CN106441267B - 校正方法及电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种校正方法及电子装置。该校正方法用来校正一运动器材的一模拟运动轨迹，该校正方法包括：测量该运动器材的一端点的一加速度、一倾斜角及一方位角；根据该加速度、该倾斜角及该方位角，计算该端点的该模拟运动轨迹；根据该模拟运动轨迹，估计该模拟运动轨迹坐落的一轨迹平面；计算该轨迹平面与一观赏平面的一夹角，作为一翻转角度；根据该翻转角度，将该模拟运动轨迹投影至该观赏平面，以产生一校正轨迹，以及显示该校正轨迹。本发明通过估计模拟运动轨迹的平面，投影模拟运动轨迹至方便观看的角度，来校正倾斜角偏差的影响。

Description

校正方法及电子装置
技术领域
本发明涉及一种校正方法及电子装置，尤指一种通过向量转换，校正模拟运动轨迹的校正方法及电子装置。
背景技术
随着微机电技术的进步，运动器材开始内建各式各样的加速度感测器(Accelerometer或G-sensor)，来记录运动员使用运动器材的情况，搜集的数据可作为分析运动员运动技巧的依据。举例来说，棒球棒、高尔夫球杆可内建加速度感测器，记录运动员挥棒(挥杆)的轨迹数据，再通过电子仪器根据分析搜集的数据，重建轨迹并在屏幕显示。如此一来，运动员可以重复观看挥棒(挥杆)轨迹，来提升自身的运动技巧。
请参考图1A，图1A为先前技术一重建的高尔夫挥杆轨迹10的示意图。为了模拟挥杆轨迹10，需取得一球杆100的一杆头110中内建的加速度感测器搜集的加速度数据，而加速度数据还需配合加速度感测器搜集的倾斜角信息，才能模拟出正确的挥杆轨迹10。若倾斜角信息不正确，重建的一挥杆轨迹12会产生翻转，不利于运动员观察，如图1B所示。
实际上，测量到的倾斜角信息与加速度感测器在杆头110中的安装角度有关，如图1C所示。在图1C中，一加速度感测器120被旋转安装进入杆头110，再通过螺纹或黏胶固定于杆头110中。然而，受限于工艺技术，制造商无法确保每件运动器材的加速度感测器120都能安装于相同的位置，造成测量到的倾斜角与实际值产生误差。
因此，运动器材在出厂前，制造商需校正每个加速度感测器120的位置，来确保搜集到的倾斜角数据正确。除此之外，在经过激烈的挥棒(挥杆)动作后，加速度感测器120的位置亦会逐渐偏移原始的安装位置，造成出厂后的运动器材亦需要定期校正加速度感测器的位置，对使用者和制造商都十分不方便。因此，如何降低加速度感测器位置的误差对重建的模拟运动轨迹的干扰已成为业界的努力目标的一。
从而，需要提供一种校正方法及电子装置来解决上述问题。
发明内容
因此，本发明的目的即在于提供一种校正方法与电子装置，用以降低加速度感测器位置的误差对重建的模拟运动轨迹的干扰。
本发明公开一种校正方法，该校正方法用来校正一运动器材的一模拟运动轨迹，该校正方法包括：测量该运动器材的一端点的一加速度、一倾斜角及一方位角；根据该加速度、该倾斜角及该方位角，计算该端点的该模拟运动轨迹；根据该模拟运动轨迹，估计该模拟运动轨迹坐落的一轨迹平面；计算该轨迹平面与一观赏平面的一夹角，作为一翻转角度；根据该翻转角度，将该模拟运动轨迹投影至该观赏平面，以产生一校正轨迹；以及显示该校正轨迹。
本发明还公开一种电子装置，该电子装置用来校正一模拟运动轨迹，该电子装置包括：一接收单元，该接收单元用来接收一运动的一加速度、一倾斜角及一方位角的数据；一处理单元；一储存单元，该储存单元用来储存一程序代码，该程序代码用来指示该处理单元执行下列步骤：根据该加速度、该倾斜角及该方位角，计算该运动的该模拟运动轨迹；根据该模拟运动轨迹，估计该模拟运动轨迹坐落的一轨迹平面；计算该轨迹平面与一观赏平面的一夹角，作为一翻转角度；以及根据该翻转角度，将该模拟运动轨迹投影至该观赏平面，以产生一校正轨迹；以及一显示单元，该显示单元用来显示该校正轨迹。
