一种基于虚拟化身的线上多人健身系统及方法

本发明涉及计算机视觉，更具体地说，涉及一种基于虚拟化身的线上多人健身系统及方法。背景技术：1、居家健身是当前人们采用的主要健身运动方式之一。在居家健身运动时，人们通常选择购买健身器材和硬件设备，使用健身类课程或vr健身游戏作为健身辅助手段，进行个人健身运动。在这种独自一人的健身方式下，人们无法做到与他人进行互动交流和竞技，会导致健身过程枯燥乏味，缺乏互动性、趣味性和竞技性，进而难以坚持，很大程度上降低了健身意愿和健身效果。2、经检索，专利申请号202110456091.x，申请公布日为2022年4月8日，公开了一种基于云端渲染的运动交互系统及其应用，该申请案提供的运动交互系统包括信息采集模块、场景信息采集模块、路径规划模块、数据传输模块、数据处理模块、云端渲染模块、硬件；该系统可以解决真实运动速度与位置信息不匹配的问题；将虚拟现实技术与常规运动相结合，解决场景单一，体验枯燥等问题，提高用户的锻炼频率；且该系统通过对路径进行规划，可以实现多人运动竞技的功能。但该申请案主要解决室内运动不能与户外信息相结合的问题，在运动过程中给人的沉浸式体验上稍弱。技术实现思路1、1.发明要解决的技术问题2、本发明提供了一种基于虚拟化身的线上多人健身系统及方法,主要用以解决居家健身环境下缺乏与他人进行互动交流，导致的健身过程枯燥乏味，缺乏互动性、趣味性和竞技性，以至于健身意愿和健身效果较低的问题。3、2.技术方案4、为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：5、本发明的一种基于虚拟化身的线上多人健身系统，包括：6、数据采集模块：用于获取人体动作图像和语音数据；7、动作识别模块：用于对人体动作图像进行处理，提取人体姿态关键点信息，得到人体姿态数据并对人体姿态数据进行分析，从中识别具体的动作，并将所得动作信息与标准运动数据信息进行对比，计算出动作的标准度，给出动作评分；8、网络通信模块：用于与服务端进行数据通信；9、数据控制模块：用于与客户端本地数据库进行信息交互；10、可视化界面：用于与使用者直接进行交互；11、链路管理模块：用于创建、维持、中断与客户端之间的连接；12、消息与事件处理模块：用于对来自客户端的消息和事件进行处理；13、数据转发模块：用于对来自客户端网络通信模块传输的数据包在多个客户端之间进行转发。14、更进一步地，所述的数据采集模块通过摄像头和语音设备获取人体动作图像和语音数据。15、更进一步地，所述的网络通信模块的功能包括：与服务端间建立tcp套接字并进行维护，各种网络事件的分发与处理，对待发送数据按照协议类型进行包装和编码，对从客户端接收的数据进行解码。16、更进一步地，所述的可视化界面包括2d图形ui和3d虚拟健身室，其中2d图形ui包括客户端窗体中的按钮、表单、状态栏基础控件，用户通过鼠标点击或手势操作与图形ui进行交互，进行软件页面的跳转和功能上的设置；3d虚拟健身室将3d的虚拟人物模型、场景、特效显示在窗体中，根据动作识别的结果驱动3d人物模型，将用户的健身状态进行实时反馈。17、本发明的一种基于虚拟化身的线上多人健身方法，包括以下步骤：18、步骤1：数据采集模块实时采集人体动作图像传输至动作识别模块；实时采集语音数据，传输至网络通信模块；19、步骤2：动作识别模块接收人体动作图像后，对图像进行处理，提取人体姿态关键点信息，得到人体姿态数据，通过分析识别出具体的人体动作，并与标准运动数据信息进行对比，计算出动作的标准度给出动作评分；处理完毕后将人体姿态数据和动作评分数据传输至网络通信模块和可视化界面；20、步骤3：网络通信模块接收语音数据、人体姿态关键点信息和动作评分数据后，对数据进行包装和编码，将数据包传输至服务器端；21、步骤4：服务器端通过链路管理模块建立与客户端的连