用于同步顯示運動動作的系統(tǒng)與方法
【專利說明】用于同步顯示運動動作的系統(tǒng)與方法
[0001] 相關(guān)專利申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年3月7日提交的編號為61/774,050的美國臨時專利申請和 于2013年7月1日提交的序號為13/932,899的美國專利申請（運兩個專利的名稱均為 "用于測量極限運動技巧的方法與裝置"）的優(yōu)先權(quán)，W及要求于2013年7月12日提交的 序號為61/845, 877的美國臨時專利申請和于2013年9月11日提交的序號為14/024, 502 的美國專利申請（運兩個專利的名稱均為"使用傳感器的自動視頻同步"）的優(yōu)先權(quán)，前述 專利申請的全部內(nèi)容并入本文作為參考。
[0003] 本申請設(shè)及于2013年7月1日提交的序號為13/932, 899、專利名稱為"用于識別 與特征化運動動作的系統(tǒng)和方法"的美國專利申請，其公開內(nèi)容全部并入本文作為參考。
[0004] 本申請設(shè)及于2013年1月4日提交的序號為13/734, 818、專利名稱為"動作視頻 的自動數(shù)據(jù)管理與標記"的美國專利申請，其公開內(nèi)容全部并入本文作為參考。
[0005] 本申請設(shè)及于2012年9月12日提交的序號為13/612, 470、專利名稱為"使用模 糊邏輯確定運動員跳躍動作的方法與裝置"的美國專利申請，特此將其公開內(nèi)容全部并入 本文作為參考。
【背景技術(shù)】
[0006] 極限運動（也稱為"極限體育運動"或"冒險運動"）的普及性正在穩(wěn)步增長。特 別是，滑雪板、滑板、自由式滑雪、沖浪、跳傘、翼裝飛行、自行車越野及其他一些極限運動正 在成為（或者目前已經(jīng)成為）主流運動。各種媒體組織越來越關(guān)注此類運動，其中某些競 賽（如X-Games)專口致力各種極限運動。
[0007] 在很多傳統(tǒng)運動中，使用客觀方法如分數(shù)（例如，棒球運動中的跑壘次數(shù)或得分） 或時間（例如，賽跑者或下坡滑雪者越過終點線的時間）對比賽進行測量與評判。相比 而言，在很多極限運動中，運動員卻通過表演跳躍、空翻、旋轉(zhuǎn)等諸如此類的運動動作（例 如"技巧"）進行比賽。例如，有關(guān)滑雪常用技巧的描述，可訪問http://en.wikipedia. org/w;Lki/List_of_snowboa;rd_t;ricks;有關(guān)滑板常用技巧的描述，可訪問 skateboardingtrickslist.com〇
[0008] 極限運動中的很多運動動作都很復雜，而且表演極其迅速。相應地，通?；诟鞣N 主觀因素（包括某一特殊運動動作的難度或美感的個人感受）由（裁判與觀眾）對極限運 動比賽中表演的運動動作進行評判。運種做法通常在識別不同的運動動作W及在比賽中判 斷或評定此類動作時導致出現(xiàn)問題。例如，在高臺滑雪比賽中，跳躍者的動作非?？?，W致 于觀眾無法判斷其表演的旋轉(zhuǎn)或空翻的數(shù)目。
[0009] 一些常規(guī)系統(tǒng)試圖用慣性傳感器測量快速旋轉(zhuǎn)。通常運類測量都相對于傳感器 軸，但是也可W與絕對軸相關(guān)。然而，此類常規(guī)系統(tǒng)并不能實施運動參與者與觀眾易于理解 的傳感器測量。常規(guī)系統(tǒng)并不能自動識別與測量極限運動"技巧"，因此并不適用于極限運 動參與者專用的實際比賽、排行榜、社交網(wǎng)絡。
[0010] 此外，對于極限運動中表演的很多運動動作而言，要定義創(chuàng)建實際比賽和/或使 實際比賽自動化所需的標準并不簡單。不像可W簡單地用分數(shù)、速度或時間衡量的其他運 動，極限運動中表演的運動動作通常設(shè)及很多復雜的動作。一些傳統(tǒng)系統(tǒng)試圖通過對比表 演其各自動作的兩位表演者的視頻來比較兩位不同的表演者表演的同一個"技巧"的相似 度。然而，此類比較通常設(shè)及大量的勞動密集型操作，例如，人工選擇每個視頻的相應部分， 然后一起播放。此類并排的視頻比較很難準備，并且通常相互之間并不同步。此外，運種方 法阻礙了對不同表演者表演的同一運動動作進行視覺比較的廣泛使用，或者也阻礙了對同 一表演者在不同時間表演的同一動作進行比較的廣泛使用。本發(fā)明實施例能夠解決運些及 其他問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明實施例有助于同步表演運動動作的表演者的多個視頻片段。