根据上述实施例，本发明通过估计模拟运动轨迹的平面，投影模拟运动轨迹至方便观看的角度，来校正倾斜角偏差的影响。
附图说明
图1A为先前技术一重建的高尔夫挥杆轨迹的示意图。
图1B为先前技术另一重建的高尔夫挥杆轨迹的示意图。
图1C为先前技术一加速度感测器及一杆头的示意图。
图2为本发明实施例一校正流程的流程图。
图3为本发明实施例一校正系统的示意图。
图4A～图4D为本发明实施例轨迹平面的示意图。
主要组件符号说明：
10、12 挥杆轨迹
100 球杆
110 杆头
120 加速度感测器
20 校正流程
200、202、204、206、208、210、212、214 步骤
30 校正系统
300 运动器材
302 长杆
304 杆头
305 接口单元
306 第一加速度感测器
308 第二加速度感测器
309 陀螺仪
310 电子装置
312 接收单元
314 处理单元
315 储存单元
316 显示单元
TM 模拟运动轨迹
TM' 校正轨迹
SU 轨迹平面
AINC 倾斜角
ACC 加速度
AH 方位角
P0 初始点
P10 第十点
PV 轨迹点
A、B 轴向量
AR 翻转角度
SD 观赏平面
具体实施方式
请参考图2，图2为本发明实施例一校正流程20的流程图。校正流程20用来校正一运动器材的模拟运动轨迹，校正流程20包含有下列步骤：
步骤200：开始。
步骤202：测量运动器材的一端点的一加速度、一倾斜角及一方位角(Azimuth)。
步骤204：根据加速度、倾斜角及方位角，计算端点的一模拟运动轨迹。
步骤206：根据模拟运动轨迹，估计模拟运动轨迹坐落的一轨迹平面。
步骤208：计算轨迹平面与一观赏平面的一夹角，作为一翻转角度。
步骤210：根据翻转角度，将模拟运动轨迹投影至观赏平面，以产生一校正轨迹。
步骤212：显示校正轨迹。
步骤214：结束。
简单来说，为了解决先前技术中倾斜角测量误差造成模拟运动轨迹翻转的问题，校正流程20预设测量到的方位角即存在误差，使有误差的倾斜角重建运动器材的模拟运动轨迹，再估计模拟运动轨迹的轨迹平面。一旦决定轨迹平面数据，通过向量运算，可将轨迹平面上的模拟运动轨迹投影至方便使用者检视的观赏平面。如此一来，倾斜角测量误差造成的问题即可被排除。
为了说明校正流程20的具体实施细节，请参考图3，图3为本发明实施例一校正系统30的流程图。校正系统30用来执行校正流程20。校正系统30包含有一运动器材300及一电子装置310。运动器材300包含有一长杆302、一杆头304。杆头304设置于长杆302的一端，包含有一第一加速度感测器306、一第二加速度感测器308、一陀螺仪(Gyro meter)309及一接口单元305。第一加速度感测器306用来测量杆头304的一加速度ACC。第二加速度感测器308用来测量杆头304的一倾斜角AINC。陀螺仪309用来测量杆头304的一方位角AH。接口单元305(例如蓝牙或WiFi模块)用来输出加速度ACC、倾斜角AINC及方位角AH数据至电子装置310。电子装置310(例如智能型手机或个人计算机)包含有一接收单元312、一处理单元314、一储存单元315及一显示单元316。接收单元312用来接收接口单元305发送的加速度ACC、倾斜角AINC及方位角AH数据。储存单元315用来储存程序代码，程序代码指示处理单元314执行步骤206～210，亦即处理单元314根据加速度ACC、倾斜角AINC及方位角AH，计算杆头304的一模拟运动轨迹TM及模拟运动轨迹TM坐落的一轨迹平面SU。接着，处理单元314根据轨迹平面SU及一预设的观赏平面SD，计算一翻转角度AR，并根据翻转角度AR，将模拟运动轨迹TM投影至观赏平面SD，产生欲显示的一校正轨迹TM'。最后，显示单元116显示校正轨迹TM'。如此一来，使用者可根据校正轨迹TM'，改善自身的运动技巧。
