阅读说明：本技术 智能健身系统及其使用方法 (Intelligent fitness system and using method thereof ) 是由 文建波 曹明山 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种智能健身系统,包括健身器材、后台服务器和移动终端,所述移动终端上设有采集单元和应用程序,所述应用程序包括人脸识别单元、运动特征提取单元、控制单元、数据库和显示单元,所述应用程序连接后台服务器,所述后台服务器用于数据库的建立与更新,所述采集单元用于采集使用健身器材的运动者的视频,所述人脸识别单元利用采集单元采集的人脸信息来确定用户特征,所述运动特征提取单元用于提取采集单元采集的脸部运动信息中的关键运动特征,所述控制单元根据用户特征以及用户的关键运动特征从数据库中匹配出运动数据,所述显示单元用于将运动数据显示出来。本发明中健身器材的结构简单,操作方便。(The invention relates to an intelligent fitness system, which comprises fitness equipment, a background server and a mobile terminal, the mobile terminal is provided with an acquisition unit and an application program, the application program comprises a face recognition unit, a motion characteristic extraction unit, a control unit, a database and a display unit, the application program is connected with a background server, the background server is used for establishing and updating the database, the acquisition unit is used for acquiring videos of sporters using fitness equipment, the face recognition unit determines user characteristics by using face information acquired by the acquisition unit, the motion feature extraction unit is used for extracting key motion features in the face motion information acquired by the acquisition unit, the control unit matches the motion data from the database according to the user characteristics and the key motion characteristics of the user, and the display unit is used for displaying the motion data. The fitness equipment has simple structure and convenient operation.)

智能健身系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及健身系统，具体涉及一种智能健身系统及其使用方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，对身体健康越来越重视。而体育锻炼是保持身体健康的重要手段，体育锻炼能改善神经系统的调节功能，提高神经系统对人体活动时错综复杂变化的判断能力，并及时做出协调、准确、迅速的反应，同时使人体适应内外环境的变化、保持肌体生命活动的。

传统的运动器械为了呈现运动量、运动速度等运动参数，需要在运动器械内安装各种感应模组并通过信号线与显示装置连接，因此不仅增加了设备的成本，而且在安装过程中要考虑布线问题，器械之间无法兼容，增加了售后维修的难度以及维修成本。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种智能健身系统，该健身系统通过采集人脸信息和脸部运动信息即可计算出运动数据，不需要在健身器材上安装各种传感器和信号线，简化了健身器材的结构以及售后的维护成本。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能健身系统，包括健身器材、后台服务器和移动终端，所述移动终端上设有采集单元并安装有适配于该健身器材的应用程序，所述应用程序包括人脸识别单元、运动特征提取单元、控制单元、数据库和显示单元，所述应用程序连接后台服务器，所述后台服务器用于数据库的建立与更新，所述采集单元用于采集使用健身器材的运动者的视频，该视频中包含人脸信息和脸部运动信息，所述人脸识别单元利用采集单元采集的人脸信息来确定用户特征，所述运动特征提取单元用于提取采集单元采集的脸部运动信息中的关键运动特征，所述控制单元根据用户特征以及用户的关键运动特征从数据库中匹配出运动数据，所述显示单元用于将运动数据显示出来。

