述手腕方向活动轨迹的正方向；

33、所述转换子模块，还用于基于所述惯性坐标系，将所述智能穿戴设备的三轴重力方向转换至所述惯性坐标系的三轴重力方向，从而获得所述手腕方向的活动轨迹。

34、在一些实施方式中，所述识别模块还包括：

35、判断子模块，用于根据所述手腕方向的活动轨迹以及所述预处理后的数据，判断所述y轴的角速度是否始终为正；

36、判定子模块，用于若所述y轴的角速度始终为正，则判定所述游泳姿势为蛙泳；

37、判断子模块，还用于若所述y轴的角速度不是始终为正，则当所述y轴的角速度为负时，判断所述手腕轨迹值是否满足第一预设阈值；

38、判定子模块，还用于若所述y轴的角速度为负时，所述手腕轨迹值满足第一预设阈值，则判定所述游泳姿势为仰泳；

39、判断子模块，还用于若所述y轴的角速度为负时，所述手腕轨迹值不满足第一预设阈值，则当所述y轴的角速度为负时且所述三轴加速度传感器获取的三轴合加速值度满足第二预设阈值时，判断手腕轨迹值是否满足第三预设值且所述手腕轨迹的线性拟合斜率是否大于零，所述手腕轨迹值为所述智能穿戴设备惯性坐标系的x轴重力方向上的值；

40、判定子模块，还用于若当所述y轴的角速度为负时且所述三轴加速度传感器获取的三轴合加速度值满足第二预设阈值时，所述手腕轨迹值满足第三预设值且所述手腕轨迹的线性拟合斜率大于零，则判定所述游泳姿势为蝶泳；

41、判定子模块，还用于若当所述y轴的角速度为负时且所述三轴加速度传感器获取的三轴合加速度值满足第二预设阈值时，所述手腕轨迹值不满足第三预设值或所述手腕轨迹的线性拟合斜率不大于零，则判定所述游泳姿势为自由泳。

42、与现有技术相比，本发明能够带来以下有益效果：

43、本发明通过融合三轴加速度传感器和陀螺仪传感器，既能感知游泳动作，还能游泳方向，能够精准有效的判别不同的游泳姿势，为游泳竞技训练或游泳康复训练提供参考和引导，支持用户更好地执行训练计划。