一种利用AR进行游泳的方法与流程

一种利用ar进行游泳的方法
技术领域
1.本发明涉及增强现实技术领域，尤其涉及一种利用ar进行游泳的方法。


背景技术：

2.增强现实技术(augmented reality，简称ar)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3d模型的技术，这种技术的目标是将真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在并进行互动。
3.游泳运动是男女老幼都喜欢的体育项目之一，可以改善心血管系统、增强抵抗力、健美形体，是一项非常方便健康的有氧运动。游泳被分为实用游泳和竞技游泳两大类，实用游泳又分为侧泳、潜泳、反蛙泳、踩水、潜泳、着装泅渡等；竞技游泳分为蛙泳、爬泳、仰泳、蝶泳。目前的游泳运动在初学阶段时通常是由教练进行教学，对游泳的姿势、动作进行纠正和规范等，教练相对于学员而言人数较少，难以保障对每个学员都有足够的教学时间和精力，一对一的教学费用又十分昂贵，而在无教练的情况下进行游泳学习难以有效的规范姿势，需要较长的时间才能学会，学会游泳的进程缓慢，并且长时间的游泳容易枯燥乏味，游泳体验乐趣较差。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种利用ar进行游泳的方法，解决目前技术中传统的游泳学习需要教练进行教学，费用高，学习困难进程慢的问题。
5.为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：
6.一种利用ar进行游泳的方法，游泳者穿戴上ar设备进入游泳区进行游泳，所述的ar设备包括主控单元、ar显示单元和存储单元，所述ar显示单元显示出的虚拟画面与现场实景叠加显示给游泳者，所述的存储单元存储有游泳标准动作的影像数据，主控单元调取存储单元中的游泳标准动作的影像数据并通过ar显示单元显示出游泳标准动作的影像。本发明所述的利用ar进行游泳的方法在游泳者进入游泳区进行游泳的同时，通过ar显示单元向游泳者展示游泳标准动作的影像，游泳者自行按照游泳标准动作调整自己的姿势，从而无需教练进行教学，游泳者学习更加自由灵活，学习更加轻松简单，并且ar显示单元显示出的虚拟画面与现场实景叠加显示给游泳者，在观看游泳标准动作影像的同时游泳者还可以良好的获知周遭环境的状况，避免出现意外，降低风险，使用安全性更好。
7.进一步的，所述ar设备还包括实时监测游泳者位置的定位单元，所述的定位单元将监测到的游泳者位置信息传输给主控单元，主控单元再将游泳者位置信息通过ar显示单元显示给游泳者。实时的监测游泳者当前的位置，避免游泳者出现碰壁或下游深度过深的状况，提高游泳者游泳时的安全性。
8.进一步的，所述定位单元为设置在ar设备上的声纳定位系统，可以稳定可靠的监测游泳者的位置，保障游泳的安全性。
9.进一步的，所述的ar设备还包括报警器，在游泳者过度接近池壁或下游深度过深时报警器发出警报，提醒游泳者及时调整自己游泳状态，避免发生危险，同时岸上的救护人员也能在报警器发出警报时及时对发生事故的游泳者进行施救。
10.进一步的，所述的ar设备还包括传感器单元，所述的传感器单元包括温度传感器、加速度传感器和压力传感器，所述的温度传感器监测水温，加速度传感器监测游泳者的速度，压力传感器监测游泳者所处水深处的压力，传感器单元监测到的信息传送给主控单元，主控单元再将信息通过ar显示单元显示给游泳者。游泳者可以实时查看传感器单元监测到的信息，游泳者可以直观的掌握游泳状态，便于游泳者灵活的调整游泳状态，可以加快游速、降低游速、向水面方向游或者向更深处游等等。传感器单元监测到的信息同时保存到存储单元中，便于游泳者上岸后提取数据总结经验。
