本發(fā)明涉及一種計步方法，具體是一種基于模板匹配識別的計步方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前隨著移動終端設(shè)備的普及，人們?yōu)榱俗约旱氖褂眯枨螅藗儠⒏鞣N各樣的程序下載到自己的手機(jī)中，隨著全民健身理念的推廣，人們對于自身的健康知識越來越重視，人們會在自己的手機(jī)中下載各種運(yùn)動程序，計步器就是其中一種，計步器已經(jīng)集成到大多數(shù)的移動手機(jī)等終端中。計步器是通過統(tǒng)計步數(shù)、距離、速度、時間等數(shù)據(jù)，測算卡路里或熱量消耗，用以掌控運(yùn)動量，防止運(yùn)動量不足或運(yùn)動過量的一種工具。現(xiàn)有計步器實現(xiàn)計步的原理大多是基于加速度傳感器(三軸)實現(xiàn)的，利用加速度傳感器計步目前有的將其固定在人體腿部，有的固定在手臂，有的固定在腰部。而根據(jù)人體運(yùn)動原理，人在行走時，重心垂直方向會有運(yùn)動。同時，腿部和手臂是自由擺動的，會有相應(yīng)的運(yùn)動數(shù)據(jù)產(chǎn)生。因此市面上的計步器基本放置在人體腿部、手臂、腰部三個位置。這三個位置中，固定在腰部時候測量結(jié)果最穩(wěn)定。但是由于放在腰部時候運(yùn)動數(shù)據(jù)的波峰較放在手、腿時幅度小，因此亟需一種更加精確和穩(wěn)定的計步方法及終端。

另外，人運(yùn)動的狀態(tài)基本可以分為走路和跑步兩種；其中，走路和跑步在具體數(shù)據(jù)顯示來看只是運(yùn)動的波峰差距有非常大的區(qū)別。而市面上對于走路和跑步這兩種狀態(tài)的區(qū)分度不大。要不僅僅都算做一個計步，但這兩種運(yùn)動對應(yīng)消耗的熱量不同。因此，準(zhǔn)確的區(qū)分這兩種不同消耗的狀態(tài)是很有必要的，而且要快速準(zhǔn)確的判別，最終顯示步數(shù)或者熱量的時候，跑步狀態(tài)的需要做加權(quán)處理，將實際的多余熱量消耗計算進(jìn)去。

當(dāng)前隨著物聯(lián)網(wǎng)及可移動設(shè)備的不斷普及，加之當(dāng)前智能手機(jī)數(shù)量及功能的完善，使得計步裝置可以集成到其他電子設(shè)備中，因此亟需一種能準(zhǔn)確計步、適用環(huán)境廣泛、方便使用的計步方法及裝置。加之，當(dāng)前人們對于娛樂、體育的重視度增強(qiáng)，因此需要計步裝置不僅能計步，而且能識別走路及跑步等不同時刻的數(shù)據(jù)，基于這些數(shù)據(jù)可以計算得出個人的能量卡路里消耗，便于保持健康的身體。

由于目前可移動設(shè)備使用的多樣化，集成的計步裝置可能放到上衣口袋，下肢口袋、固定在手臂或者腿部等多種情況。因此，普通的固定在腿部或者單獨(dú)位置的設(shè)備很難滿足或者很難有效測量用戶真實的運(yùn)動數(shù)據(jù)，這就為使用者帶來了不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于模板匹配識別的計步方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于模板匹配識別的計步方法，具體步驟如下：

步驟一，數(shù)據(jù)采集模塊獲取加速度傳感器的模擬數(shù)據(jù)；

步驟二，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；

步驟三，提取走路和跑步兩種狀態(tài)模板的特征向量數(shù)組的數(shù)值；

步驟四，設(shè)置兩種狀態(tài)的模式識別閾值及其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

步驟五，不斷獲得步驟一得到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，將其處理后進(jìn)行匹配識別；

