[发明专利]一种运动练习拍的运动数据处理方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及运动识别领域，尤其涉及一种运动练习拍的运动数据处理方法及系统。

背景技术

在人们进行各种运动时，往往希望能够直观的看到自己进行运动时的运动轨迹、力量、速度、位置等信息，尤其是对于专业的运动员来说，这些信息能够有助于提高训练效果，纠正一些不良的动作习惯等。对运动的识别首先需要对运动参数进行分析，运动参数的分析指的是以一定时间间隔密集地收集运动物体在一段运动过程中的每一时刻的物体在三维空间的空间位置（空间坐标），物体的姿态以及线速度等。对运动参数进行定量分析的应用领域不仅在于运动辅助、运动练习器材，同样可以应用在其他领域，如游戏，多媒体，机器人等。

现有技术中，运动识别技术主要包括：图像法、PSD（位置敏感探测）阵列加MEMS传感器检测法、激光定位和MEMS传感器检测法。图像法指的是利用摄像头来拍摄物体运动时的一系列图像，然后经过图像处理、特征提取、目标特征点匹配从而获取运动参数；后面两种方法都是检测物体的三维运动及运动参数。

但上述方法都存在一些不足：采样外置摄像头或外置定位检测装置，这不仅增加了图像处理的预算量，还增加了成本，并且整个处理系统复杂、使用不方便，容易受到背景光及环境的影响。

现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种运动练习拍的运动数据处理方法及系统，旨在解决现有的运动识别方法运算量大、处理过程复杂、容易受到环境影响的问题。

本发明的技术方案如下：

一种运动练习拍的运动数据处理方法，其中，包括步骤：

A、通过设置在运动练习拍的运动传感器，以预定的时间间隙采集所述运动练习拍的运动数据，形成一段时间内的多个采样点；

B、对各个采样点的运动数据进行数据预处理，消除运动传感器的自身零飘以及周围环境的电磁干扰；

C、根据数据预处理后的运动数据计算运动练习拍在各个采样点相对于参考坐标系的姿态角，并根据所述姿态角以及运动数据得到运动练习拍在各个采样点的受力信息、转动信息以及空间位置信息；

D、根据运动练习拍在各个采样点的受力信息、转动信息以及空间位置信息得到用户使用运动练习拍的力量、速度、角度信息以及运动轨迹，并将得到的力量、速度、角度信息以及运动轨迹输出显示。

所述的运动练习拍的运动数据处理方法，其中，所述步骤A中，所述运动传感器包括加速度计、陀螺仪及磁力计，运动数据包括通过加速度计采集的加速度、陀螺仪采集的角速度以及磁力计采集的地磁场在运动练习拍当前时刻所处姿态下的三轴向分量。

所述的运动练习拍的运动数据处理方法，其中，所述数据预处理包括：

预先通过加速度计采集在不同姿态下的加速度预期值的预期值矩阵以及加速度测量值的测量值矩阵得到校准矩阵，通过所述校准矩阵对各个采样点的加速度进行校准处理；

预先多次测量陀螺仪在静止状态下的角速度，并计算测量的多个角速度的平均值作为陀螺仪的零漂偏移量，将各个采样点的角速度减去所述零漂偏移量得到预处理后的角速度；

预先通过磁力计采集运动练习拍的磁场矩阵以及三轴平方和矩阵，通过最小均方误差处理得到磁力计的硬磁干扰向量，将各个采样点的三轴向分量减去所述硬磁干扰向量得到预处理后的三轴向分量。

所述的运动练习拍的运动数据处理方法，其中，所述姿态角包括：翻滚角ROLL，俯仰角PITCH和方位角YAW；

ROLL=-asin(                                                )，PITCH=atan2()，YAW=atan2()，

是磁力计测量值的X、Y轴向分量分别在参考水平面的投影值，_，是加速度计测量值在刚体坐标系下的加速度三轴向分量。

所述的运动练习拍的运动数据处理方法，其中，所述步骤C具体包括：

C1、通过运动练习拍在各个采样点相对于参考坐标系的姿态角，计算出各个采样点在载体坐标系相对于参考坐标系的转换矩阵；

C2、通过每一采样点在载体坐标系下的加速度矩阵以及所述转换矩阵，计算出每一采样点在参考坐标系的加速度矩阵；

C3、将每一采样点的在参考坐标系下的加速度矩阵减去重力加速度向量得到消除地球重力影响后的加速度矩阵，并计算每一采样点相对于参考坐标系的速度矩阵；