主要建设内容

1.基于穿戴式设备的情绪识别算法：通过穿戴式设备监测用户的心率、血压、温度、位置以及运动，可以计算出用户当时最有可能出现的情绪和感受，对使用者的情绪进行多维度量化实时识别，即判别其在“愉快——不愉快、激动——平静、紧张——松弛”等不同维度上的量化强度，并在此基础上正确定义“和谐情绪态”的生理信号数据表征。在考虑不同个体的差异的同时，利用大数据技术发现不同个体生理信号的共性，并建立“和谐情绪态”基准数据库。2.情绪控制的方法及模块化：研究国内外各种传统“养生修行”的具体方法，从中提炼出可科学有效地进行情绪控制的成分。例如：两千多年前有老子创建的道家养生功以收心求静为基础（修性），以养精固本为归宿（养命），不但可驱除疾病，恢复健康，而且能补脑养神，增长智慧。其本质就是通过合理的生活习惯配合心理情绪调节来达到强身健体的目的。从这些传统理论中提取出真正有用的部分，并将其转化为简单实用、可操作、可组合的若干模块。当使用者处于不同情绪状态时，可合理实时选用适当的模块，以期快速进入“和谐情绪态”，达到最快最优化之情绪控制效果。3.智能手机APP应用：智能手机APP为实现本系统各项功能的基本载体。通过智能手机APP，将上述情绪识别的算法和控制的模块集成为系统。使用者可方便地下载APP，并配合已有的穿戴式设备接收信号，并实现上述情绪识别算法；同时实时选用适当的情绪控制模块，利用图形、影像和声音对使用者进行反馈和引导，达到情绪调节的目的。

实施方案完成情况

1. 算法研究：

（1）基于现有穿戴式设备能够提取的生理数据，开发情绪判决算法，量化不同维度的情绪状态。（2）通过志愿者采集数据，对算法进行修正、优化。在此基础上准确定义“和谐情绪态”的生理数据表征。（3）建立“和谐情绪态”基准数据库。
2.情绪调节方法的研究和模块化：
    （1）研究中外传统“养生功法”，从中取其精华去其糟粕，提炼出有效的情绪控制的方法。（2）将这些提取出来的“功法”模块化，并将其与不同情绪状态一一对应：即每一种情绪状态均对应一组（多个）模块，能够最快速将情绪调节进入“和谐情绪态”。
3.手机APP实现：
   （1）解决穿戴式设备与手机之间的无线连接和数据提取问题。（2）实现情绪识别算法在手机端的实时运行。（3）开发美观实用的APP人机交互界面，以及情绪调节模块在手机界面上的实现，即：通过影音、语音的方式，将不同情绪调节模块对使用者进行反馈，引导使用者调节情绪。

研究与开发活动

完成一套基于穿戴式设备的传统“养生修行”文化的数字化应用平台的开发。该系统以智能手机APP为实现载体，依托穿戴式设备提取人体生理信号进行实时情绪状态的判决，并将从传统“养生修行”中提取出来的情绪控制方法模块化，实时引导使用者进行情绪调节，从而实现传统“养生修行”的数字化实际应用。

关键技术问题及取得的创新成果

（1）该系统能够快速准确地判断使用者当前的实时情绪状态，通过智能手机APP引导（并通过影音等方式辅助）使用者以传统“养生修行”的方式进行情绪调节，进入“和谐情绪态”。（2）该系统能够与市面上主流穿戴式设备相匹配，能够通过有线或无线方式建立穿戴式设备与智能手机的连接，提取数据。（3）建立“和谐情绪态”基准数据库。

