本发明公开了一种基于VR技术的体育训练系统及方法，包括基于系统架构的实体设备模块、后端服务器、数据库，实体设备模块作为系统的实体设备综合，包括摄像头、操作手柄和VR装置，摄像头设置在运动场地。本发明与现有技术相比的优点在于：扩展了传统体育训练方法，通过摄像头、操作手柄可以采集用户的游戏姿态信息，从而方便通过VR设备和服务器让用户在虚拟空间中进行模拟训练，同时可以提供虚拟对抗对手与用户进行对训练，方便用户进行单人训练，满足防疫要求的同时，还可以避免训练少导致技术容易退化的问题适用性好，功能完备且具

　　(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 113856167 A (43)申请公布日 2021.12.31 (21)申请号 9.6 G06K 9/62 (2006.01) (22)申请日 2021.09.15 (71)申请人 郑州航空工业管理学院 地址 450000 河南省郑州市郑东新区文苑 西路15号 (72)发明人 李改新魏钦王永强王晨宇 王治坤 (74)专利代理机构 郑州豫原知识产权代理事务 所(普通合伙) 41176 代理人 轩丽杰 (51)Int.Cl. A63B 24/00 (2006.01) A63B 71/06 (2006.01) H04L 29/08 (2006.01) A63F 13/843 (2014.01) 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 (54)发明名称 一种基于VR技术的体育训练系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于VR技术的体育训练 系统及方法，包括基于系统架构的实体设备模 块、后端服务器、数据库，实体设备模块作为系统 的实体设备综合，包括摄像头、操作手柄和VR装 置，摄像头设置在运动场地。本发明与现有技术 相比的优点在于：扩展了传统体育训练方法，通 过摄像头、操作手柄可以采集用户的游戏姿态信 息，从而方便通过VR设备和服务器让用户在虚拟 空间中进行模拟训练，同时可以提供虚拟对抗对 手与用户进行对训练，方便用户进行单人训练， 满足防疫要求的同时，还可以避免训练少导致技 术容易退化的问题适用性好，功能完备且具有多 A 项人性化设计，适用性好，便于推广。 7 6 1 6 5 8 3 1 1 N C CN 113856167 A 权利要求书 1/2页 1.一种基于VR技术的体育训练系统及方法，包括基于系统架构的实体设备模块(1)、后 端服务器(2)、数据库(3)，其特征在于：所述实体设备模块作为系统的实体设备综合，包括 摄像头(4)、操作手柄(5)和VR装置(6)，所述摄像头(4)设置在运动场地，通过基于TCP/IP通 讯协议的信道与后端服务器(2)相连，实现运动场地实时信息的上传和下载；所述操作手柄 (5)包括与VR装置(6)配套使用的按键手柄及附属的多个姿态采集传感器，传感器贴在用户 身上，实时收集用户身置信息，通过基于TCP/IP通讯协议的信道与后端服务器(2)相 连，实现用户身体实时信息的上传和下载；所述VR装置(6)内置有无线收发模组、处理芯片， 一方面接收操作手柄(5)传来的信息及后端服务器(2)传来的指令反馈信息，另一方面向后 端服务器(2)发送指令请求，信息通过搭建的信道进行传输； 所述后端服务器(2)基于系统架构搭建的综合处理后端，包括信息存储模块(7)、房屋 特征识别模块(8)、运动需求获取模块(9)、运动需求处理模块(10)、游戏互动处理模块 (11)，一方面通过信道与实体设备模块(1)的各组分相连，另一方面通过信道与数据库(3) 相连，对数据进行备份存储； 所述数据库(3)作为系统内的数据存放和管理员编辑模块(12)，一方面通过信道与系 统内其他模块模组相连实现数据在系统内传输，另一方面通过信道连接IDC，实现系统内基 础数据的更新。 2.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的体育训练系统及方法，其特征在于：所述信 息存储模块(7)用于获取并存储VR装置(6)的三维参数信息，通过摄像头(4)采集用户穿戴 VR装置(6)在运动场地中的图像信息，通过插件连接存储与多种对抗类运动游戏的云盘。 3.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的体育训练系统及方法，其特征在于：所述房 屋特征识别模块(8)用于根据VR装置(6)的三维参数信息、图像信息和图像识别技术获取房 屋的房屋参数信息。 