为了进一步说明模拟运动轨迹TM、轨迹平面SU、倾斜角AINC、翻转角度AR、校正轨迹TM'之间的关系，请参考图4A～图4D。需注意的是，倾斜角AINC是指杆头304与水平面的夹角。由于轨迹平面SU是由杆头304的模拟运动轨迹TM所决定，在图4A中，倾斜角AINC亦为轨迹平面SU与水平面的夹角。根据运动学与几何学原理，一旦加速度ACC、倾斜角AINC、方位角AH已知，处理单元314即可重建出完整的模拟运动轨迹TM，如图4A所示。需注意的是，图4A重建的模拟运动轨迹TM是在倾斜角AINC误差不大的情形下产生的重建结果，实际上，若倾斜角AINC的误差较大，则重建的模拟运动轨迹TM将如图4C所示。然而，无论是误差小(图4A)或误差大(图4C)，模拟运动轨迹TM都可以被投影至一个最适合观赏的平面，例如X、Y轴展开的平面，XY平面正对使用者，故使用者可以清楚地检视校正轨迹TM'。
在图4A中，较佳地，处理单元314可根据杆头304在一初始点P0的一加速度ACC0，作为轨迹平面SU的一轴向量A，再在模拟运动轨迹TM中寻找一个轨迹点PV，使得两点间形成的一向量(P0→PV)与轴向量A的内积(inner product)为零。在此情况下，处理单元314可决定向量(P0→PV)作为轨迹平面SU的另一轴向量B。一旦选定轴向量A、B，轨迹平面SU即确立。然而，轨迹平面SU可能不是最适合使用者观赏的角度。因此，处理单元314可再将轨迹平面SU上的模拟运动轨迹TM投影到更适合检视的观赏平面SD，例如图4B所示由X、Y轴展开的平面，在XY平面产生校正轨迹TM'。
就效果上来说，即使第二加速度感测器308因安装技术不良，测量到偏差极大的倾斜角AINC，造成重建的模拟运动轨迹TM不利于观看，如图4C所示。通过本发明重建模拟运动轨迹平面SU的技术，模拟运动轨迹TM依然可被转换为利于观看的校正轨迹TM'。如此一来，即使长期使用后，测量到的倾斜角AINC越来越不准确，制造商与使用者不再需要定期地校正加速度感测器的位置，使用者也能通过校正系统30，修正自身的运动技巧。
需注意的是，除了加速度ACC0外，在本发明另一实施例中，处理单元314可根据模拟运动轨迹TM的初始点P0及一个附近的轨迹点(例如第十点P10)之间形成的向量(P0→P10)作为轴向量A。
另外，计算轨迹平面SU与观赏平面SD的夹角作为翻转角度AR是本领域技术人员熟知的几何运算，非本发明的重点，为求简洁在此不赘述。一旦翻转角度AR已知，翻转角度AR的一旋转矩阵R即确定，将模拟运动轨迹TM的坐标乘上旋转矩阵R，即可获得校正轨迹TM'的坐标。
除此之外，观赏平面SD亦不限于第4B、4D图所示的XY平面，本领域的普通技术人员可根据不同的应用，调整适合的观赏平面SD，甚至可以让使用者主动调整观赏平面SD，来提升应用上的灵活性。
综上所述，本发明有鉴于倾斜角的误差无法避免，依据有误差的倾斜角模拟运动轨迹，再通过向量投影重建适合观赏的校正轨迹。如此一来，即使制造工艺不良或运动器材长期使用后，加速度感测器的位置产生偏差，使用者仍然可以观赏到清晰的运动轨迹。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡是根据本发明权利要求书的范围所做的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种校正方法，该校正方法用来校正一运动器材的一模拟运动轨迹，该校正方法包括：
