[发明专利]基于多传感融合的青少年基本运动能力训练系统及方法

说明书

本发明涉及基于多传感融合的青少年基本运动能力训练系统，包括：带有Kinect摄像头的体感游戏设备，采集玩家在游戏过程中的肢体动作信息；阵列式柔性压力传感器，实时采集玩家在游戏过程中的足底压力信息；PC机，将接收到的信息与标准数据库进行特征比对，将玩家身份信息和训练结果及时上传至云端服务平台，智能执行训练处方；显示器；云端服务平台，对接收到的玩家基本信息和训练结果进行模型计算和结果分析，对玩家的运动能力进行评估，生成个性化训练处方。本发明还公开了基于多传感融合的青少年基本运动能力训练系统的训练方法。本发明形成闭环交互式训练模式，不仅增强了运动的趣味性，也有助于提高青少年的身体机能和基本运动技能。

技术领域

本发明涉及智能化运动健康技术领域，尤其是一种基于多传感融合的青少年基本运动能力训练系统及方法。

背景技术

中考体育加试政策实施的几年来，青少年体质健康确实有了一定程度的提升，有效改变了国民体质持续走低的状况，但是青少年课业压力大，通常不具备接受专业指导的条件，并且体育运动训练枯燥乏味，青少年难以坚持，这些原因都导致了青少年运动技能缺乏、体育成绩提高不明显的现状。同时，由于青少年处于身体发育的关键时期，盲目的锻炼对其身体的发育会造成不良的影响，高强度过量运动甚至导致机体永久性损伤。

Kinect技术在识别人体姿态方面具有极大的优势，目前有很多研究已经将Kinect技术应用在竞技体育行业和健身行业。专家系统根据Kinect摄像头获得的运动员的动作信息与专业运动员的动作信息进行处理，提供较为科学的训练反馈信息，进而提高运动员的成绩。这种方法具有一定的科学性，但是仅仅通过肢体位置信息无法得知运动时相关肌肉或肌肉群是否发力，因此以此来判定动作的规范程度具有一定片面性。目前阵列式柔性压力传感器的相关技术已经相对成熟，实时获取人体在压力垫上行走时各压力点的压力值，并实时显示在屏幕上。近几年，一些研究表明，可以通过压力垫获取的步态特征作为某些身体指标，甚至作为身份识别的判断依据，由此看出，步态特征已经变成一项重要的人体特征，步态识别在今后的人工智能的研究中也将发挥更重要的作用。

目前，还没有出现通过结合Kinect技术和阵列式柔性压力传感器对青少年的体育运动进行科学训练的系统，也没有一套科学的训练方法。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种通过Kinect摄像头和阵列式柔性压力传感器同时检测青少年运动过程中的姿态和步态特征，据此进行相关分解训练动作，提高青少年的运动技能和身体机能的基于多传感融合的青少年基本运动能力训练系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于多传感融合的青少年基本运动能力训练系统，包括：

带有Kinect摄像头的体感游戏设备，用于采集玩家在游戏过程中的肢体动作信息；将体育运动动作分解为跑、跳、蹲、高抬腿的基本动作，设置体感游戏关卡融合上述分解动作；

阵列式柔性压力传感器，用于实时采集玩家在游戏过程中的足底压力信息；

PC机，用于实时接收肢体动作信息和足底压力信息，将接收到的信息与标准数据库进行特征比对；分析玩家足底压力、发力部位及其他重要的力学特征，作为分析玩家动作标准程度的重要依据；检测玩家动作、判断玩家动作是否达标，记录达标数量信息，作为后续身体机能和运动技能相关指标计算的主要依据；同时，将玩家身份信息和训练结果及时上传至云端服务平台；接收云端服务平台推送的个性化训练处方，智能执行训练处方；

显示器，用于实时显示游戏场景界面、玩家运动姿态图像界面、玩家足底压力图像界面、标准动作的运动姿态图像界面、标准动作的足底压力图像界面；

云端服务平台，存储并管理玩家的基本信息和训练数据、云计算实现玩家运动能力的量化评估、生成个人运动训练处方并及时反馈给玩家。