优选地，所述移动终端为手机或平板电脑，所述采集单元为安装于手机或平板电脑上的摄像头。

优选地，所述人脸信息包括面貌、五官、肤色、头发以及两个眼球之间的距离。

优选地，所述用户特征包括年龄段、性别、种族、身高和体重，所述运动数据包括运动速度、运动距离、心率和能量消耗量。

优选地，所述关键运动特征包括头部左右摆动的幅度和双眼移动速度。

优选地，所述数据库中包括人脸信息与用户特征的对应表，以及用户特征、关键运动特征与运动数据的对应表。

优选地，所述采用单元能够采集运动者的视频样本并将该视频样本传送于后台服务器，所述后台服务器利用视频样本对数据库的进行更新。

一种智能健身系统的使用方法，步骤如下：

步骤一：运动者通过移动终端下载与健身器材相适配的应用程序；

步骤二：通过后台服务器建立数据库，并将相应的数据库传送至移动终端的应用程序；

步骤三：所述采集单元采集运动者的人脸信息并传送至人脸识别单元，人脸识别单元利用该人脸信息来确定用户特征；

步骤四：所述采集单元采用运动者的脸部运动信息并传送至运动特征提取单元，运动特征提取单元提取该脸部运动信息中的关键运动特征；

步骤五：所述控制单元根据用户特征以及运动者的关键运动特征从数据库中匹配出运动数据，并将该运动数据通过显示单元显示于移动终端。

优选地，步骤二中建立数据库的具体步骤如下：

步骤二a：采集单元预采集大量包含运动者的人脸信息和脸部运动信息的视频样本，其中运动者覆盖各种不同用户特征的人群，所述视频样本包含各种不同等级运动数据的运动视频；

步骤二b：基于采集的视频样本，通过人脸关键点识别算法，获取使用健身器材运动者的人脸信息和关键运动特征；

步骤二c：根据上述数据，将人脸信息和用户特征相匹配并拟合形成对应表存入数据库中，将用户特征、关键运动特征和运动数据相匹配并拟合形成对应表存入数据库，同时通过不断收集健身器材在使用过程中运动者的运动视频样本，对数据库进行迭代优化。

本发明的有益效果是：

1)本发明包括健身器材、后台服务器和移动终端，运动时，将移动终端固定于健身器材上，便于使用移动终端的采集单元采用运动者的运动视频，运动时，只需要通过移动终端的摄像头捕获运动者的人脸信息和脸部运动信息，并结合与该健身器材相适配的应用程序，即可获得运动者的运动数据，健身器材上不需要安装各种传感器、显示器、信号线和连接接头等，即健身器材只具备传统的健身功能，简化了健身器材的结构、安装程序以及节约了生产成本和售后的维护成本；

2)因为运动数据不仅与关键运动特征(例如头部摆动幅度和速度等)，而且与运动者的年龄、身高等用户特征有关系，所以本系统中将用户特征和关键运动特征同时与运动数据拟合，从而提高了运动数据的准确性。

附图说明

图1为本发明中健身系统的结构框图；

图2为本发明中应用程序的结构框图；

图中：10-健身器材，20-后台服务器，30-移动终端，31-采集单元，40-应用程序，41-人脸识别单元，42-运动特征提取单元，43-控制单元，44-数据库，45-显示单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等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，以使这里描述的本申请的实施方式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，意图在于覆盖不排他的包含，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。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

实施例：如图1和图2所示，一种智能健身系统，包括健身器材10、后台服务器20和移动终端30，所述移动终端上设有采集单元31并安装有适配于该健身器材的应用程序40，所述应用程序40包括人脸识别单元41、运动特征提取单元42、控制单元43、数据库44和显示单元45，所述应用程序40连接后台服务器20，所述后台服务器20用于数据库44的建立与更新，所述采集单元31用于采集使用健身器材的运动者的视频，该视频中包含人脸信息和脸部运动信息，所述人脸识别单元41利用采集单元采集的人脸信息来确定用户特征，所述运动特征提取单元42用于提取采集单元采集的脸部运动信息中的关键运动特征，所述控制单元43根据用户特征以及用户的关键运动特征从数据库44中匹配出运动数据，所述显示单元45用于将运动数据显示出来。本智能健身系统中的后台服务器针对不同类型和规格的健身器材建立与之相对应的数据库，健身器材包括跑步机、运动单车等，使用特定健身器材时，后台服务器将该数据库传送至移动终端的应用程序中，便于使用者调用，数据库中包括人脸信息与用户特征的对应表，以及用户特征、关键运动特征与运动数据的对应表，因为运动数据不仅与关键运动特征(例如头部摆动幅度和速度等)，而且与运动者的年龄、身高等用户特征有关系，所以本系统中将用户特征和关键运动特征同时与运动数据拟合，从而提高了运动数据的准确性，使用时，根据健身器材的型号下载相对应地应用程序40，应用程序中包括与该健身器材相匹配的数据库，运动时，只需要通过移动终端的摄像头捕获运动者的人脸信息和脸部运动信息，即可通过数据库获得运动者的运动数据，健身器材上不需要安装各种传感器和信号线，简化了健身器材的结构以及售后的维护成本。

