一种基于移动设备的运动轨迹对比方法技术

本发明专利技术公开了一种基于移动设备的运动轨迹对比方法，移动设备上各传感器对各简单动作都同时进行n次采样，然后对一个时刻的一个传感器的n个传感器数据求均值和标准差，并作为该时刻该传感器的传感器数据标准化区间；用户模仿标准运动轨迹时，其移动设备各传感器各个时刻采集的传感器数据分别与对应的传感器、对应时刻传感器数据标准化区间进行对比，看是否落入标准化区间，实现运动轨迹的对比。本发明专利技术没有采用传统的还原运动轨迹方法来实施运动轨迹的对比，而是直接采集各传感器输出的传感器数据进行统计分析与对比，避免了还原过程中的各种误差，提高了运动轨迹对比的准确性。同时，本发明专利技术经过多次采样来完成标准运动轨迹的标准化，使得标准运动轨迹的描述更加精确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于运动轨迹处理
，更为具体地讲，涉及一种基于移动设备的运 动轨迹对比方法。
技术介绍
运动轨迹的对比指的是将模仿的运动轨迹与标准的运动轨迹作对比，并给出两者 之间的差异程度信息，这里面主要包含运动轨迹数据采集、标准化、存储以及模仿的运动轨 迹与标准化运动轨迹的对比几个方面。 目前主流的运动轨迹数据采集方式主要包括基于传感器空间定位，磁空间追踪， 激光追踪，以及计算机视觉定位系统等几种方式。 传感器空间定位主要通过加速度传感器及陀螺仪的数据采集及分析利用物理学 原理采集物体的运动轨迹数据；磁空间追踪通过电磁感应原理来采集物体运动轨迹数据； 激光追踪通过对目标物体进行测量来采集物体运动轨迹数据；计算机视觉定位系统通过摄 像头捕捉的图像来采集物体运动轨迹数据。在这几种方式中，基于传感器空间定位方式采 集的运动轨迹数据精度较其他几种方式低，但是具有成本低，设备体积小的优势。 传统方案中，基于传感器空间定位方式实现的运动轨迹数据采集的主要目的是实 现运动轨迹的捕捉，即通过实时采集加速度传感器及陀螺仪传感器的数据将运动轨迹在三 维空间里重建并表示出来。由于传感器的实现方式，设计精度以及随机噪声的问题导致重 建的运动轨迹与真实动作的运动轨迹误差较大，虽然可以使用滤波及矫正算法对采样数据 进行修正，但效果并不明显。 目前通过卡尔曼滤波器及线性补偿的方法对加速度传感器采样的数据进行修正， 结合陀螺仪数据使用位移积分算法求出的运动轨迹与原运动轨迹误差大致在10%左右，其 他的方式还有如通过采集加速度传感器及陀螺仪数据计算出运动轨迹的空间曲率变化，来 重建运动轨迹。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在现有技术的基础上，提供一种基于移动设备的运动轨迹对比 方法，以实现对比运动轨迹与标准运动轨迹的对比，避免运动轨迹重建误差对对比运动轨 迹评估的影响。 为实现上述专利技术目的，本专利技术基于移动设备的运动轨迹对比方法，其特征在于，包 括以下步骤： (1)、标准运动轨迹的采集 将标准运动轨迹分解成为若干的简单动作，标准运动轨迹中的所有简单动作都重 复做η次，n>30即移动设备上各传感器对各简单动作都同时进行η次采样，分别得到标准 运动轨迹中各简单运动的η次采样数据； 一个简单动作的持续时间为t，移动设备上各传感器的采样频率为kHZ，简单动作 被分隔成t · k个时刻，每一个时刻记做Ti, i e (1，t · k)，在每一个时刻到达的时候对各传 感器数据进行记录，则每个传感器每次采样数据为t · k个传感器数据； (2)、标准运动轨迹的标准化 -个简单动作的Ti时刻，一个传感器η次采集得到的η个传感器数据为Ix i，x2~ xn}，这η个传感器数据的均值μ及标准差σ为；【主权项】1. ，其特征在于，包括w下步骤： (1) 、标准运动轨迹的采集 将标准运动轨迹分解成为若干的简单动作，标准运动轨迹中的所有简单动作都重复做n次，n〉30即移动设备上各传感器对各动作都同时进行n次采样，分别得到标准运动轨迹中 各简单运动的n次数据； 一个简单动作的持续时间为t，移动设备上各传感器的采样频率为kHz,简单动作被分 隔成t-k个时刻，每一个时刻记做Ti，iG(l，t，k)，在每一个时刻到达的时候对各传感器 数据进行记录，则每个传感器每次采样数据为t?k个传感器数据； (2) 、标准运动轨迹的标准化 一个简单动作的Ti时刻，一个传感器n次采集得到的n个传感器数据为{X 1，X,…X。