11.进一步的，所述的传感器单元还包括监测游泳者实时心率的心率传感器，心率传感器检测的信息通过ar显示单元实时显示给游泳者，对游泳者的身体状况进行监测，便于游泳者调整自己的游泳速率，并且有效提高安全性。
12.进一步的，所述的存储单元还存储有互动场景，主控单元调取互动场景并通过ar显示单元显示给游泳者，游泳者可以与互动场景进行互动，大大增加游泳时的趣味。
13.进一步的，所述的ar设备还设置有用于采集现场实景的摄像头，将游泳过程进行记录，有利用游泳者回顾游泳过程，便于分析总结经验。
14.进一步的，所述的ar设备还包括动作捕捉系统，所述的动作捕捉系统包括设置在游泳者四肢及躯干上的随游泳者运动的动作传感器，动作捕捉系统采集到游泳者的实际动作姿态信息发送到存储单元保存，并且实际动作姿态信息还传送到主控单元并通过ar显示单元显示出实际动作姿态的虚拟影像。游泳者的实际游泳姿态被动作捕捉系统采集，游泳者可以通过ar显示单元实时的查看自己的游泳姿态，并与游泳标准动作的影像进行对比，从而可以实时的调整自己的游泳姿态，能更好、更高效的学会游泳，有利于游泳者达到标准的姿势，并且游泳者的实际动作姿态信息同时保存到存储单元中，便于游泳者上岸后提取数据总结经验。
15.进一步的，所述的ar显示单元为投影系统，投影系统将虚拟画面直接投影到游泳者的眼部，结构精简、显示效果好，投影系统将虚拟画面投影到游泳者眼部的同时不影响游泳者观看现场实景，保障游泳者可以良好的获知周遭环境的状况，提高安全性。
16.与现有技术相比，本发明优点在于：
17.本发明所述的利用ar进行游泳的方法将虚拟画面与现场实景叠加显示给游泳者，能向游泳者展示游泳标准动作的影像，游泳者自行按照游泳标准动作调整自己的姿势，无需教练进行教学，游泳者学习更加自由灵活，学习更加轻松简单，降低前期学习的复杂程度，在观看游泳标准动作影像的同时游泳者还可以良好的获知周遭环境的状况，避免出现意外，降低风险，使用安全性更好，还能展示互动场景，大大增加游泳的趣味。
附图说明
18.图1为利用ar进行游泳的方法实施例一的结构示意图；
19.图2为利用ar进行游泳的方法实施例二的结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，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。
21.本发明实施例公开的一种利用ar进行游泳的方法，通过虚拟画面与现实的叠加从而增强现实，能够展示游泳的标准动作，并且不影响游泳者对周遭环境的获知，安全性好，无需教练，降低前期学习的复杂程度，还能展示互动场景，大大增加游泳的趣味。
22.如图1所示，一种利用ar进行游泳的方法，游泳者穿戴上ar设备进入游泳区进行游泳，ar设备整体可以是眼镜、头盔等穿戴式装置，所述的ar设备主要包括主控单元、ar显示单元和存储单元，所述ar显示单元显示出的虚拟画面与现场实景叠加显示给游泳者，在本实施例中，ar显示单元为投影系统，投影系统将虚拟画面直接投影到游泳者的眼部，游泳者在观察虚拟画面的同时也可看到现场实景，游泳者还可以良好的获知周遭环境的状况，避免出现意外，降低风险，所述的存储单元存储有游泳标准动作的影像数据，主控单元调取存储单元中的游泳标准动作的影像数据并通过ar显示单元显示出游泳标准动作的影像，游泳者在看到现场实景的同时也看到游泳标准动作的影像，游泳者可以自行对比着游泳标准动作来调整自己的动作，无需教练进行教学，减少训练成本，学习游泳更加自由方便，提升训练效果，提高学习的效率。
23.存储单元中可以存储各种泳姿的标准动作影像数据，游泳者可根据泳姿类型、自己的喜好选择对应泳姿的标准动作影像进行观看，游泳标准动作的影像包括展示双手动作、双脚动作、头部动作、背部动作、腰部动作、臀部动作的等等内容，使得游泳者能够详尽、精确的了解游泳标准动作，提高学习效果。