4.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的体育训练系统及方法，其特征在于：所述运 动需求获取模块(9)用于获取用户端的运动需求信息，运动需求信息包括对抗类运动游戏 种类。 5.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的体育训练系统及方法，其特征在于：所述运 动需求处理模块(10)用于根据运动需求信息从信息存储模块(7)中分析相匹配的对抗类运 动游戏，并分析对抗类运动游戏和房屋参数信息之间的匹配度，若匹配度不小于匹配度适 宜阈值，则生成向VR装置(6)加载对抗类运动游戏的游戏加载信息，再根据游戏加载信息和 信息存储模块(7)向VR设备(6)加载运行对抗类运动游戏构建虚拟运动场景和虚拟对抗对 手。 6.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的体育训练系统及方法，其特征在于：所述游 戏互动处理模块(11)用于将通过摄像头(4)和操作手柄(5)采集的用户的游戏姿态信息导 入到虚拟运动场景中与虚拟对抗对手进行动作互动。 7.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的体育训练系统及方法，其特征在于：所述管 理员编辑模块(12)通过管理员密钥进入后可对系统的开发层进行编辑设计，根据需要调整 系统各模块和模组的代码及链接的插件。 8.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的体育训练系统及方法，其特征在于：所述体 育训练包括以下步骤： 2 2 CN 113856167 A 权利要求书 2/2页 步骤一、信息存储：获取VR装置(6)的三维参数信息；通过摄像头(4)采集用户穿戴VR装 置(6)在运动场地中的图像信息；并将VR装置(6)的三维参数信息和图像信息存储到信息存 储模块(7)，在信息存储模块(7)内存储若干对抗类运动游戏； 步骤二、房屋参数识别：根据VR装置(6)的三维参数信息、图像信息和图像识别技术获 取房屋的房屋参数信息； 步骤三、运动需求获取：获取用户端的运动需求信息，运动需求信息包括对抗类运动游 戏种类； 步骤四、运动需求处理：根据运动需求信息从信息存储模块(7)中分析相匹配的对抗类 运动游戏并分析对抗类运动游戏和房屋参数信息之间的匹配度，若匹配度不小于匹配度适 宜阈值，则生成向VR装置(6)加载所述对抗类运动游戏的游戏加载信息，再根据游戏加载信 息和信息存储模块(7)向VR装置(6)加载运行所述对抗类运动游戏构建虚拟运动场景和虚 拟对抗对手； 步骤五、游戏互动处理：将通过摄像头(4)和操作手柄(5)采集的用户的游戏姿态信息 导入到虚拟运动场景中与虚拟对抗对手进行动作互动。 3 3 CN 113856167 A 说明书 1/5页 一种基于VR技术的体育训练系统及方法 技术领域 [0001] 本发明涉及虚拟现实技术领域，具体是指一种基于VR技术的体育训练系统及方 法。 背景技术 [0002] 突如其来的疫情使得人们不得不居家隔离，保持健康。可是仍旧有不少人希望可 以外出跑步或者锻炼来增强健康。医学专家也认为，疫情之下民众在对病毒严格防控外，也 不要放弃自身的适当运动锻炼。只要在开放式、空气流动性强、人员较少的场地中进行健身 运动是完全没有问题的，这与疫情的防控并不相悖。但是民众在健身活动项目的选择上，不 宜选择有接触的对抗类运动项目。由于参与对抗类运动项目的人员运动量大，不适宜戴口 罩运动，戴口罩容易引起呼吸不畅而导致昏厥等问题，而且也容易近距离频繁接触，不利于 自身安全。因此只能减少或停止相关运动，但是运动员或相关对抗类运动爱好者若不加以 训练，技术容易退化。 发明内容 [0003] 本发明要解决的技术问题是目前运动员或相关对抗类运动爱好由于不能参与室 外训练也找不到训练对手，而导致技术容易退化，且相关训练方法不合理，不满足需要。 [0004] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种基于VR技术的体育训练系 统及方法，包括基于系统架构的实体设备模块、后端服务器、数据库，实体设备模块作为系 统的实体设备综合，包括摄像头、操作手柄和VR装置，摄像头设置在运动场地，通过基于 TCP/IP通讯协议的信道与后端服务器相连，实现运动场地实时信息的上传和下载；操作手 柄包括与VR装置配套使用的按键手柄及附属的多个姿态采集传感器，传感器贴在用户身 上，实时收集用户身置信息，通过基于TCP/IP通讯协议的信道与后端服务器相连，实现 用户身体实时信息的上传和下载；VR装置内置有无线收发模组、处理芯片，一方面接收操作 手柄传来的信息及后端服务器传来的指令反馈信息，另一方面向后端服务器发送指令请 求，信息通过搭建的信道进行传输； [0005] 后端服务器基于系统架构搭建的综合处理后端，包括信息存储模块、房屋特征识 别模块、运动需求获取模块、运动需求处理模块、游戏互动处理模块，一方面通过信道与实 体设备模块的各组分相连，另一方面通过信道与数据库相连，对数据进行备份存储； [0006] 数据库作为系统内的数据存放和管理员编辑模块，一方面通过信道与系统内其他 模块模组相连实现数据在系统内传输，另一方面通过信道连接IDC，实现系统内基础数据的 更新。 [0007] 本发明与现有技术相比的优点在于：平台架构设计合理，功能模块名称、架构设 计、连接方式和工作方式合理，扩展了传统体育训练方法，通过摄像头、操作手柄可以采集 用户的游戏姿态信息，从而方便通过VR设备和服务器让用户在虚拟空间中进行模拟训练， 同时可以提供虚拟对抗对手与用户进行对训练，方便用户进行单人训练，满足防疫要求的 4 4 CN 113856167 A 说明书 2/5页 同时，还可以避免训练少导致技术容易退化的问题适用性好，功能完备且具有多项人性化 设计，适用性好，便于推广。 [0008] 作为改进，信息存储模块用于获取并存储VR装置的三维参数信息，通过摄像头采 集用户穿戴VR装置在运动场地中的图像信息，通过插件连接存储与多种对抗类运动游戏的 云盘。 [0009] 作为改进，房屋特征识别模块用于根据VR装置的三维参数信息、图像信息和图像 识别技术获取房屋的房屋参数信息。 [0010] 作为改进，运动需求获取模块用于获取用户端的运动需求信息，运动需求信息包 括对抗类运动游戏种类。 [0011] 作为改进，运动需求处理模块用于根据运动需求信息从信息存储模块中分析相匹 配的对抗类运动游戏，并分析对抗类运动游戏和房屋参数信息之间的匹配度，若匹配度不 小于匹配度适宜阈值，则生成向VR装置加载对抗类运动游戏的游戏加载信息，再根据游戏 加载信息和信息存储模块向VR设备加载运行对抗类运动游戏构建虚拟运动场景和虚拟对 抗对手。 [0012] 作为改进，游戏互动处理模块用于将通过摄像头和操作手柄采集的用户的游戏姿 态信息导入到虚拟运动场景中与虚拟对抗对手进行动作互动。 [0013] 作为改进，管理员编辑模块通过管理员密钥进入后可对系统的开发层进行编辑设 计，根据需要调整系统各模块和模组的代码及链接的插件。 [0014] 作为改进，体育训练包括以下步骤： [0015] 步骤一、信息存储：获取VR装置的三维参数信息；通过摄像头采集用户穿戴VR装置 在运动场地中的图像信息；并将VR装置的三维参数信息和图像信息存储到信息存储模块， 在信息存储模块内存储若干对抗类运动游戏； [0016] 步骤二、房屋参数识别：根据VR装置的三维参数信息、图像信息和图像识别技术获 取房屋的房屋参数信息； [0017] 步骤三、运动需求获取：获取用户端的运动需求信息，运动需求信息包括对抗类运 动游戏种类； [0018] 步骤四、运动需求处理：根据运动需求信息从信息存储模块中分析相匹配的对抗 类运动游戏并分析对抗类运动游戏和房屋参数信息之间的匹配度，若匹配度不小于匹配度 适宜阈值，则生成向VR装置加载对抗类运动游戏的游戏加载信息，再根据游戏加载信息和 信息存储模块向VR装置加载运行对抗类运动游戏构建虚拟运动场景和虚拟对抗对手； [0019] 步骤五、游戏互动处理：将通过摄像头和操作手柄采集的用户的游戏姿态信息导 入到虚拟运动场景中与虚拟对抗对手进行动作互动。 附图说明 [0020] 图1是一种基于VR技术的体育训练系统及方法的架构示意图。 [0021] 如图所示：1、实体设备模块，2、后端服务器，3、数据库，4、摄像头，5、操作手柄，6、 VR装置，7、信息存储模块，8、房屋特征识别模块，9、运动需求获取模块，10、运动需求处理模 块，11、游戏互动处理模块，12、管理员编辑模块。 5 5 CN 113856167 A 说明书 3/5页 具体实施方式 [0022] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。 [0023] 本发明在具体实施时，一种基于VR技术的体育训练系统及方法，包括基于系统架 构的实体kaiyun官网开云设备模块1、后端服务器2、数据库3，所述实体设备模块作为系统的实体设备综合， 包括摄像头4、操作手柄5和VR装置6，所述摄像头4设置在运动场地，通过基于TCP/IP通讯协 议的信道与后端服务器2相连，实现运动场地实时信息的上传和下载；所述操作手柄5包括 与VR装置6配套使用的按键手柄及附属的多个姿态采集传感器，传感器贴在用户身上，实时 收集用户身置信息，通过基于TCP/IP通讯协议的信道与后端服务器2相连，实现用户身 体实时信息的上传和下载；所述VR装置6内置有无线收发模组、处理芯片，一方面接收操作 手柄5传来的信息及后端服务器2传来的指令反馈信息，另一方面向后端服务器2发送指令 请求，信息通过搭建的信道进行传输； [0024] 所述后端服务器2基于系统架构搭建的综合处理后端，包括信息存储模块7、房屋 特征识别模块8、运动需求获取模块9、运动需求处理模块10、游戏互动处理模块11，一方面 通过信道与实体设备模块1的各组分相连，另一方面通过信道与数据库3相连，对数据进行 备份存储； [0025] 所述数据库3作为系统内的数据存放和管理员编辑模块12，一方面通过信道与系 统内其他模块模组相连实现数据在系统内传输，另一方面通过信道连接IDC，实现系统内基 础数据的更新。 [0026] 所述信息存储模块7用于获取并存储VR装置6的三维参数信息，通过摄像头4采集 用户穿戴VR装置6在运动场地中的图像信息，通过插件连接存储与多种对抗类运动游戏的 云盘。 [0027] 所述房屋特征识别模块8用于根据VR装置6的三维参数信息、图像信息和图像识别 技术获取房屋的房屋参数信息。 [0028] 所述运动需求获取模块9用于获取用户端的运动需求信息，运动需求信息包括对 抗类运动游戏种类。 [0029] 所述运动需求处理模块10用于根据运动需求信息从信息存储模块7中分析相匹配 的对抗类运动游戏，并分析对抗类运动游戏和房屋参数信息之间的匹配度，若匹配度不小 于匹配度适宜阈值，则生成向VR装置6加载对抗类运动游戏的游戏加载信息，再根据游戏加 载信息和信息存储模块7向VR设备6加载运行对抗类运动游戏构建虚拟运动场景和虚拟对 抗对手。 [0030] 所述游戏互动处理模块11用于将通过摄像头4和操作手柄5采集的用户的游戏姿 态信息导入到虚拟运动场景中与虚拟对抗对手进行动作互动。 [0031] 所述管理员编辑模块12通过管理员密钥进入后可对系统的开发层进行编辑设计， 根据需要调整系统各模块和模组的代码及链接的插件。 [0032] 所述体育训练包括以下步骤： [0033] 步骤一、信息存储：获取VR装置6的三维参数信息；通过摄像头4采集用户穿戴VR装 置6在运动场地中的图像信息；并将VR装置6的三维参数信息和图像信息存储到信息存储模 块7，在信息存储模块7内存储若干对抗类运动游戏； [0034] 步骤二、房屋参数识别：根据VR装置6的三维参数信息、图像信息和图像识别技术 6 6 CN 113856167 A 说明书 4/5页 获取房屋的房屋参数信息； [0035] 步骤三、运动需求获取：获取用户端的运动需求信息，运动需求信息包括对抗类运 动游戏种类； [0036] 步骤四、运动需求处理：根据运动需求信息从信息存储模块7中分析相匹配的对抗 类运动游戏并分析对抗类运动游戏和房屋参数信息之间的匹配度，若匹配度不小于匹配度 适宜阈值，则生成向VR装置6加载所述对抗类运动游戏的游戏加载信息，再根据游戏加载信 息和信息存储模块7向VR装置6加载运行所述对抗类运动游戏构建虚拟运动场景和虚拟对 抗对手； [0037] 步骤五、游戏互动处理：将通过摄像头4和操作手柄5采集的用户的游戏姿态信息 导入到虚拟运动场景中与虚拟对抗对手进行动作互动。 [0038] 本发明的工作原理：通过摄像头、操作手柄可以采集用户的游戏姿态信息，从而方 便通过VR设备和服务器让用户在虚拟空间中进行模拟训练，同时可以提供虚拟对抗对手与 用户进行对训练，方便用户进行单人训练，满足防疫要求的同时，还可以避免训练少导致技 术容易退化的问题。而且由于城市土地规划的问题，在城市在适合室外训练且安装有相关 体育器材的运动场所极少，若用户想训练，不仅需要租赁场地，还需购买相应的体育器材， 导致其训练的成本十分高昂，而本方案采用VR技术的方式，无需租赁场地和购买相应的体 育器材，其成本相对较低，而且使用也更方便。 [0039] 房屋参数识别步骤的设置，由于对抗类运动游戏所需的场地大小是不同的，若当 前用户安装使用摄像头和VR设备的场地大小不符合条件，用户可能在运动过程中装上建筑 物而受伤。