CN104324486A - 测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测量装置及测量方法，该测量装置(20)包括：图像取得单元(211)，其逐次取得图像；位置检测单元(212)，其检测由图像取得单元(211)逐次取得的各图像中测量对象人的特定部位的位置；测量单元(213)，其根据由位置检测单元(212)检测出的各图像中测量对象人的特定部位的位置，对测量对象人的连续运动的状态进行测量。

Description

测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于测量测量对象人连续运动的状态的测量装置及测量方法。 

背景技术

例如，在日本专利文献特开2009-53911号公报中公开有，对测量对象人安装加速度传感器，并根据与测量对象人的跑步动作一同检测到的加速度值，测量行进中的测量对象人的步频等连续运动的状态。 

然而，根据专利文献1中公开的技术，由于运动中的测量对象人的疲劳等会使跑步的蹬踏减弱，伴随于此所检测的加速度的值也会减小，因此，存在不能够正确测量测量对象人的步频等运动状态的问题。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于即使测量对象人产生疲劳等的变化也能够正确测量连续运动的状态。 

本发明的测量装置，包括：图像取得单元，其逐次取得图像；位置检测单元，其对由所述图像取得单元逐次取得的各图像中测量对象人的特定部位的位置进行检测；测量单元，其根据由所述位置检测单元检测的各图像中所述测量对象人的特定部位的位置，测量所述测量对象人的连续运动的状态。 

本发明的对测量对象人的连续运动的状态进行测量的测量方法，其特征在于包括以下步骤：逐次取得图像；对逐次取得的各图像中所述测量对象人的特定部位的位置进行检测； 

根据检测的各图像中所述测量对象人的特定部位的位置，测量所述测量对象人的连续运动的状态。 

附图说明

图1是表示将本发明实施方式的测量装置应用于健身器材的一个例子的示意图。 

图2是表示本发明实施方式的测量装置结构的模块图。 

图3是表示本发明实施方式的测量装置的动作流程图。 

图4A～图4F是用于说明本发明实施方式的测量装置的运动状态测定原理的图。 

图5A、图5B是表示本发明实施方式的测量装置的输出形态的一个例子的图。 

图6是表示本发明实施方式的测量装置的输出形态的另一例子的图。 

图7是用于说明本发明实施方式的测量装置与所应用的健身器材协同动作的图。 

具体实施方式

下面参照附图，对本发明实施方式(以下简称为“本实施方式”)进行详细说明。在整个对本实施方式的说明中，对于相同的单元用相同的符号表示。 

实施方式的结构 

如图1所示，本实施方式的测量装置20应用于例如跑步机10。跑步机10为用于在室内进行跑步或步行而使用的健身器材。跑步机10中，利用电机的动力使传送带状的跑板运行，并能够对该运行速度进行调整。可跑步机10进行倾斜调节、跑步行走距离、时间显示、消耗卡路里(热量单位)显示等。 

本实施方式的测量装置20例如由手机实现，并将其设置在下述位置，即，在该位置处可通过内置摄像头(后述图2的摄像部23)监测在跑步机10上跑步或步行的测量对象人30脸部的位置。这里，测量装置20竖直放置在跑步机10的操作面板11附近使用。测量装置20逐次取得包含有作为被拍摄体的测量对象人30的脸部的图像，并检测出所取得的各图像中的测量对象人30的脸部的位置，然后根据检测出的各图像中测量对象人30的脸部的位置，测量测量对象人30连续运动的状态。另外，根据需要可将测量的测量对象人30运动的状态显示 在画面上。下面具体说明。 

如图2所示，测量装置20的结构为，控制部21、存储部22、摄像部23、通信部24、操作部25、显示部26和声音输入输出部27通过总线28连接，该总线28包括多根用于地址、数据、控制的线。 

摄像部23相当于可对被拍摄体进行拍摄的上述内置摄像头，该摄像部23具有光学透镜、光圈、摄像元件，并对经由光学透镜穿过光圈且在摄像元件上成像的被拍摄体进行拍摄。光圈配置在光学透镜和成像面的摄像元件之间，具有将多个板重叠形成接近圆形的开口部的结构。摄像单元为CCD或CMOS等的图像传感器。在该摄像部23中除了具有光学透镜、光圈、摄像元件外，还具有光学驱动部、照明用闪光灯、模拟处理电路、信号处理电路等。光圈及摄像元件可相对于光轴的垂直方向平行地移动，并分别与使光圈及摄像元件平行移动的驱动机构连接。 

