一种基于物联网的游泳规范监测系统

本发明涉及游泳规范监测，具体涉及一种基于物联网的游泳规范监测系统。

背景技术：

1、游泳是一项全身运动，可以锻炼心肺功能、增强肌肉力量和耐力、改善身体协调性和灵活性。此外，游泳还有助于减轻压力和焦虑，提高睡眠质量。对于想要减肥的人来说，游泳也是一种很好的选择，因为在水中运动可以消耗更多的热量。

2、游泳监测系统是一种运用可穿戴设备对游泳者的运动数据进行收集与分析的系统。这些设备通常集成了各种传感器，用于收集游泳者的心率、速度、距离、泳姿等信息。

3、现有的技术中，对游泳者游泳动作是否标准的判定方法，通常通过判断游泳者的动作幅度是否超限，或通过监测游泳者的身体参数是否协调的方式进行判断；这样的判断方式往往不够准确，且缺少准确的判断阈值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于物联网的游泳规范监测系统，解决以上技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种基于物联网的游泳规范监测系统，包括以下步骤：

4、动作采集模块：

5、设定时间间隔，在游泳过程中根据时间间隔选取若干个测量时间节点，获取手部或腿部的轨迹曲线；

6、数据库生成模块：

7、设置若干个年龄区间，并在各年龄区间选取若干位熟练游泳者，获取熟练游泳者在各游泳类型下手部的轨迹曲线和腿部的轨迹曲线；

8、获取所述的轨迹曲线，并根据所述的轨迹曲线的周期将其划分为若干片段，并对全部所述片段进行拟合，得到标准周期曲线；

9、将所述的熟练游泳者的轨迹曲线中任意一个完整周期内的曲线定义为周期曲线，获取周期曲线上各测量时间节点处的切线斜率，得到斜率序列；获取标准周期曲线上各测量时间节点处的切线斜率，得到标准斜率序列；获得斜率序列和标准斜率序列内相同元素的占比，记为相似度；在各周期曲线中选取相似度的最小值，记为容许度阈值；

10、动作判断模块：

11、获取游泳者一个完整周期的轨迹曲线，并获取所述的轨迹曲线的斜率序列，计算所述的斜率序列与标准斜率序列的相似度，并与容许度阈值进行比较，判断游泳者的动作是否标准。

12、作为本发明进一步的方案：所述手部或腿部的轨迹曲线的生成过程包括：

13、动作采集模块设置有测距单元，所述测距单元用于在所述的测量时间节点，获取手部或腿部的最短距离；

14、沿时间轴方向依次对各测量时间节点进行编号，生成坐标(n，dn)，并生成手部或腿部的额轨迹曲线，其中，n表示测量时间节点的编号，dn表示与第n个测量时间节点对应的最短距离。

