一种运动姿态检测方法及可穿戴式设备技术

本发明专利技术实施例公开了运动姿态检测方法及可穿戴式设备，应用于信息处理技术领域。在本实施例的方法中，由可穿戴式设备的处理器获取加速度测量装置和角速度测量装置分别对测量对象测量的加速度和角速度，然后根据加速度和角速度计算测量对象分别对于测量对象所在的第一坐标系中各个轴的第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度，最后可以根据第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度就能确定测量对象的运动姿态信息，并根据运动姿态信息进行相应地处理。这样可以将用户颈椎作为测量对象，通过本实施例的可穿戴式设备能实现对用户颈椎的运动姿态信息进行检测，弥补了现有运动姿态检测的不足。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信息处理
，特别涉及一种运动姿态检测方法及可穿戴式设备。
技术介绍
随着信息技术的发展，智能手机、平板电脑等移动电子设备在现代生活中越来越普及，深刻的影响并改变了现代人的生活、娱乐、工作方式。人们坐在一台连接着网络的计算机面前甚至是只通过手机，就可以完成诸如上网购物、即时信息浏览、远程办公、远程会议、图形设计、科学研究等作业。现代作业方式的改变将人们限制在一张小小的桌子上，长时间的伏案学习、工作，坐姿不正确等引起的颈椎病等症状给现代人带来的影响与伤害越来越大。因此，如何通过一定的方法检测人的颈椎状态，从而使得人保持正确的坐姿或站姿以防范及降低颈椎病的发生将是一个非常重要的课题。现有技术中的一种微型多功能人体姿态智能检测仪及检测方法主要检测包括跑步、急速行走、跳跃等人体姿态，提供包括跑步或行走频率、运动速度、跳跃高度和距离、初始起跳角度和速度等的检测，但该设备并没有提供人体的颈椎状态的检测。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种运动姿态检测方法及可穿戴式设备，实现了根据可穿戴式设备中的角速度测量装置和角速度测量装置分别对测量对象测量的加速度和角速度得到测量对象的运动姿态信息。本专利技术实施例提供一种运动姿态检测方法，应用于可穿戴式设备中，所述可穿戴式设备包括加速度测量装置和角速度测量装置，所述方法包括：获取所述加速度测量装置和角速度测量装置分别对测量对象测量的加速度和角速度；根据所述加速度和角速度计算所述测量对象分别对于所述测量对象所在的第一坐标系中各个轴的第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度；根据所述第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度确定所述测量对象的运动姿态信息；输出所述测量对象的运动姿态信息，或根据所述运动姿态信息进行提示。本专利技术实施例还提供一种可穿戴式设备，包括：加速度测量装置和角速度测量装置，还包括：测量值获取单元，用于获取所述加速度测量装置和角速度测量装置分别对测量对象测量的加速度和角速度；角度计算单元，用于根据所述加速度和角速度计算所述测量对象分别对于所述测量对象所在的第一坐标系中各个轴的第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度；姿态信息确定单元，用于根据所述第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度确定所述测量对象的运动姿态信息；姿态处理单元，用于输出所述测量对象的运动姿态信息，或根据所述运动姿态信息进行提示。可见，在本实施例的方法中，由可穿戴式设备的处理器获取加速度测量装置和角速度测量装置分别对测量对象测量的加速度和角速度，然后根据加速度和角速度计算测量对象分别对于测量对象所在的第一坐标系中各个轴的第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度，最后可以根据第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度就能确定测量对象的运动姿态信息，并根据运动姿态信息进行相应地处理。这样可以将用户颈椎作为测量对象，通过本实施例的可穿戴式设备能实现对用户颈椎的运动姿态信息进行检测，弥补了现有运动姿态检测的不足。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1a是本专利技术实施例提供的一种可穿戴式设备的结构示意图；图1b是本专利技术实施例提供的另一种可穿戴式设备的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种运动姿态检测方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的一种计算第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度的方法流程图；图4是本专利技术实施例提供的一种可穿戴式设备的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的另一种可穿戴式设备的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的另一种可穿戴式设备的结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种运动姿态检测装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本专利技术实施例提供一种运动姿态检测方法，主要可以应用于如图1a和图1b所示的可穿戴式设备中，一般情况下，可穿戴式设备中可以包括加速度测量装置和角速度测量装置和处理器，进一步地，可穿戴式设备中还可以包括磁感应强度测量装置，其中，加速度测量装置，角速度测量装置和磁感应强度测量装置可以集成在同一个传感器芯片上，且可以分别通过总线与处理器连接，并将各自测量的数据传送给处理器进行处理。角速度测量装置可以是三轴陀螺测量仪，主要用于对测量对象绕指定轴旋转的角速度进行测量；加速度测量装置可以是三轴加速度计，主要用于对测量对象在三个轴的加速度分量进行测量；磁感应强度测量装置可以是三轴电子罗盘磁力计，主要用于对测量对象在三个轴的磁感应强度分量进行测量。具体地，该可穿戴式设备主要可以将用户颈椎作为测量对象，对用户颈椎的运动姿态信息进行检测，在这种具体应用中，用户可以将该可穿戴式设备戴在用户的脖子以上的部位(比如耳朵)。本实施例的方法是由可穿戴式设备中的处理器所执行的方法，流程图如图2所示，包括：步骤101，获取加速度测量装置和角速度测量装置分别对测量对象测量的加速度和角速度，具体可以是多个时间点对应的加速度和角速度。