房屋参数识别模块可以根据VR设备的三维参数信息、图像信息和图像识别技术 获取房屋的房屋参数信息，以便于服务器判断用户的运动需求是否合适，能不能避免用户 在实际操作中受伤而提供数据支持。 [0040] 运动需求处理步骤和游戏互动处理步骤的设置，可以根据运动需求信息从信息存 储模块中分析相匹配的对抗类运动游戏，若对抗类运动游戏和房屋参数信息之间的匹配度 大于等于匹配度适宜阈值，说明用户当前所选的运动场地适合用户选择的对抗类运动游 戏，大概率不会出现操作中受伤的情况，然后生成向VR设备加载所述对抗类运动游戏的游 戏加载信息，从而构建起虚拟运动场景和虚拟对抗对手以便于用户训练。 [0041] 运动需求处理步骤中，在匹配度小于匹配度适宜阈值时，向用户端发送游戏环境 不匹配以及询问是否继续游戏的提示信息，并接收用户端根据提示信息反馈的确认信息； 且在接收到确认信息后，将匹配度与预设的匹配度下限阈值进行比较，若匹配度不小于匹 配度下限阈值，则生成虚拟对抗对手和用户能在当前运动场所完成的对抗项目的项目信 息，向用户端发送项目信息，并接收用户端根据项目信息反馈的项目选择信息；游戏互动处 理步骤中还根据项目选择信息调整虚拟运动场景与虚拟对抗对手。 [0042] 运动需求处理步骤的设置，在匹配度小于匹配度适宜阈值时，说明当前运动场地 空间有限，不太适合用户完整体验该对抗类运动游戏。因此向用户端发送提示信息，询问用 户当前游戏环境不匹配是否还要继续游戏，然后接收用户反馈的确认信息，若接收到确认 信息，则表示用户确认要继续游戏，再将匹配度与预设的匹配度下限阈值进行比较，若匹配 度大于等于匹配度下限阈值，则说明当前运动场地仅能完成对抗类运动游戏的一部分项 目，然后生成虚拟对抗对手和用户能在当前运动场所完成的对抗项目的项目信息，以便用 7 7 CN 113856167 A 说明书 5/5页 户进行选择。同时接收用户端根据项目信息反馈的项目选择信息，让游戏互动处理步骤根 据项目选择信息来调整虚拟运动场景与虚拟对抗对手，以便于达到训练的同时，避免用户 碰撞建筑物而受伤。 [0043] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者 隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。 [0044] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等 术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机 械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元 件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发 明中的具体含义。 [0045] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下” 可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它 们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特 征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在 第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示 第一特征水平高度小于第二特征。 [0046] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示 例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何 的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 [0047] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例 性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨 的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。 8 8 CN 113856167 A 说明书附图 1/1页 图1 9 9

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