接，接收来自客户端网络通信模块的数据包，通过数据转发模块将数据包转发给多个客户端，并通过消息和事件处理模块对来自客户端的消息和事件进行处理；22、步骤5：网络通信模块接收来自服务器端的数据包，对数据包进行解码，将网络数据传输至数据控制模块；23、步骤6：数据控制模块接收网络数据，将数据保存至客户端本地数据库中，并将网络数据和本地数据传输至可视化界面；24、步骤7：可视化界面接收来自动作识别模块的人体姿态数据和动作评分数据，以及来自数据控制模块的网络数据和本地数据；基于人体姿态数据和网络数据中包含的其他用户人体姿态数据，控制用户个人及其他用户的虚拟化身，使虚拟化身产生与用户相应的动作；根据动作评分数据、网络数据和本地数据，在界面中显示出相应的虚拟场景、计时和得分，并通过语音设备反应出其他用户的语音信息。25、更进一步地，所述的动作识别模块基于mediapipe人体姿态识别技术捕捉人体动作信息。26、3.有益效果27、采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：28、(1)本发明使用基于人体姿态识别的虚拟化身技术，将其应用于健身运动中，使得居家健身环境下也可以实现线上的多人共同健身。相比于当前居家环境下使用健身器材、健身类课程、vr健身游戏等缺乏互动、枯燥乏味的独自健身方式，使用虚拟化身的多人共同健身方式能够增强健身时的互动性、趣味性，从而提高人们的健身意愿。29、(2)本发明将动作识别和评分应用于使用虚拟化身的多人线上健身活动中，通过评分系统提升人们在运动健身中的竞技性，引导和激励人们在多人健身活动中相互比拼、竞争，在竞技中获得更强的健身意愿和健身效果。技术特征：1.一种基于虚拟化身的线上多人健身系统，其特征在于，包括：2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化身的线上多人健身系统，其特征在于：所述的数据采集模块通过摄像头和语音设备获取人体动作图像和语音数据。3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟化身的线上多人健身系统，其特征在于：所述的网络通信模块的功能包括：与服务端间建立tcp套接字并进行维护，各种网络事件的分发与处理，对待发送数据按照协议类型进行包装和编码，对从客户端接收的数据进行解码。4.根据权利要求3所述的一种基于虚拟化身的线上多人健身系统，其特征在于：所述的可视化界面包括2d图形ui和3d虚拟健身室，其中2d图形ui包括客户端窗体中的按钮、表单、状态栏基础控件，用户通过鼠标点击或手势操作与图形ui进行交互，进行软件页面的跳转和功能上的设置；3d虚拟健身室将3d的虚拟人物模型、场景、特效显示在窗体中，根据动作识别的结果驱动3d人物模型，将用户的健身状态进行实时反馈。5.一种基于虚拟化身的线上多人健身方法，其特征在于，包括以下步骤：6.根据权利要求5所述的一种基于虚拟化身的线上多人健身方法，其特征在于：所述的动作识别模块基于mediapipe人体姿态识别技术捕捉人体动作信息。技术总结本发明公开了一种基于虚拟化身的线上多人健身系统及方法，属于计算机视觉技术领域。本发明基于MediaPipe的人体姿态识别技术，使用普通摄像头捕捉人体动作，以此驱动用户虚拟化身，并将多个用户的虚拟化身投射至同一个虚拟健身场景中，让健身用户可以观察到他人的健身动作，并与其他人实时互动交流。同时本发明通过评分系统提升人们在运动健身中的竞技性，引导和激励人们在多人健身活动中相互比拼、竞争，在竞技中获得更强的健身意愿和健身效果。技术研发人员：李书杰,薛峰,詹迎康,刘立扬,单德发受保护的技术使用者：合肥工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23