通信部24经基站接收来自Web服务器等信息处理装置的信号，该Web服务器等信息处理装置与手机以外的其他的通信设备或图中省略的与IP(Internet Protocol)网络连接。通信部24对上述信号进行放大处理及降频转换(down-convert)并向控制部21输出。此时控制部21对输入的信号进行解码处理，从而获得该接收信号中所含有的媒体信息，该媒体信息包含有声音或影像等。另外，通信部24对由控制部21生成的媒体信息进行上转换(up-converts)及放大处理，并对处理后的信号进行无线输出。上述信号通过图中省略表示的基站，由与电话以外的其他的通信机器或连接在网络IP上的Web服务器等接收信号。通信部24还通过近距离无线通信与跑步机10通信，以获得来自跑步机10且由跑步机10测定的测量对象人30的步数、跑步或步行距离数据等。 

操作部25包含多个按键开关，当测量对象人30分别按下该按键开关时，操作部25向控制部21输出表示按键开关被按下的输入操作信号。控制部21根据该输入操作信号，确定按压多个按键开关中的某一个开关，从而进行与该按压下的按键开关相应的动作。如后述，操作部25具有例如“开始测量按钮”、“输出按钮”等按钮式的按键开关，控制部21执行与来自操作部25的输入操作信号相应的处理，该处理 例如为开始摄像、显示测量结果等的处理。 

显示部26显示由控制部21生成的，例如图5、图6中所示的图像(画面)。显示部26例如使用高精细LCD(Liquid Crystal Device：液晶)、有机EL(Electro Luminescence：电致发光)、电泳型显示器(电子纸)等的显示装置，对上述图像进行高精细显示。可以通过在该显示部26的显示面层叠配置用于检测手指接触的透明的触摸屏，而构成例如静电容式的触摸屏幕(触控画面)。 

声音输入输出部27对经由未图示的麦克风输入的声音信号，以及从扬声器输出的声音信号进行输入输出处理。即，放大由麦克风输入的声音，并进行模拟-数字转换，再实施编码等的信号处理，然后转换为数字声音数据并向控制部21输出。另外，对由控制部21输出的声音数据解码、并实施数字-模拟转换、放大等的信号处理，然后转换为模拟的声音信号并向扬声器输出。 

控制部21安装有例如微处理器。微处理器根据存储在储存部22的规定区域中的本实施方式的程序(后述的运动状态测量应用程序)，逐次取得图像，并检测出所取得的各图像中的测量对象人30的脸部的位置。另外，微处理器根据所检测的各图像中的测量对象人30的脸部的位置，对测量对象人30连续运动的状态进行测量。因此，控制部21所执行的程序的结构单元包含：图像取得部211、位置检测部212和测量部213。另外，控制部21还可包含显示控制部214和距离计算部215。 

图像取得部211逐次取得由摄像部23拍摄的图像，并向位置检测部212输出。位置检测部212用于检测由图像取得部211逐次取得的各图像中测量对象人30的脸部的位置，并向测量部213输出。测量部213根据由位置检测部212检测的各图像中测量对象人30的脸部的位置，对测量对象人30的连续运动的状态进行测量。 

测量部213也可具有，作为运动的状态测量由位置检测部212检测到的各图像中测量对象人30脸部位置变化的功能。另外，测量部213也可具有，根据各图像中测量对象人30脸部位置在上下方向变化的周期性，作为运动的状态对测量对象人30的步频(pitch number)进行测量的功能。另外，测量部213也可具有，作为运动状态的变化测量各图像中测量对象人30脸部位置在左右方向上偏移的功能。 

显示控制部214具有将由测量部213测量的测量对象人30的运动状态显示于显示部26的功能。具体为，显示控制部214与显示部26的显示定时(display timing)同步读取显示信息并输出至显示设备而进行规定的显示，例如，如图5A、图5B所示，该显示信息是测量部213生成，并被写入存储部22的规定区域(VRAM区域)。距离计算部215具有，通过运算计算有关测量对象人跑步或步行的距离的功能。此时，显示控制部214使运动状态在显示部26上显示，该运动状态是指，与由距离计算部215计算出的有关跑步或步行距离相应的运动的状态。 

存储部22例如具有ROM、闪存等，其被分配给例如根据图3所示流程图(处理顺序)制作的本实施方式的程序，上述VRAM区域，或者用于后述运动状态评分的数据表。在存储部22中，除了分配有用于保存已拍摄图像的图像存储区域外，还被分配给用于临时存储控制部21在实施本实施方式的程序过程中生成的作业数据等的作业区域。存储部22也可包含有，例如SD卡、IC卡等可自由装卸的可移动型(可携带型)存储器(记录介质)。 