推广示范作用

主要面向学校、教育培训机构；企业；康养服务机构等三个领域推广。在学校、教育培训机构中，主要考虑利用穿戴式设备实时提取学员的注意力和情绪状态，实时调整学员的心理状态，以使之尽可能处于“和谐情绪态”，集中注意力，以提高学习效率。在企业中，主要考虑利用便携式的特性，使企业员工能够在较短的休息时间内完成情绪调节，以缓解高强度工作带来的压力，从而提高工作效率和生产安全性。在康养机构中，主要通过对病员的心理调节来辅助其恢复健康。（1）实体单位推广：先期在成都市范围内选择少量企事业单位用户进行免费推广，选择的范围包括但不限于学校、教育培训机构、企业、康养机构（如养生保健馆等），在取得一定效果并得到认同后，以此为示范进一步推广。（2）智能手机APP推广：开发适用于安卓和iOS系统的智能手机APP应用程序，通过安卓和iOS应用市场，在网络以免费形式推广，以获取更多的用户数量。（3）利用各地创新合作交流大会等，进行路演、参展，以扩大影响范围。

经济、社会效益分析

项目是从 2010 年 4 月份开始实施的，建设期 3 年，项目完工投产后，年产能力可达 3000 吨的规模，销售价格按不含税价格计算每吨 2.2 万元，预计达产年可实现销售 1360 吨，销售收入达 3000万元，销售总成本费用为 2455 万元，其中，原辅材料采购费用 1520万元，燃料动力费 120 万元，人工福利费 171 万元，制造、管理和销售费用 644 万元，销售税金及附加费用 61 万元，销售利润 545 万元，所得税 136 万元，可获净利润 409 万元。

社会效益分析 

社会效益主要体现在节能环保方面，产品在应用过程中无烟、无毒、工有利于清洁生产，而且日常耗用量少，不用清洗直接回火，可以节省成本。它的应用范围比较广泛，可以替代油类介质，节省石油资源，避免使用淬火油带来的火灾等安全隐患。 由此可见，本项目产品投产后，不仅可取得可观的经济效益，还能获得良好的社会效益，在热处理行业具有推广价值和示范作用，对 促进热处理行业节能减排和清洁生产都具有重要影响。

项目内容完成情况：

本项目主要通过以下几个方面实现服务：

1.开发免费的智能手机APP系统，为广大个人用户提供免费的心理情绪调节服务，推广传统“养生修行”文化的实际应用。

２.面向学校、教育培训机构、企业、康养服务、心理咨询等机构等用户，提供情绪测试、调节等服务。项目完成后，可实现对1万名以上个人用户及3家以上学校、企业或其它机构用户的服务。更重要的是，能够通过示范效应带动心理健康及其辅助设备等相关行业的发展。

产品开发及其产业化情况

本课题的研究工作将为未来“数字化养生”的发展提供可行性的参考方案，在养生项目专项训练和选拔过程中具有技术和应用价值，具体包括以下几个方面：

（1）训练标准参数化  本课题结合人体生理学理论，分析不同骨骼、关节的功能和运动特点，抽象出符合人体运动学的人体关节模型，并为不同关节确定极限位置、受伤预警分析和疲劳分析。其目的在于防止不合理的训练方式、训练量、不合理的训练动作以及训练过度疲劳造成的运动损伤。

（2）运动科学化  传统的言传身教的养生修行文化方式比较枯燥，也无法直观地展示体操等复杂动作的要领。本课题采用虚拟现实技术，在运动员穿戴惯性传感器的同时，为每位运动员三维立体人体模型场景，可以清晰地再现、定格和慢放动作形象，并分析和比对运动数据。

（3）养生资源数字化  将监测过程中的姿态数据收集、整合利用，并搭建基于“公有云平台”的运动训练分析评价系统。实现养生修行资源的共享、交互式的学习和训练，提高教育和训练的效率，打破地域限制等障碍，满足个性化和差异化运动训练的需求，为积累现阶段仍十分匮乏的数字化养生资源奠定基础。

平台开发及其使用情况

本课题以穿戴式的运动姿态传感模块为工具，捷联惯性导航技术和算法为理论基础，结合人体生理学结构和人体模型，为运动员的训练提供具有三维场景动态展示、受伤预警分析、疲劳分析、资源共享等功能的个性化运动训练分析评价软件平台。