测量该运动器材的一端点的一加速度、一倾斜角及一方位角；
根据该加速度、该倾斜角及该方位角，计算该端点的该模拟运动轨迹；
根据该模拟运动轨迹，估计该模拟运动轨迹坐落的一轨迹平面；
计算该轨迹平面与一观赏平面的一夹角，作为一翻转角度；
根据该翻转角度，将该模拟运动轨迹投影至该观赏平面，以产生一校正轨迹；以及
显示该校正轨迹；
其中根据该模拟运动轨迹，估计该模拟运动轨迹坐落的该轨迹平面的步骤包括：
根据该模拟运动轨迹，决定该轨迹平面的一第一轴向量及一第二轴向量，其中该第一轴向量与该第二轴向量的内积为零，该第二轴向量由该模拟运动轨迹上的一初始点以及一轨迹点形成，以该模拟运动轨迹的该初始点的一初始加速度作为该第一轴向量。
2.如权利要求1所述的校正方法，其中根据该模拟运动轨迹，决定该轨迹平面的该第一轴向量及该第二轴向量的步骤还包括：
在该模拟运动轨迹寻找该轨迹点，使该轨迹点与该初始点形成的一向量与该第一轴向量的内积为零，并以该向量作为该第二轴向量。
3.如权利要求1所述的校正方法，其中根据该模拟运动轨迹，决定该轨迹平面的该第一轴向量及该第二轴向量的步骤包括：
以该模拟运动轨迹的该初始点及该初始点附近的一第一轨迹点之间形成的一第一向量，作为该第一轴向量。
4.如权利要求3所述的校正方法，其中该第一轨迹点是该模拟运动轨迹的一第十个轨迹点。
5.如权利要求3所述的校正方法，其中根据该模拟运动轨迹，决定该轨迹平面的该第一轴向量及该第二轴向量的步骤还包括：
在该模拟运动轨迹寻找一第二轨迹点，使该第二轨迹点与该初始点形成的一第二向量与该第一轴向量的内积为零，并以该第二向量作为该第二轴向量。
6.一种电子装置，该电子装置用来校正一模拟运动轨迹，该电子装置包括：
一接收单元，该接收单元用来接收一运动的一加速度、一倾斜角及一方位角的数据；
一处理单元；
一储存单元，该储存单元用来储存一程序代码，该程序代码用来指示该处理单元执行下列步骤：
根据该加速度、该倾斜角及该方位角，计算该运动的该模拟运动轨迹；
根据该模拟运动轨迹，估计该模拟运动轨迹坐落的一轨迹平面；
计算该轨迹平面与一观赏平面的一夹角，作为一翻转角度；以及
根据该翻转角度，将该模拟运动轨迹投影至该观赏平面，以产生一校正轨迹；以及
一显示单元，该显示单元用来显示该校正轨迹；
其中根据该模拟运动轨迹，估计该模拟运动轨迹坐落的该轨迹平面的步骤包括：
根据该模拟运动轨迹，决定该轨迹平面的一第一轴向量及一第二轴向量，其中该第一轴向量与该第二轴向量的内积为零，该第二轴向量由该模拟运动轨迹上的一初始点以及一轨迹点形成，以该模拟运动轨迹的该初始点的一初始加速度作为该第一轴向量。
7.如权利要求6所述的电子装置，其中根据该模拟运动轨迹，决定该轨迹平面的该第一轴向量及该第二轴向量的步骤还包括：
在该模拟运动轨迹寻找该轨迹点，使该轨迹点与该初始点形成的一向量与该第一轴向量的内积为零，并以该向量作为该第二轴向量。
8.如权利要求6所述的电子装置，其中根据该模拟运动轨迹，决定该轨迹平面的该第一轴向量及该第二轴向量的步骤包括：
以该模拟运动轨迹的该初始点及该初始点附近的一第一轨迹点之间形成的一第一向量，作为该第一轴向量。
9.如权利要求8所述的电子装置，其中该第一轨迹点是该模拟运动轨迹的一第十个轨迹点。
10.如权利要求8所述的电子装置，其中根据该模拟运动轨迹，决定该轨迹平面的该第一轴向量及该第二轴向量的步骤还包括：
在该模拟运动轨迹寻找一第二轨迹点，使该第二轨迹点与该初始点形成的一第二向量与该第一轴向量的内积为零，并以该第二向量作为该第二轴向量。
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