}， 该n个传感器数据的均值y及标准差0为；则该简单动作的Ti时刻的标准化区间为（y-2 0，y+2曰）； 依此方法，得到标准运动轨迹各个传感器的各个简单动作各个时刻的传感器数据标准 化区间； (3) 、标准运动轨迹的存储 按照标准运动轨迹、简单动作W及时刻的方式存储各传感器的传感器数据标准化区 间，标准化区间表示为均值yW及相应的标准化范围20 ; (4) 、标准运动轨迹的传输 将标准运动轨迹的各传感器的传感器数据标准化区间用文件形式上传到服务器，供用 户下载到移动设备上，或直接通过离线方式拷贝到用户移动设备上； 巧）、运动轨迹的对比 用户通过视频指导或语音提示模仿标准运动轨迹，用户移动设备的各个传感器的采样 周期间隔和标准化运动轨迹采集时各对应传感器采样周期间隔一致，并对用户模仿轨迹进 行义样； 在用户模仿某个标准运动轨迹的过程中，用户移动设备的客户端实时地将采集到的各 传感器数据与标准运动轨迹中对应时刻、对应传感器数据的标准化区间进行对比，如果此 时刻从用户移动设备传感器中采集到的各传感器数据落入标准运动轨迹中对应时刻、对应 传感器数据的标准化区间之内，则认为用户此时刻的动作是标准的，否则是不标准的。2. 根据权利要求1所述的对比方法，其特征在于，同一标准运动轨迹在不同的移动设 备建立各自的标准运动轨迹的传感器数据标准化区间。3. 根据权利要求1所述的对比方法，其特征在于，所述各传感器包括加速度传感器W 及巧螺仪传感器，分别输出加速度传感器X，y，Z轴的数据，W及巧螺仪=轴角速度输出分 量作为传感器数据。4. 根据权利要求1所述的对比方法，其特征在于，步骤（4)中，使用xml或者json格式 存储标准运动轨迹的各传感器的传感器数据标准化区间。【专利摘要】本专利技术公开了，移动设备上各传感器对各简单动作都同时进行n次采样，然后对一个时刻的一个传感器的n个传感器数据求均值和标准差，并作为该时刻该传感器的传感器数据标准化区间；用户模仿标准运动轨迹时，其移动设备各传感器各个时刻采集的传感器数据分别与对应的传感器、对应时刻传感器数据标准化区间进行对比，看是否落入标准化区间，实现运动轨迹的对比。本专利技术没有采用传统的还原运动轨迹方法来实施运动轨迹的对比，而是直接采集各传感器输出的传感器数据进行统计分析与对比，避免了还原过程中的各种误差，提高了运动轨迹对比的准确性。同时，本专利技术经过多次采样来完成标准运动轨迹的标准化，使得标准运动轨迹的描述更加精确。【IPC分类】G01C21-20【公开号】CN104792327【申请号】CN201510171908【专利技术人】张骥先, 张学杰, 岳昆, 曾小玻, 杨旭涛 【申请人】云南大学【公开日】2015年7月22日【申请日】2015年4月13日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于移动设备的运动轨迹对比方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、标准运动轨迹的采集将标准运动轨迹分解成为若干的简单动作，标准运动轨迹中的所有简单动作都重复做n次，n>30即移动设备上各传感器对各动作都同时进行n次采样，分别得到标准运动轨迹中各简单运动的n次数据；一个简单动作的持续时间为t，移动设备上各传感器的采样频率为kHz，简单动作被分隔成t·k个时刻，每一个时刻记做Ti,i∈(1,t·k)，在每一个时刻到达的时候对各传感器数据进行记录，则每个传感器每次采样数据为t·k个传感器数据；(2)、标准运动轨迹的标准化一个简单动作的Ti时刻，一个传感器n次采集得到的n个传感器数据为{x1,x2…xn}，这n个传感器数据的均值μ及标准差σ为；μ=x1+x2+···+xnn]]>σ=1n-1Σi=1n(xi-μ)2]]>则该简单动作的Ti时刻的标准化区间为(μ‑2σ,μ+2σ)；依此方法，得到标准运动轨迹各个传感器的各个简单动作各个时刻的传感器数据标准化区间；(3)、标准运动轨迹的存储按照标准运动轨迹、简单动作以及时刻的方式存储各传感器的传感器数据标准化区间，标准化区间表示为均值μ以及相应的标准化范围2σ；(4)、标准运动轨迹的传输将标准运动轨迹的各传感器的传感器数据标准化区间用文件形式上传到服务器，供用户下载到移动设备上，或直接通过离线方式拷贝到用户移动设备上；(5)、运动轨迹的对比用户通过视频指导或语音提示模仿标准运动轨迹，用户移动设备的各个传感器的采样周期间隔和标准化运动轨迹采集时各对应传感器采样周期间隔一致，并对用户模仿轨迹进行采样；在用户模仿某个标准运动轨迹的过程中，用户移动设备的客户端实时地将采集到的各传感器数据与标准运动轨迹中对应时刻、对应传感器数据的标准化区间进行对比，如果此时刻从用户移动设备传感器中采集到的各传感器数据落入标准运动轨迹中对应时刻、对应传感器数据的标准化区间之内，则认为用户此时刻的动作是标准的，否则是不标准的。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张骥先，张学杰，岳昆，曾小玻，杨旭涛，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南;53