[发明专利]基于OpenPose的3D私人健身系统及其工作方法

说明书

本发明提出一种基于OpenPose的3D私人健身系统及其工作方法，利用AI识人技术OpenPose实现实时二维人体姿态估计，通过对健身人群的人体关键点在三维空间相对位置的计算，观察人体姿态估计的置信图、骨架走向，实现自身体态的客观测评，并在定制的健身动作跟练过程中实现对其躯干、四肢的跟踪，具有较好的鲁棒性。该3D私人健身系统对健身设备和环境要求低，具有普适性。利用该3D私人健身系统，使用者不仅能够建立正确的身体认知，而且能够进行科学的塑型动作跟练，从而养成良好的体态意识，满足日常健身锻炼的需求，达到改善体态的目的。

技术领域

本发明属于智能健身设备技术领域，尤其涉及一种基于OpenPose的3D私人健身系统及其工作方法。

背景技术

日常生活中，无论是学习还是工作，长期伏案后都会出现圆肩、肩颈僵硬和肩胛骨不灵活的情况，长期久坐不运动也会出现重心不良衍生出的腿弯等功能性障碍问题。因此，为了改善身体亚健康同时调整体态外型，越来越多人关注健身。但是，为了流量或者获益，很多社交媒体总是在营造不良风气，诸如一招瘦腿、三分钟长个子、五分钟出马甲线、八分钟改善面部不对称等等快速见效的虚假宣传。若混淆圆肩跟驼背的概念，且不清楚自己的体型状态，盲目跟练，用矫正驼背的动作去改善圆肩，只会越练越糟糕。错误的训练斜方肌的动作会导致脖子酸、肩膀紧的负面效果。在肩胛骨不灵的状态下，所有的竖直方向的抬手类动作，都会代偿到“斜方肌上束”，即更多地锻炼到斜方肌。此外，营销号宣传的漫画腿、直角肩等违背人体解剖学的病态美，导致大众盲目跟风、急于求成，反而会适得其反。最后，由于环境受限，部分健身爱好者只能在宿舍床上训练，就会出现诸如床太小，卡动作幅度，效率上不去；床太软，降低训练感知，动作不好做等问题。

发明内容

有鉴于此，为了减少健身行业营造的不良风气给大众带来的负面影响，同时方便广大群体不受健身环境和健身器材的约束，在宿舍也能提高日常健身锻炼的效率，达到塑型调整体态的目的，本发明的目的在于提供一种基于OpenPose的3D私人健身系统及其工作方法，采取的是基于运动捕获技术的人体姿态识别方式。它不仅可以更好地分析和捕捉人体姿态信息，也可以更好地展现、处理和记录运动细节，不会因为物体的颜色或被遮挡而影响运动轨道的识别，在环境受限、器材设备不具备的情况下，这种基于OpenPose人体姿态识别的健身系统对于在家或者在宿舍进行健身动作分析的痕迹管理有较高的参考价值，可以制作成3D私人健身系统。

该系统利用AI识人技术OpenPose实现实时二维人体姿态估计，通过对健身人群的人体关键点在三维空间相对位置的计算，观察人体姿态估计的置信图、骨架走向，实现自身体态的客观测评，并在定制的健身动作跟练过程中实现对其躯干、四肢的跟踪，具有较好的鲁棒性。该3D私人健身系统对健身设备和环境要求低，具有普适性。利用该3D私人健身系统，使用者不仅能够建立正确的身体认知，而且能够进行科学的塑型动作跟练，从而养成良好的体态意识，满足日常健身锻炼的需求，达到改善体态的目的。

本发明具体采用以下技术方案：

一种基于OpenPose的3D私人健身系统，其特征在于,包括：摄像模块、姿态识别模块和带有显示功能的终端设备；

所述姿态识别模块包括：CMU OpenPose模块（Part Confidence Maps）、CNN网络模块、CMP模块、PAFs模块（Part Affinity Fields）和匈牙利算法模块（HungarianAlgorithm）；

所述摄像模块用于拍摄到用户自然站立状态下的腿部、肩背状态的图像，以及训练过程中的人体状态图像；

所述姿态识别模块用于标记用户在体态自测阶段、形体矫正阶段的关键点以及正确连接关节点，并输出为图像文件；