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App-五禽气功新秘籍的研究与初步开发

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朱祥国肖宇赵倩文

摘要：随着“互联网+时代”的到来，伴随社会生活竞争压力的逐渐增大，出现了许多现代医学都不知所措的现代“文明病”。在2020年的新型冠状病毒时期，更是显示了在“互联网+时代”社会背景下，将互联网与中国传统运动养生方式相结合的重要性。五禽戏作为中华优秀传统文化，正逐渐被人们遗忘，而如今结合如今逐渐发展成熟的体感交互技术和openpose人体姿势识别技术，结合App-五禽气功新秘籍的推广使用，达到缓解现代“文明病”的目的，同时体感交互技术与openpose人体姿势识别有着吸引力足，娱乐性强的特点，有着较高的推广价值。

关键词：五禽戏;文明病;体感交互技术;openpose

中图分类号：TP212.6 ? ? ?文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）31-0086-03

Abstract：With the arrival of the "Internet + era" and the increasing pressure of competition in social life， many modern medical "civilization diseases" have emerged that are at a loss. In the novel coronavirus period in 2020， it shows the importance of combining the Internet with the traditional Chinese way of sports and health protection under the social background of "Internet + era". Wuqinxi， as the Chinese excellent traditional culture is gradually forgotten by the people， now the body feeling interaction technology development is gradually mature and openpose human gesture recognition technology， combined with the app — five birds qigong promote the use of new techniques， modern "civilization disease"， the purpose of ease and somatosensory interaction technology and open pose human gesture recognition are attractive enough， the characteristics of the entertaining， with high promotion value.

Key words：Wuqinxi; civilization disease; somatosensory interaction technology; Openpose

随着“互联网+时代”的到来，伴随社会生活竞争压力的逐渐增大，出现了许多现代医学都不知所措的现代“文明病”。在2020年的新型冠状病毒时期，更是显示了在“互联网+时代”社会背景下，将互联网与中国传统运动养生方式相结合的重要性。五禽戏作为中华优秀传统文化，正逐渐被人们遗忘，而如今结合如今逐渐发展成熟的体感交互技术和openpose人体姿势识别技术，结合App-五禽气功新秘籍的推广使用，达到缓解现代“文明病”的目的，同时体感交互技术与open pose人体姿势识别有着吸引力足，娱乐性强的特点，有着较高的推广价值。

1关于实现的人体姿势识别的设计与实现

openpose人类姿态识别项目作为一种前端的技术，在国内外的开源代码库中可以找到。它能高精度地识别人体姿态、面部姿态和关节运动，特别是在人体姿态识别方面。这是世界上第一种人体姿态识别技术。openpose技术在姿态获取、日常运动、生活等方面有着广泛地应用。最常见的是电玩城的跳舞机。现在我们要把这项技术应用到App-五禽气功新秘籍中，检查用户的动作是否规范。

该技术分为几个步骤。首先，开放式内置摄像机记录用户在每张图像下的动作，用户的行为被其摄像头采集。视频按帧进行识别，分析关节与置信度，最后确认。然后与预先保存的标准五禽戏运动相匹配。下面是对openpose相关技术的概括。

1.1 OpenPose预处理

OpenPose是一种用于关节（颈部、肩部、肘部等）的算法，这些关节标记人体（如图1所示），连接形成骨骼，然后估计人体姿势。作为视频预处理工具，我们只需要关注openpose地输出，利用该技术就可以达到识别动作的目的。

一般来说，骨架标注结果的维数比较高。在采集动作的过程中，会有很多的帧。在每一帧中，又可能采集到很多的人体。（如图2所示）每个人体都有许多关节。每一个关节都会有不同的置信度。

对于批处理视频，我们可以使用一个五维矩阵（n，c，t，v，m）。

n表示视频的数量。通常每个批次有256个批次（事实上，很容易设置，最好索引为2）。

c表示接头的特性。通常，关节包含三个特征，如x、y和acc（如果是三维骨骼，则为四个）。

t表示关键帧的数目。一般来说，视频有150帧。

V代表关节数。通常，18个关节由一个人标记。

m表示框架中的人数。一般来说，选择两个平均信心最高的人。

因此，輸入ST-GCN的OpenPost地输出是成形的（256、3、150、18、2）。

1.2 ST-GCN 网络结构

输入矩阵规范化如下：

N，C，T，V，M=X.size（）

#记住在维度交换和调用视图之后调用continuity以保持显示和内存的连续性

X = X. permute （0， 4， 3， 1， 2）. continuity（）

X = X. view （N * M， V * C， T）

X = self. data_bn （x）

X = X. view （N， M， V， C， T）

X = X. permute （0， 1， 3， 4， 2）. continuity（）

X = X. view （N * M， C， T， V）在时间和空间维度（v*c）中执行规范化。也就是说，关节在不同帧（x、y和acc）中的位置特征被规范化。

通过使用ST-GCN单元和交替使用GCN和TCN，时间和空间维度被转换：

#N*m（256*2）/C（3）/T（150）/V（18）

Input：[512， 3， 150， 18]