实施方式的动作 

以下对本实施方式的测量装置20的动作进行说明。如图1所示，本实施方式的测量装置20，例如通过使用手机的内置摄像头，将在跑步机10上进行跑步或步行的测量对象人30作为被拍摄体，尤其是对脸部进行连续监视。测量装置20使用基于图像处理的脸部检测功能等，检测测量对象人30的脸部的周期性的运动，由此可进行步数的测量处理。在实施该测量处理过程中，在手机的画面(屏幕)上显示当前跑步或步行的状态，或者也可显示视频或音乐等基于手机中其他应用程序的画面。 

由此，通过监视脸部的运动，例如，能够测量作为单位时间的步数的步频(bpm，步数/分)，另外，如果在手机中输入预先设定的步幅，则能够测量步幅(stride)、速度及距离的数据。而且，通过与预先在携带手机的状态下步行数步，而利用内置于手机的运动传感器得到的步数进行校准，由此可进一步提高测量步数的精度。 

以下，参照图3所示的流程图，对图2所示的本实施方式的测量装置20的动作进行详细说明。根据图3，测量对象人30首先启动携带 的手机的运动状态测量应用程序(本实施方式的程序)。控制部21，在启动运动状态测量应用程序时(步骤S101)，确认测量对象人30完成对内置摄像头(摄像部23)的设定(步骤S102“YES”)，并检测操作部25是否按下了测量按钮(步骤S103)。测量对象人30通过对操作部25进行操作，而对显示在显示部26上的信息(完成内置摄像头的设定？)作出应答(输入YES/NO)，从而完成内置摄像头的设定。 

在检测出测量按钮被按下时(步骤S103“YES”)，控制部21(图像取得部211)逐次取得由摄像部23拍摄的拍摄画面，并向位置检测部212输出(步骤S104)。接收上述拍摄画面的位置检测部212，对由图像取得部211逐次取得的各图像中测量对象人30的脸部位置进行检测，并向测量部213输出(步骤S105)。测量部213根据由位置检测部212检测的各图像中测量对象人30的脸部位置执行运动状态测量处理(步骤S106)，在运动状态测量处理中，对测量对象人30的连续运动的状态进行测量。在运动状态的测量处理中，可显示当前跑步或步行状态，另外，也可使用其他的应用程序，例如对影像等进行再现。即，若请求启动其他应用程序(步骤S107“YES”)，则控制部21执行向音乐或视频再现应用等其他应用程序的切换处理(步骤S108)。 

下面对运动状态下的测量处理(步骤S106)进行详细说明。作为运动的状态，测量部213对由位置检测部212检测的各图像中测量对象人30脸部位置变化进行测量。具体为，如图4A所示，通过各图像中测量对象人30的脸部位置在上下方向变化的周期性，作为动作的状态，测量测量对象人30的步频。测量部213也可进行步数测量以外的测量。步数测量的原理如图4A所示，为如上所述那样通过监视脸部的周期性动作进行测量。另外，上下晃动(参照图4B)、左右晃动(参照图4C)作为表明跑步或步行是否以正确形式进行的指数，也可通过图像处理对上述晃动进行测量(单位都是cm)。 

测量对象除了包含图示的平行的运动外，也包含其他的如转动等的运动。即，可测量由于头部摆动而产生的脸部的倾斜等、或者可测量在上下方向上头部摆动的角度(参照图4D)、在左右方向上头部摆动的角度(参照图4E)、以及头部的倾斜检测(参照图4F)。另外，其他的由图像处理而实现的测量项目为，例如颜色的变化、捕捉口部的 张开方式的变化的呼吸数、视线的移动等。视线的移动，例如以大眼角为基准点，以虹膜为移动点，并根据虹膜相对于大眼角的位置检测出眼部的动作，该检测已经得到了实际应用。 

下面返回图3的流程图进行说明。在检测出测量对象人30对操作部25进行操作，按压“输出按钮”(步骤S109“YES”)时，实施由测量部213测量的测量结果的显示。即，输出按钮被按下而再次启动运动状态测量应用程序时，显示控制部214将由检测部213检测出的测量对象人运动的状态显示在显示部26上(步骤S110)。 

在图5A、图5B中表示测量结果的显示例。在显示测量结果时，也可显示初始值、平均值，如图5A、图5B所示，也可在时间轴上显示测量结果的时间序列。另外，如图5B所示，除了测量对象人自身以外，也可将形成为模板的熟练者的测量结果作为比较例同时显示，由此能够提高运动的质量。在图5A、图5B所示的例子中，仅说明了步频和上下左右的运动的显示，但并不局限于此，由测量装置20所测量的值，如图4D、图4E、图4F中所示的转动方向的运动、上述的颜色的变化、呼吸的变化等，都能够显示。 

另外，显示的形式除了图示的坐标图外，也可将上下左右的运动以图案化显示。在这种情况下，在测量对象人30的图案上，能够将作为模板的熟练者的图案以与测量对象人30的图案相比较的方式显示。该显示的实现方式为，通过显示控制部214使由控制部21生成的各显示数据叠加显示。 