数字化养生修行文化系统技术方案：设计该“数字化养生修行文化”系统首先必须明确系统需求分析，根据目前研究状况提出需要解决的问题。其次，介绍所涉及学科领域理论基础，包括人体姿态通用技术，关于人体测量、人体模型的基础知识，以及穿戴式人体姿态监测技术理论，姿态的相关定义和描述方法等。最后，在现有理论基础上，提出了该系统的总体设计方案。以采集的四元数为基础，构建“人体关节受力模型”，提出针对关节损伤、疲劳训练和动作规范性的分析方法。

穿戴式运动姿态数据采集与分析：穿戴式传感器采集四元数的硬件组成，包括若干节点和基站。详细介绍了采集四元数的节点组成：供电相关单元、主控单元和姿态测量等单元的功能和工作方式，基站包括：供电单元、主控单元、无线通信单元等各部分功能，并附实物图。

运动训练软件平台设计与实现：展示软件平台客户端界面完成情况，其中包括三维场景的设计与实现方法等内容

本软件平台的数据库关于数据信息的存储方法，

后台服务器框架的性能和服务器搭建过程，以及关于关键参数分析的软件平台实现的部分介绍和界面展示。

应用前景

国内养生修行文化现状20世纪90年代以来，养生修行文化也逐渐开始使用科技手段来进行，比如：PPT、电视录像、电脑模拟教学机等。传统养生修行文化与现代教学手段结合的研究成果十分匮乏。通过查阅中国学术刊物和一些高等院校体育教学的研究文献，发现体育学科的教学和养生修行文化存在以下问题亟待解决。一些养生机构已经意识到了改革教育方式的重要性。传统的运动方式教练的理论讲解和动作示范都很难让学员有深刻理解。如果改进教学和训练的方法，能让学院跟着教练“练”而不是跟着教学“学”，能从视、听、触感多种感官全方位立体的学习，必然给学员训练的技巧方面带来很大帮助，有利于提高成效。为了分析测量人体姿态信息，本课题采用穿戴式惯性传感器，结合人体生理学结构和传感器无线网络，建立了人体姿态监测系统。该系统包括姿态数据采集硬件、数据分析应用软件和云平台，意在应用于养生修行文化参数测量和方法的研究，解决在养生修行文化当中一些已知问题。

存在的问题和下一步打算

近年来，我国政府逐渐开始重视数字化养生的发展，并取得实质性的成果，采用计算机视觉识别技术或传感器技术，服务于渴望科学锻炼和健康饮食的群体，而在专业体育运动员的训练和选拔领域仍需要长足的努力。

机械跟踪法机械跟踪法的基本原理是：根据机械结构测量基准的与被测点之间的关系，来确定人体部位之间的相对运动关系。机械结构测量包括温度、加速度、弯曲应力、压力等多种传感器参数相结合。这种测量方法的优点是实时性好、抗干扰能力强，但是缺点也十分明显，被测对象在佩戴机械装置后对运动姿态的影响较大，失去了监测姿态的真实性，所以只适用于静态测量，难以广泛应用。

穿戴式姿态监测技术还有包括生物纤维监测技术等，以接触式的测量方法可以保证测量的准确性，抗外界干扰的能力比较强。MEMS惯导传感器技术以其优越的测量精确性，结合不断完善的人体运动模型，通过无线通信模块将采集的姿态信息交由计算机终端进一步处理，可以完成人体姿态监测的目的，其应用范围也越来越广，代表性的领域有：步行或跑步计步、跌倒监测、手势识别等。当然MEMS惯导传感器也存在一些缺陷，比如穿戴设备安装时应注意固定，而且无法测量动作的位移，只能通过对加速度积分才能计算，这将是惯导传感器亟待解决的问题。