此外，各種實 施例有助于對運動動作進行并行視覺比較。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明一個實施例的計算機實現(xiàn)方法包括通過計算機系統(tǒng)接收與表演者在 第一時間段內(nèi)表演的動作相關(guān)的第一傳感器數(shù)據(jù)和與該表演者在第二時間段內(nèi)表演的動 作相關(guān)的第二傳感器數(shù)據(jù)；通過計算機系統(tǒng)并且基于所述第一傳感器數(shù)據(jù)與第二傳感器數(shù) 據(jù)確定多個運動特征；基于所述多個運動特征識別與表演者在第一時間段和第二時間段內(nèi) 表演的動作相關(guān)的運動動作；將所述第一傳感器數(shù)據(jù)與第一時間段內(nèi)表演的運動動作的視 覺顯示進行同步；將所述第二傳感器數(shù)據(jù)與第一時間段內(nèi)表演的運動動作的視覺顯示進行 同步；通過計算機系統(tǒng)同時呈現(xiàn)在第一時間段內(nèi)表演的運動動作的視覺顯示和在第二時間 段內(nèi)表演的運動動作的視覺顯示。
[0013] 本發(fā)明另一個實施例包括具有下列功能的裝置：接收與表演者在第一時間段內(nèi)表 演的動作相關(guān)的第一傳感器數(shù)據(jù)和與該表演者在第二時間段內(nèi)表演的動作相關(guān)的第二傳 感器數(shù)據(jù)；基于所述第一傳感器數(shù)據(jù)與第二傳感器數(shù)據(jù)確定多個運動特征；基于所述多個 運動特征識別與表演者在第一時間段和第二時間段內(nèi)表演的動作相關(guān)的運動動作；將所述 第一傳感器數(shù)據(jù)與第一時間段內(nèi)表演的運動動作的視覺顯示進行同步；將所述第二傳感器 數(shù)據(jù)與第一時間段內(nèi)表演的運動動作的視覺顯示進行同步；同時呈現(xiàn)在第一時間段內(nèi)表演 的運動動作的視覺顯示和在第二時間段內(nèi)表演的運動動作的視覺顯示。
[0014] 本發(fā)明包括能夠?qū)嵤┻\些方法的方法與裝置，其中包括實施運些方法的數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)，W及含有在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上執(zhí)行時可促使系統(tǒng)實施運些方法的指令的計算機可讀介 質(zhì)。
[0015] 根據(jù)下述附圖與【具體實施方式】，本發(fā)明的其他特征是顯而易見的。
【附圖說明】
[0016] 根據(jù)下文【具體實施方式】與權(quán)利要求書并結(jié)合下列示意圖，將能更全面地理解某些 實施例。
[0017] 圖1和圖IA為根據(jù)各種實施例表示示例性流程的流程圖。
[001引圖2為根據(jù)各種實施例的示例性方框圖。
[001引圖3、4、5、6A、她和7為根據(jù)本發(fā)明各個方面的示例圖。
[0020] 圖8為根據(jù)本發(fā)明各個方面表示運動動作顯示同步示例性流程的流程圖。
[0021] 圖9為可結(jié)合圖8所示流程使用的傳感器數(shù)據(jù)的示例圖。
[0022] 圖10和圖11為疊加于動作視頻上的某個動作的圖示的示例性屏幕截圖。
[0023] 圖12表示根據(jù)本發(fā)明各個方面確定實際視頻帖率的例子。
[0024] 圖13A和13B表示通用時間（如，GPS時間）與CPU時間之間的時間同步的各個 方面，W及與通用時間相比的典型CPU時間錯誤。
[00巧]圖14表示巧螺儀傳感器特征標記中識別的運動動作的不同階段。
【具體實施方式】
[0026] 下列描述與附圖只是用來說明本發(fā)明，并非用來限制本發(fā)明。為了便于對本發(fā)明 的全面理解，描述了很多具體細節(jié)。然而，在某些情況下，為了避免混淆本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容， 并未對公知或常規(guī)細節(jié)加W描述。在本發(fā)明所稱一個實施例或?qū)嵤├灰欢ㄖ赶嗤膶嵤?例；當然，此類稱謂至少指一個實施例。
[0027] 本說明書中所稱"一個實施例"或"實施例"是指可包含于本發(fā)明至少一個實施例 中的特定特性、結(jié)構(gòu)或特征。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的"在一個實施例中"并非均指同 一個實施例，也不是與其他實施例互相排斥的單獨或可選實施例。此外，在本說明書中描述 的一些特性可能在一些實施例中顯示而在其他實施例中并未顯示。同樣地，本說明書描述 的各種要求可能在一些實施例中有要求而在其他實施例中并未要求。