距离计算部215，例如通过预先输入的测量对象人30的步幅和被测量的步频，计算出涉及步行或跑步的距离，显示控制部214可在显示部26上显示与由距离计算部215计算出的跑步距离相应的运动的状态。 

图6表示其他的显示例。根据图6，控制部21对上述的测量项目进行评价。例如，通过将评分的结果和测量数据同时显示，使测量对象人30能够了解详细的运动状态，从而能够提高下次的运动质量。评分是指，例如相比较理想的熟练者的上下运动存在多少程度的偏移，或者通过控制部21的计算求出偏差，该分数也能够通过参照在存储部22中存储的用于评分的数据表得出。 

图7是用于说明本实施方式的测量装置20与所应用的跑步机10协同动作的图。根据图7，为了丰富测量项目，在测量装置20和跑步机10之间进行近距离无线通信。测量装置20的控制部21经通信部24从跑步机10取得由跑步机10测量的项目(跑步速度和距离、倾斜角等)，并对自身测量的数据进行校准，由此能够提高测量项目的精度，另外通过补充也使测量项目更丰富。 

实施方式的效果 

根据上述的本实施方式的测量装置20，控制部21逐次取得包含作为被拍摄体的测量对象人30的脸部的图像，并检测出所取得的各图像中测量对象人30的脸部位置。另外，控制部21根据检测出的各图像中测量对象人30的脸部位置，测量测量对象人30的连续运动的状态。具体为，将手机作为运动状态测量装置20使用，并使用手机的内置摄像头检测测量对象人30的脸部的周期性动作以进行步频测量，或者同时测量脸部的上下动作及左右动作，即使测量对象人30由于疲劳等跑步的蹬踏发生变化，也能够正确的测量出连续运动的状态。另外，根据将该测量结果的显示向测量对象人30的反馈，能够提高运动的质量。测量对象人30在运动时由于不需为了检测运动状态而携带手机，因此不会使测量对象人30感到麻烦。另外，测量对象人30能够一边享受画面上所显示的内容一边运动。另外，也可对在仅利用加速度传感器的情形下所不能取得的测量项目(上下左右的晃动的变化、颜色、呼吸状态等)进行测量，并通过将显示测量结果向跑步者反馈，由此能够进一步提高运动质量。 

本实施方式的测量装置20是以手机为例进行的说明，但并不局限于手机，也可适用于任何具有摄像头(摄像部23)的手写面板终端、PC(personal computer)、移动电话、PDA(Personal Digital Assistance)等。另外，在本实施方式中，仅以将测量装置20应用于跑步机10的情况为例进行说明，但并不局限于跑步机10，也可应用于所有的健身器材。另外，在图3的S106中，不限于通过S105的脸部检测处理来进行的运动状态的测量处理。也就是说，也可根据检测脸部以外的边缘等来检测出肩部的线，由该肩线的位置的变动测量运动状态。 

以上，对本发明的实施方式进行了详述，但本发明不限于上述特 定的实施方式所记载的范围。本领域的技术人员可对上述的实施方式进行各种变形/更改。实施上述各种变形/更改的实施方式也包含在权利要求所要求保护的本发明宗旨的范围内。 

Claims (7)

1.一种测量装置，其特征在于，包括：

图像取得单元，其逐次取得图像；

位置检测单元，其对由所述图像取得单元逐次取得的各图像中测量对象人的特定部位的位置进行检测；

测量单元，其根据由所述位置检测单元检测的各图像中所述测量对象人的特定部位的位置，测量所述测量对象人的连续运动的状态。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，

作为所述运动状态，所述测量单元对由所述位置检测单元检测的各图像中所述测量对象人的特定部位的位置变化进行测量。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，

作为所述运动状态，所述测量单元根据所述各图像中所述测量对象人的特定部位的位置在上下方向变化的周期性测量所述测量对象人的步频。

4.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，

作为所述运动状态的变化，所述测量单元测量所述各图像中所述测量对象人的特定部位的位置在左右方向上的偏移。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，

还包括显示控制单元，其将由所述测量单元测量的所述测量对象人运动的状态显示于显示单元。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，

还包括距离计算单元，其计算有关所述测量对象人步行或跑步的距离，

所述显示控制单元将与所述距离计算单元计算的距离相应的所述运动的状态显示于所述显示单元。

7.一种对测量对象人的连续运动的状态进行测量的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

逐次取得图像；

对逐次取得的各图像中所述测量对象人的特定部位的位置进行检测；

根据检测的各图像中所述测量对象人的特定部位的位置，测量所述测量对象人的连续运动的状态。