15、作为本发明进一步的方案：所述数据库生成模块中，相同元素的判定过程包括：

16、设定差值阈值；

17、将两个元素作差，并获取差值的绝对值，当差值的绝对值小于等于差值阈值时，记两个元素为相同元素；否则，记两个元素为非相同元素。

18、作为本发明进一步的方案：获取所述轨迹曲线的周期的过程包括：

19、确定轨迹曲线的函数表达式，对函数表达式进行傅里叶变换，得到变换结果，在变换结果中选取幅度最大的若干个峰值，根据各峰值得到若干个候选周期；

20、获取各候选周期的相位差，并以无偏计算得到各候选周期的自相关系数值；

21、以相位差为横坐标，自相关系数值为纵坐标，建立自相关函数图；

22、将各候选周期转化为自相关函数图中的对应坐标，在自相关函数图中得出各候选周期的二阶导数，选取值最大的二阶导数对应的候选周期为最终轨迹曲线的周期。

23、作为本发明进一步的方案：所述数据库生成模块还包括数据库，所述数据库的建立过程包括：

24、根据游泳类型的个数设置若干个存储节点，将每个存储节点和一个游泳类型相关联；

25、所述存储节点还包含若干个存储标签，所述存储标签的个数根据年龄区间的个数设定，并将每个存储标签和一个年龄区间相关联；

26、将全部标准周期曲线和容许度阈值存储于对应的存储标签，得到数据库。

27、作为本发明进一步的方案：所述动作判断模块包括信息输入端和动作监测端；

28、所述信息输入端用于游泳者输入年龄和游泳类型，并根据年龄和游泳类型，在数据库中检索得到标准周期曲线和容许度阈值；

29、所述动作监测端用于判断游泳者的动作是否标准，并根据判断结果进行提示。

30、作为本发明进一步的方案：所述动作判断模块获取标准周期曲线所占的时间间隔，根据所占的时间间隔的两倍，设定缓冲段；

31、以缓冲段的结束时刻作为判断轨迹曲线周期的开始时刻。

32、作为本发明进一步的方案：所述动作判断模块判断游泳者的动作是否标准的过程包括：

33、将相似度和容许度阈值进行对比，并将周期曲线和标准周期曲线的波峰值进行对比；

34、当相似度小于容许度阈值，且周期曲线的波峰值小于标准周期曲线的波峰值时，提示游泳者手部或腿部的动作不标准，摆臂力度不足；

35、当相似度大于等于容许度阈值时，直接提示游泳者手部或腿部的动作标准。

36、本发明的有益效果：

37、本系统中，设置若干个年龄区间，并在各年龄区间选取若干位熟练游泳者，获取熟练游泳者在各游泳类型下手部的轨迹曲线和腿部的轨迹曲线，并确定轨迹曲线的周期；根据轨迹曲线的周期将其划分为若干片段，并对全部所述片段进行拟合，得到标准周期曲线；此处将游泳的动作视作周期性的动作，选取若干个熟练游泳者，获取其轨迹曲线，作为样本数据；并根据样本数据的平均值得到标准轨迹曲线，选取标准轨迹曲线中任意一个周期动作作为标准周期曲线；所述标准周期曲线用作判断游泳者动作是否标准的指标；并将所述的熟练游泳者的周期曲线与标准周期曲线进行对比，得到相似度，选取相似度最小值作为容许度阈值；所述容许度阈值用作对对比结果的进一步精确；对比现有技术，通过熟练游泳者的轨迹曲线获得标准周期曲线，使得游泳者的动作有了一个判定标准；同时，根据各个熟练游泳者的周期曲线以及标准周期曲线，获得判定阈值，这种获得方式得到的判定阈值较为准确，使得对游泳者动作的判定更加准确。

技术特征：

1.一种基于物联网的游泳规范监测系统，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的游泳规范监测系统，其特征在于，所述手部或腿部的轨迹曲线的生成过程包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的游泳规范监测系统，其特征在于，所述数据库生成模块中，相同元素的判定过程包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的游泳规范监测系统，其特征在于，获取所述轨迹曲线的周期的过程包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的游泳规范监测系统，其特征在于，所述数据库生成模块还包括数据库，所述数据库的建立过程包括：

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的游泳规范监测系统，其特征在于，所述动作判断模块包括信息输入端和动作监测端；

7.根据权利要求4所述的一种基于物联网的游泳规范监测系统，其特征在于，所述动作判断模块获取标准周期曲线所占的时间间隔，根据所占的时间间隔的两倍，设定缓冲段；

8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的游泳规范监测系统，其特征在于，所述动作判断模块判断游泳者的动作是否标准的过程包括：

技术总结本发明涉及游泳规范检测技术领域，具体公开了一种基于物联网的游泳规范监测系统，包括以下步骤：动作采集模块：获取手部或腿部的轨迹曲线；数据库生成模块：获取熟练游泳者在各游泳类型下手部的轨迹曲线和腿部的轨迹曲线；根据所述的轨迹曲线的周期将其划分为若干片段，并对全部所述片段进行拟合，得到标准周期曲线；并获得斜率序列和标准斜率序列内相同元素的占比，记为相似度；在各周期曲线中选取相似度的最小值，记为容许度阈值；动作判断模块：获取游泳者一个完整周期的轨迹曲线，并获取所述的轨迹曲线的斜率序列，计算所述的斜率序列与标准斜率序列的相似度，并与容许度阈值进行比较，判断游泳者的动作是否标准。技术研发人员：李贺,张伟受保护的技术使用者：吉林师范大学技术研发日：技术公布日：2024/4/29