步骤102，根据加速度和角速度计算测量对象绕测量对象所在的第一坐标系中各个轴的第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度。具体地，测量对象绕第一坐标系中X轴的第一旋转角度(即俯仰角)可以反应用户低抬头的运动姿态，测量对象绕第一坐标系中Y轴的第二旋转角度(即横滚角)可以反应用户左右倾斜的运动姿态，测量对象绕第一坐标系中Z轴的第三旋转角度(即航向角)可以反应用户左右转动的运动姿态。步骤103，根据第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度确定测量对象的运动姿态信息，这里运动姿态信息可以是指测量对象的某一运动姿态的持续时间，及某一运动姿态的幅度信息等。具体地，对于某一运动姿态的幅度信息可以是当前时刻的第一旋转角度(或第二旋转角度或第三旋转角度)与上一时刻的第一旋转角度(或第二旋转角度或第三旋转角度)的差值。对于某一运动姿态的持续时间，如果一段时间内，各个时间点对应的第一旋转角度(或第二旋转角度或第三旋转角度)相同或相似，则将该段时间作为第一旋转角度(或第二旋转角度或第三旋转角度)对应的运动姿态的持续时间。步骤104，输出测量对象的运动姿态信息，或根据运动姿态信息进行提示。如果某一运动姿态的持本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运动姿态检测方法，其特征在于，应用于可穿戴式设备中，所述可穿戴式设备包括加速度测量装置和角速度测量装置，所述方法包括：获取所述加速度测量装置和角速度测量装置分别对测量对象测量的加速度和角速度；根据所述加速度和角速度计算所述测量对象分别对于所述测量对象所在的第一坐标系中各个轴的第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度；根据所述第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度确定所述测量对象的运动姿态信息；输出所述测量对象的运动姿态信息，或根据所述运动姿态信息进行提示。

【技术特征摘要】
1.一种运动姿态检测方法，其特征在于，应用于可穿戴式设备中，所述可穿戴式设备包括加速度测量装置和角速度测量装置，所述方法包括：获取所述加速度测量装置和角速度测量装置分别对测量对象测量的加速度和角速度；根据所述加速度和角速度计算所述测量对象分别对于所述测量对象所在的第一坐标系中各个轴的第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度；根据所述第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度确定所述测量对象的运动姿态信息；输出所述测量对象的运动姿态信息，或根据所述运动姿态信息进行提示。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述加速度和角速度计算所述测量对象分别对于所述测量对象所在的第一坐标系中各个轴的第一旋转角度，第二旋转角度及第三旋转角度，具体包括：分别根据所述加速度和角速度计算所述测量对象对于所述加速度测量装置和角速度测量装置所在的第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值；根据所述初始旋转角度值确定旋转参数，一个所述旋转参数用于表示一个旋转轴和一个旋转角度；将所述旋转参数转换为所述第一旋转角度，第二旋转角度和第三旋转角度。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述可穿戴式设备还包括磁感应强度测量装置，所述方法还包括：获取所述磁感应强度测量装置对所述测量对象测量的磁感应强度；所述分别根据所述加速度和角速度计算所述测量对象对于所述加速度测量装置和角速度测量装置所在的第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值，具体包括：分别根据所述加速度、角速度及磁感应强度计算所述测量对象对于所述第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述加速度计算所述测量对象对于所述加速度测量装置和角速度测量装置所在的第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值，具体包括：根据如下公式计算得到测量对象对于所述第二坐标系中X轴，Y轴和Z轴分别对应的第一初始旋转角度值ρ，η和γ：其中，Ax，Ay和Az分别为所述加速度测量装置测量的X轴，Y轴和Z轴的加速度分量；所述根据所述角速度计算所述测量对象对于所述加速度测量装置和角速度测量装置所在的第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值，具体包括：将测量对象对于所述第二坐标系中任一轴的第二初始旋转角度值θk确定为：θk＝(ωk－ωbias_k)dt+θk-1，其中，θk-1为前一时刻的旋转角度值，ωk为所述角速度测量装置测量的当前时刻的角速度，ωbias_k为当前时刻角速度的偏移量，dt为角速度的采样周期；所述根据所述磁感应强度计算所述测量对象对于所述第二坐标系中各个轴的初始旋转角度值，具体包括：将测量对象对于所述第二坐标系中Z轴的第三初始旋转角度值α确定为：α＝arctan(Hy/Hx)，其中，Hy和Hx分别为所述磁感应强度测量装置测量的Y轴和X轴的磁感应强度值。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述旋转参数为四元数q，其中，q＝w+xi+yj+zk，i，j和k表示一个旋转轴；所述将所述旋转参数转换为所述第一旋转角度，第二旋转角度和第三旋转角度，具体包括：根据如下任一公式得到所述测量对象分别对于所述第二坐标系中各个轴的最终旋转角度值θ和Ψ；如果所述第一坐标系和第二坐标系重叠，将所述最终旋转角度值θ和Ψ分别作为所述第一旋转角度，第二旋转角度和第三旋转角度。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述初始旋转参数转换为所述第一旋转角度，第二旋转角度和第三旋转角度，还包括：如果所述第一坐标系和第二坐标系不重叠，将所述旋转角度值θ和Ψ，与转换矩阵相乘得到的值作为所述第一旋转角度，第二旋转角度和第三旋转角度。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述加速度测量装置和角速度测量装置集成在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭灿桦，林子洪，王良泽，宾显文，韩伟浩，林钦坚，
申请(专利权)人：广东威尔医院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44