24.存储单元还存储有互动场景，主控单元调取互动场景并通过ar显示单元显示给游泳者，游泳者可以与互动场景进行互动，游泳者可以与互动场景中的生物机械能互动，或者是互动式的游戏场景，通过虚拟画面与现实的叠加从而增强现实，大大增加游泳的趣味。
25.在本实施例中，ar设备还包括实时监测游泳者位置的定位单元，所述的定位单元将监测到的游泳者位置信息传输给主控单元，主控单元再将游泳者位置信息通过ar显示单元显示给游泳者，游泳者可以实时的掌握自己当前的位置，从而适当的调整自己的位置，避免出现碰撞池壁、下潜过深的危险状况，提高安全性。
26.定位单元可以是设置在ar设备上的声纳定位系统，利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下定位，可靠稳定的监测游泳者的当前位置，保障游泳的安全性。定位单元还可以由红外感应器和定位主控器构成，在浴池的四壁设置有红外感应器，用于检测浴池内的人体与池壁的距离，并传送给定位主控器，定位主控器将距离信息传送给主控单元，游泳者实时的查看自己的当前位置，提高游泳时的安全性。
27.ar设备还设置有传感器单元，所述的传感器单元包括温度传感器、加速度传感器和压力传感器等，所述的温度传感器监测水温，加速度传感器监测游泳者的速度，压力传感器监测游泳者所处水深处的压力，传感器单元监测到的信息传送给主控单元，主控单元再将信息通过ar显示单元显示给游泳者；传感器单元还设置有用于监测游泳者实时心率的心率传感器，心率传感器检测的信息通过ar显示单元实时显示给游泳者。通过传感器单元对
各项状况的监测，游泳者可以实时的掌握周遭环境状况以及自身状况，便于游泳者灵活的调整游泳状态，可以调整游速、调整游泳方向，调整游泳频率维持心率在合适的范围内，并且使得自己处在安全的深度范围内，避免出现下潜深度过深导致难以上浮换气，提高游泳的安全性。
28.ar设备还包括与主控单元连接的报警器，报警器可进行声音、光照的警报，当出现游泳者与某侧池壁的距离低于安全距离、下潜深度过深、心率过低或过慢等危险状况时，报警器开始工作，及时提醒游泳者调整自己游泳状态，调整游泳方向、进行休息等等，避免发生危险，同时岸上的救护人员也能在报警器发出警报时及时对发生事故的游泳者进行施救，提高安全性。
29.ar设备还设置有用于采集现场实景的摄像头，摄像头为全方位摄像头，根据游泳者的视角全方位采集游泳实景，将游泳过程进行记录，游泳者可以上岸或者回到家里回放游泳过程视频，便于分析并总结经验。
30.实施例二
31.如图2所示，ar设备还设置有动作捕捉系统，所述的动作捕捉系统包括设置在游泳者四肢及躯干上的随游泳者运动的动作传感器，动作捕捉系统通过动作传感器采集到游泳者的实际动作姿态信息后发送到存储单元保存，并且实际动作姿态信息还传送到主控单元并通过ar显示单元显示出游泳者实时的实际动作姿态的虚拟影像。游泳者可以通过ar显示单元将自己的实际动作姿态与游泳标准动作的影像进行直观对比，从而可以更直观的调整自己的游泳姿态，能更好、更高效的学会游泳，有利于游泳者达到标准的姿势，游泳者的实际动作姿态信息同时保存到存储单元中，便于游泳者上岸后提取数据总结经验。
32.本实施例中的动作捕捉系统可采用电磁式运动捕捉系统，电磁式运动捕捉系统由发射源、动作传感器和数据处理单元组成，发射源在空间产生按一定时空规律分布的电磁场；动作传感器(通常有10～20个)安置在表演者身体的关键位置，随着表演者的动作在电磁场中运动,动作传感器通过电缆或无线方式与数据处理单元相连。游泳者在进行游泳动作时，动作传感器器将接收到的信号传送给数据处理单元，根据这些信号可以解算出每个动作传感器的空间位置和方向，电磁式运动捕捉的优点在于它记录的是六维信息，即不仅能得到空间位置，还能得到方向信息，响应速度快，实时性好，装置的定标比较简单，成本相对低廉。
33.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。