所述移动终端30为手机或平板电脑，所述采集单元31为安装于手机或平板电脑上的摄像头，所述人脸信息包括面貌、五官、肤色、头发以及两个眼球之间的距离，所述用户特征包括年龄段、性别、种族、身高和体重，所述运动数据包括运动速度、运动距离、心率和能量消耗量。摄像头拍摄包括人脸信息和脸部运动信息的视频，人脸识别单元提取视频中的人脸信息并根据该人脸信息确定运动者的性别、年龄和种族等用户特征；运动特征提取单元提取视频中的脸部运动信息并进一步从脸部运动信息中提取关键运动特征。

所述关键运动特征包括头部左右摆动的幅度和双眼移动速度，经大量分析发生，运动者的头部摆动的幅度和速度等运动特征与运动者最终的运动数据有着直接的关系，因此本系统通过摄像头获取运动特征，通过数据库推算出运动数据，简化了健身器材的结构，而手机几乎是人们的必须品，因此不需要额外增加硬件；通过数据库的建立，即可适用于所有该型号的健身器材，使用非常方便。

所述数据库中包括人脸信息与用户特征的对应表，以及用户特征、关键运动特征与运动数据的对应表。所述采用单元31能够采集运动者的视频样本并将该视频样本传送于后台服务器20，所述后台服务器20利用视频样本对数据库的进行更新。

该智能健身系统的使用方法，步骤如下：

步骤一：运动者通过移动终端30下载与健身器材10相适配的应用程序40；其中移动终端为手机或平板电脑；

步骤二：通过后台服务器建立数据库44，并将相应的数据库传送至移动终端的应用程序40；

步骤三：所述采集单元31采集运动者的人脸信息并传送至人脸识别单元41，人脸识别单元利用该人脸信息来确定用户特征；其中采集单元31为摄像头，即人脸识别单元确认用户的年龄段、性别、种族等；

步骤四：所述采集单元31采用运动者的脸部运动信息并传送至运动特征提取单元42，运动特征提取单元提取该脸部运动信息中的关键运动特征；关键运动特征包括头部左右摆动的幅度和双眼移动速度；

步骤五：所述控制单元43根据用户特征以及运动者的关键运动特征从数据库中匹配出运动数据，并将该运动数据通过显示单元45显示于移动终端30，因此，利用数据库和应用软件，运动者通过手机或平板电脑实时显示运动数据，进而掌握自己的运动情况。

步骤二中建立数据库的具体步骤如下：

步骤二a：采集单元预采集大量包含运动者的人脸信息和脸部运动信息的视频样本，其中运动者覆盖各种不同用户特征的人群，所述视频样本包含各种不同等级运动数据的运动视频；每个视频样本对应一用户特征以及运动数据；

步骤二b：基于采集的视频样本，通过人脸关键点识别算法，获取使用健身器材运动者的人脸信息和关键运动特征；每个视频样本对应一人脸信息和关键运动特征；

步骤二c：根据上述数据，将人脸信息和用户特征相匹配并拟合形成对应表存入数据库中，将用户特征、关键运动特征和运动数据相匹配并拟合形成对应表存入数据库，同时通过不断收集健身器材在使用过程中运动者的运动视频样本，对数据库进行迭代优化。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。