[0028] 在此所述方法之要素的組合和/或子集可采用任何合適的次序并結(jié)合任何合適 的系統(tǒng)、設(shè)備和/或流程實施。在此所述之方法可W任何方式（如通過在一個或多個計算 機系統(tǒng)上運行的軟件）實施。所述軟件可包括儲存在有形的計算機可讀介質(zhì)（如計算機系 統(tǒng)的存儲器）的計算機可讀指令，并可由一個或多個處理器執(zhí)行，W實施各種實施例對應 的方法。
[0029] 圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明各實施例的示例性流程。在圖1中，方法100包括接收與 表演者在某個時間段內(nèi)表演的動作相關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)（105)并基于傳感器數(shù)據(jù)確定動作 特征（110)。方法100進一步包括接收與運動動作定義相關(guān)的輸入（115)，將一個或多個運 動特征與所述定義關(guān)聯(lián)（120)，并將運動動作定義及相關(guān)的運動特征儲存到數(shù)據(jù)庫（125)。 方法100進一步包括基于確定的運動特征識別一個或多個運動動作（130)，判定已確定運 動特征和與已識別運動動作相關(guān)的運動特征之間的相似度（135)，并且當相似度低于某個 預定闊值時產(chǎn)生告警（140)。方法100還包括把與運動動作相關(guān)的信息和運動動作視頻進 行綜合或者將此等信息疊加到運動動作視頻上（145)?？赏ㄟ^在計算機系統(tǒng)中運行的軟件 (如圖2所示的示例性計算機系統(tǒng)200) (W任何想要的次序部分或全部）實現(xiàn)方法100的 各個步驟。
[0030] 本發(fā)明實施例可從任何數(shù)量與型號的傳感器（如加速計、巧螺儀、磁力儀、霍爾效 應傳感器、全球定位系統(tǒng)、超聲波傳感器與光學傳感器及其組合）直接或間接接收傳感器 數(shù)據(jù)（105)。來自不同傳感器的信息可一起使用或單獨使用，W確定表演者和/或表演者器 材的各種運動特征。在本文中，表演運動動作的"表演者"可指任何人（例如，滑雪者、滑板 者、騎車者、潛水者、運動員等）及與人相關(guān)或者由人操控的體育器材。此類體育器材可包 括，例如，交通工具（如自行車、船、汽車、摩托車等）、滑板、雪橋、滑雪板、降落傘及其他器 材或設(shè)備。
[0031] 例如，霍爾效應傳感器可用于監(jiān)測特技自行車運動員在跳躍之前、跳躍期間及跳 躍之后的車輪速度，而來自一套加速計和巧螺儀的數(shù)據(jù)則可監(jiān)測自行車運動員表演的空翻 與旋轉(zhuǎn)，另一套加速計和巧螺儀則可監(jiān)測自行車本身的空翻與旋轉(zhuǎn)。其他傳感器，如光學傳 感器（如，接近傳感器）或全球定位系統(tǒng)可用于幫助確定表演者與地面、斜坡、其他表演者 及其他物體相對的位置。各種實施例可利用來自嵌入或附著于表演者衣服、皮膚、器材或周 邊環(huán)境（如，表演者用來表演跳躍的斜坡）的傳感器的數(shù)據(jù)?？刹捎萌魏魏线m的方式（如， 從與表演者和/或表演者器材連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)W無線方式）接收傳感器數(shù)據(jù)。利用編 號為13/612,470的美國專利申請中描述的模糊邏輯通過監(jiān)測與分析特征標記識別與測量 跳躍動作，即可確定表演動作或"技巧"時的時間間隔，該專利申請的內(nèi)容并入本文作為參 考。例如，圖7比較了在滑板運動員表演動作期間由連接在滑板上的設(shè)備記錄的加速計與 巧螺儀傳感器的信號。為了幫助分離所述信號，加速計定額被提高至1000毫伽（mili-g)。 圖7表示盡管由于滑板振動造成加速計信號的噪聲很大，但是巧螺儀信號與技巧表演期間 的相關(guān)性要好得多。
[0032] 本發(fā)明實施例在基于客觀數(shù)據(jù)識別與特征化極限運動的運動動作方面特別有效。 此外，各種實施例可用于各種其他體育運動和活動，如棒球、籃球、曲棍球、足球和橄攬球。 例如，本發(fā)明實施例可被配置成接收來自與棒球運動員的球棒連接的傳感器的數(shù)據(jù)W及來 自與運動員的制服連接和/或嵌入棒球的傳感器的數(shù)據(jù)。在一個此種實施例中，可向各種 用戶，如棒球運動的觀眾或設(shè)法優(yōu)化揮棒動作的訓練員，提供有關(guān)運動員擊球的信息，如運 動員揮棒