ST-GCN-1：[512、64、150、18]

ST-GCN-2：[512、64、150、18]

ST-GCN-3：[512、64、150、18]

ST-GCN-4：[512、64、150、18]

ST-GCN-5：[512、128、75、18]

ST-GCN-6：[512、128、75、18]

ST-GCN-7：[512、128、75、18]

ST-GCN-8：[512、256、38、18]

ST-GCN-9：[512、256、38、18]

空间维度是关节的特征（从3开始），时间维度是关键帧编号（从150开始）。人类活动的阶段不多，但每个阶段的活动都比较复杂。例如，高尔夫球杆挥杆可能只需要分成五步，但每一步都需要更多的手、腰和脚。

使用平均池、全连接层（或fcn）对特征进行分类，实现如下：

# self.fcn = nn.Conv2d（256， kernel_size=1）

# global pooling

x = F.avg_pool2d（x， x.size（）[2：]）

x = x.view（N， M， -1， 1， 1）.mean（dim=1）

# prediction

x = self.fcn（x）

x = x.view（x.size（0）， -1）

图上的平均池可以理解为读取图的过程，即总结节点特征来表示整个图的特征。这里解析的是对动作特征的一步步分析，如图3所示。

2 App-五禽戏气功新秘籍的界面设计初步设计

App-五禽气功新秘籍集便捷、新鲜、科学、创新等多种性能于一体，产品分为经典和剧情模式，两种模式都适合不同的人群使用（经典模式页面简洁明了，适合年龄大的用户使用;剧情模式界面华丽，内容丰富，适合青少年群体），通过与可监测用户血压与脉搏、心肺功能等数据的体测设备相互结合使用，进一步了解自身的身体情况，进行系统分析并给出量身制定的最佳锻炼时长和时间点等相关信息。该App不仅借此使用户更深入地了解中华传统文化养生知识及小常识，还能锻炼身体体质，并在此过程中培养情操，达到身心健康。

软件功能如下：（用户在App中可查阅本产品提供的各商家的历史简介、服务理念、收费情况、好评率等信息，放心购买商品）

1）创建账号：用户通过创建账号（可以通过微信，qq等社交软件同步），登录我们的五禽气功新秘籍App;

2）选择模式：分为经典模式（页面会相对简洁明了）和剧情模式（和部分网游类似，适合大部分青年用户）用户可以根据自己的喜好，选择适合自己的界面;

3）经典模式：用户可以直接选择自己想要学习的五禽戏中的一种，直接进行学习，有图文介绍，有视频教学，最重要的是用户可以通过体感技术来获得自己动作的完成度，以便了解自己的动作是达到标准;

4）剧情模式：

入门引导：系统会首先收集用户对五禽戏的了解程度：很了解，有所了解，不了解，并且引导用户如何操作这款App;

创建角色：用户自己创建一个角色，并开启自己的练功之旅;

选择主线：选择一个主线剧情（五大主线：虎、鹿、熊、猿、鸟），并开辟一个属于自己的中药园用户根据自己选择的主线，进入主线关卡，在剧情的推动下，逐步学习五禽气功，系统根据动作的完成度，可以获得相应的经验和金币（如完成度达到70%，可以选择下一主线）;

兑换系统：可以兑换中药园中的物品，或者兑换动作的特效等。

自主创新模块：用户也可以将多个术式和动作结合，完成一定的创新，在动态中与更多的人分享;

1）穿戴式智能设备互动：用户也可以与自己的智能手表连接，通过智能手表，统计用户的身体各方面的数据，从而更准确获得用户的健康指数，对应该指数，App也会有相应的小建议。

2）线上线下互动：定期地在各个练功站点举办一定的活动，让我们的用户做到线上线下都可以进行互动（同时对五禽戏练功站点的推广和发展有重大意义）。

3 App-五禽气功新秘籍的优势与意义

这是一款全新的集合体感游戏、健身和中国传统文化-五禽戏相结合的综合智能型App，用户不仅可以在我们App中体验到五禽戏与体感游戏的魅力，同时可以定期通过相关设备（如：智能手表等）或到检测机构，结合该App，定期监测自身的身体健康状况，合理安排锻炼时间，并进行一定的体能训练，了解有关的知识。还可以通过该App进行娱乐竞賽等互动环节，获得更好的服务，从而达到娱乐健身、由生理到心理上放松的目的，我们的这款综合智能型App有下列优势。

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