步驟六，得出真實運(yùn)動數(shù)據(jù)和模板數(shù)據(jù)的近似度；

步驟七，判斷是否計步，不斷更新顯示數(shù)據(jù)；

步驟八，不斷循環(huán)步驟四到步驟六，直至結(jié)束，得出總計計步數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采用有線直連方式、藍(lán)牙、wifi的方式傳輸。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：模式匹配識別處理時先獲取模型特征向量值，模型特征向量值的獲取通過技術(shù)人員出廠前設(shè)置或者用戶幾次測試自動獲得。

為本發(fā)明進(jìn)一步的方案，所述方法還包括判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)訓(xùn)練條件；

若達(dá)到預(yù)設(shè)訓(xùn)練條件，執(zhí)行所述獲取一段歷史計步時間內(nèi)的加速度數(shù)據(jù)的步驟。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本方法通過提前統(tǒng)計和測試加速度傳感器的一些數(shù)據(jù)，得到標(biāo)準(zhǔn)化模板，在使用過程中，通過不斷運(yùn)動產(chǎn)生的數(shù)據(jù)跟模板進(jìn)行匹配識別處理，當(dāng)真實運(yùn)動數(shù)據(jù)與模板數(shù)據(jù)在計步統(tǒng)計內(nèi)，則進(jìn)行計步；此方法簡便且易于實現(xiàn)，并且精確度很高。另外，模板數(shù)據(jù)可以通過不同個體的特征，隨著使用，進(jìn)行累積統(tǒng)計并動態(tài)修正得出。

附圖說明

圖1為基于模板匹配識別的計步方法的流程示意圖。

圖2為基于模板匹配識別的計步方法的模塊圖。

圖3為基于模板匹配識別的計步方法中模式分析匹配模塊的工作流程圖

圖4為圖1基于模板匹配識別的計步方法中加速傳感器所示的運(yùn)動軌跡圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

實施例1

基于不同個體走路及跑步的基本物理模型分析，人在走路及跑步狀態(tài)下，不論手臂時候擺動，肯定的一點是，人體的重心都會有垂直方向的上下運(yùn)動，通過檢測獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)打印出形成的近似sin(x)圖像，但是只是上半部分的。因此本發(fā)明基于建模分析后，準(zhǔn)備通過下述方式進(jìn)行計步：首先獲取加速度傳感器的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，即用戶真實運(yùn)動數(shù)據(jù)；用一個特征向量數(shù)組保存經(jīng)過大量實驗測試得到的人體基本的走路及跑步的特征向量值數(shù)組的數(shù)字個數(shù)用n表示，代表提取一個計步波段里的多少個特征值作為模板，數(shù)組里對應(yīng)的值則是運(yùn)動特定時刻的波峰值，不同波峰值代表人重心垂直方向的相對高度值，由于有走路和跑步兩種狀態(tài)，因此需要兩個數(shù)組來分別統(tǒng)計對應(yīng)狀態(tài)的模板值；此外，還需要設(shè)置其他一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)樣本數(shù)組：用于保存對應(yīng)的走路或跑步狀態(tài)時對應(yīng)的真實運(yùn)動數(shù)據(jù)，數(shù)組數(shù)值個數(shù)跟對應(yīng)的走路、跑步時的特征向量數(shù)組的個數(shù)一樣，(僅需一個樣本數(shù)組即可)，比如，不斷運(yùn)動過程中的數(shù)據(jù)不可能每個數(shù)據(jù)一收到就存入樣本數(shù)組，因此需要一個識別閾值，只有超過此閾值的值及其后面的n個數(shù)值才會存入樣本數(shù)組跟對應(yīng)的特征向量數(shù)組進(jìn)行匹配。

一種基于模板匹配識別的計步方法，具體步驟如下：

步驟一，獲得步數(shù)模式的模板數(shù)據(jù)，加速度傳感器中讀取的數(shù)據(jù)是模擬數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過一定處理轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，最終得到運(yùn)動軌跡的(x，y)坐標(biāo)值。其中y為運(yùn)動的波高，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過有線直連方式或者無線的方式發(fā)送給處理器，有線直連方式說明多個功能模塊都是集成在一起，不分開，無線發(fā)送方式有藍(lán)牙、wifi等方式，便于各個模塊分別放置不同位置；

步驟二，設(shè)置識別閾值，輸入匹配識別數(shù)據(jù)；

步驟三，進(jìn)行模式匹配識別處理，獲取模型特征向量值v[n],其中n為有效數(shù)值的個數(shù)(具體個數(shù)通過多次試驗統(tǒng)計獲得)，確定一些基礎(chǔ)值n，t，e，t-sim的值，t為threshold閾值(即有效數(shù)值采集、對比基數(shù)值，當(dāng)真實用戶運(yùn)動數(shù)據(jù)超過t值時，將其采集進(jìn)s[n]用戶運(yùn)動數(shù)組中)，e為error誤差值(即真實數(shù)值與對應(yīng)的特征向量值的絕對值差值)，s[n]是與模板特征向量值數(shù)組對應(yīng)的真實用戶運(yùn)動數(shù)據(jù)數(shù)組，n對應(yīng)的v[n]中的，f(1,2,......i,n):獲得v[n]中的第i個的具體數(shù)值的函數(shù)f(i)，f(1,f2,.......i,n):獲得s[n]中對應(yīng)的第i個的具體數(shù)值的函數(shù)f(i)；sim(f,f):真實數(shù)據(jù)值與模板對應(yīng)值的近似度函數(shù)，結(jié)果為百分百％(1％-100％)，如下公式所示則，就是從1到n個數(shù)組中的數(shù)據(jù)，依次對應(yīng)進(jìn)行比對，若v[n]中對應(yīng)的值fi與s[n]中對應(yīng)的值fi的絕對值小于t，則表示數(shù)據(jù)屬于有效步數(shù)中的數(shù)據(jù)，算作1，否則算0。最終將n個數(shù)值都進(jìn)行處理后，相加。最后再除以n，得到此次的n個數(shù)值有多少個是一個完整步數(shù)中的有效值，最終轉(zhuǎn)換為百分百，t-sim:近似度閾值(sim(f,f)),值為百分比，作為此次真實數(shù)據(jù)s[n]是否是一個有效步數(shù)的判斷基礎(chǔ)，p是pace步數(shù)統(tǒng)計值，p為自然數(shù)，初始值為0，通過不斷接收到的加速度數(shù)字?jǐn)?shù)值，每發(fā)送過數(shù)值，將數(shù)值存入s[n]中，假設(shè)傳送過來的數(shù)據(jù)標(biāo)記是：d1,d2,di,d100,則第一次處理時，將d1到dn個值存入s[n]，識別完畢后，將d2到dn+1的值存入s[n]中，以此類推獲取好各種數(shù)據(jù)后，進(jìn)行模式匹配處理并獲得sim(f,f)；

步驟四，此次的n個數(shù)據(jù)對應(yīng)的匹配度，如果sim(f,f)>t-sim,則p加一，算作此次匹配成功，s[n]數(shù)據(jù)情況，重新獲得新數(shù)據(jù)并繼續(xù)進(jìn)行匹配得出模式的近似度值，在最后結(jié)束的時候，輸出p的值就可以知道總共走了多少步，后續(xù)其他數(shù)據(jù)都可以通過p得到，則成功計步并且結(jié)束。走路和跑步兩種狀態(tài)對應(yīng)著上述兩套不同的數(shù)據(jù)系列。而跑步時候的加權(quán)值用小寫v表示。在用戶不斷運(yùn)動過程中，真實運(yùn)動數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒治鎏幚砟K的時候，根據(jù)不同的閾值，首先進(jìn)行跑步判斷，再進(jìn)行走路判斷，當(dāng)跑步計步成功時，不論走路是否計步成功，均算作一次跑步狀態(tài)的計步成功，最終計步結(jié)果不是累計加1，而是加1*v，走路的計步自動累加為0。若跑步計步不成功，則進(jìn)行走路的正常計步。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。