CN107072379A - 运动辨识装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种运动辨识装置包含一感测单元和一处理单元。该感测单元因应于一用户身体上的一特定位置发生的一身体运动,产生一感测信号,其中该感测信号包含一第一感测信号部分、和不同于该第一感测信号的一第二感测信号部分,且该身体运动属于一运动类型的一片段动作。该处理单元处理该感测信号以产生一运动参数信号结构,并基于该运动参数信号结构来辨识该特定位置以确定用于辨识该运动类型的一有效参考信号,其中该运动参数信号结构包含该第一和该第二感测信号部分的一融合信号。

Description

运动辨识装置及方法
技术领域
本发明是关于一辨识装置及方法,且特别是关于一运动辨识装置及方法。
背景技术
常规的运动感测装置的主要功能是藉由感测一来回运动来产生一感测信号,并解读该感测信号以计数该来回运动的来回次数。在市场上最主要的代表商品便是计步器;但是此类型的感测装置无法辨识运动类型或是运动模式,并只能单纯地计算该来回运动的运动次数。由于该常规运动感测装置具有上述操作特性,因此限制了随身运动感测装置用于辨识各式各样运动类型的可使用性。
美国第8,260,384 B2号公告专利公开一种随身移动计算机系统。美国第2014/0336947 Al号公开专利申请公开一种用于强度训练之移动训练数据获得和分析的方法及装置。美国第8,787,006 B2号公告专利公开一种腕戴式电子装置及其使用方法。美国第2008/0262392 Al号公开专利申请公开一种用于活动感测装置的校正技术。美国第2013/0044215 Al号公开专利申请公开一种具有挠性显示器的双稳态弹簧。美国第2014/0172873Al号公开专利申请公开一种使用传感器而用于个人特性化数据收集的方法及装置。
发明内容
一运动感测装置要能清楚地辨识多种动作特征,以明确地将一运动类型与其他运动类型做区隔,并将辨识结果回报给健身者;这样,才能有效地辅助该健身者达成健身效果。譬如,有三种要由该健身者做出的运动类型,而该三种运动类型属于相同的运动类型群组。另外,该三种运动类型可以具有相似的运动。当健身者在不同的锻炼模式或习惯中做出该三种运动类型时,由该三种运动类型所锻炼塑造出的肌肉型态却会有明显地不同。该三种运动类型可以是一夹脚(内夹/外展)运动类型、一侧抬腿运动类型和一正抬腿运动类型。为了有效地辨识相似的身体运动,一运动辨识装置被提供以辨识该三种运动类型,并额外地应用于辨识其他运动类型。
另外,具有健身教练资格的健身教练(或资深健身者)和健身初学者分别做出一第一身体运动、和相较于该第一身体运动的一第二身体运动。因为该健身教练已经接受较长时间的较多训练,因此该第一身体运动典型地是一预定标准运动。因为该健身初学者已经接受较短时间的较少训练,因此该第二身体运动和该预定标准运动之间的偏差是相对大的。这偏差的原因是该第二身体运动的运动姿势偏离该预定标准运动的运动姿势、或该第二身体运动不完整、或该健身初学者所接受的训练还未充分,以致于该第二身体运动可能包含不经意或非自觉的习惯性动作以形成该偏差。该不经意或非自觉的习惯性动作能够用该运动感测装置予以检测;因此,该运动感测装置提醒该健身初学者改进该第二身体运动,促进该健身初学者做出该预定标准运动,并改进运动训练的成果。
该运动感测装置要能在该身体运动期间检测该身体运动的详细变化。譬如,一身体受训者用一椅台做出法式推举(Skull Crusher)的身体运动。该法式推举包含动作:将下手臂(小臂)运动到眼睛上方处再水平旋转至垂直。当该身体受训者想要更有效地锻炼肌肉,该法式推举能够被调整以包含较为困难的动作:移动下手臂将该下手臂放到约与身体垂直后,再将该下手臂往上提起,再该将下手臂伸直对齐于上手臂。该运动感测装置要能辨识在该身体运动中的细微变化,将所辨识出的运动类型报告给该身体受训者,并通知该身体受训者该身体运动何时已完成及/或相关肌肉已锻炼。
该身体受训者能够使用在健身房中的一健身装置以做出该身体运动。例如,当该身体受训者操作划船机(Seated row machine)的健身装置、并两手握住该划船机的横杆以做出该身体运动时,配戴至该身体受训者的一身体部分的该运动感测装置能够辨识出该身体运动,其中在该横杆的该两手之间具有一距离,且该距离是相对地较窄或较宽以允许所锻练的肌肉群组变化。例如,当该身体受训者在一健身房内的躺椅上做一仰卧起坐(Sit-ups)运动时,配戴至该身体受训者的一身体部分的该运动感测装置能够基于该躺椅的外在条件来辨识该仰卧起坐运动。例如,在该健身房中的躺椅各具有不同的倾斜角度,且每一身体受训者能够因人而异来偏好一躺椅的不同倾斜角度。在该躺椅的该外在条件下,该运动感测装置能够获得适当的信号以进行分析,准确地辨识运动状态,对运动循环计数,并获得分析结果。
常规的穿戴式运动感测装置长久以来具有功能局限;因此需要适应身体运动的多重条件以辨识出该身体运动的运动类型。本发明的目的便是提出一运动辨识装置。该运动辨识装置可以感测各式各样身体运动并辨识其运动类型,计数一身体运动的运动循环以获得一运动循环数目,并储存该等次数数据或一运动状态或该身体运动的结果于一数据库;因此,储存于该数据库中的运动数据后续能够被处理及再应用,以提供参考性的运动建议给该运动辨识装置的用户。本发明的运动辨识装置是穿戴式的,并特别适用于健身房中从事身体运动的身体受训者。
本发明的一实施例在于提供一种运动辨识装置。该辨识装置包含一感测单元和一处理单元。该感测单元因应于一用户身体上的一特定位置发生的一第一身体运动,产生一感测信号,其中该感测信号包含一第一感测信号部分、和不同于该第一感测信号的一第二感测信号部分,且该第一身体运动属于一第一运动类型的一片段动作。该处理单元处理该感测信号以产生一运动参数信号结构,并基于该运动参数信号结构来辨识该特定位置以确定用于辨识该第一运动类型的一有效参考信号,其中该运动参数信号结构包含该第一和该第二感测信号部分的一融合信号。
本发明的另一实施例在于提供一种辨识装置。该辨识装置包含一信号产生单元和一处理单元。该信号产生单元因应一身体运动而产生一运动参数信号结构,其中该身体运动于一使用者身体上的一特定位置发生,并属于一第一运动类型。该处理单元基于该运动参数信号结构来辨识该特定位置以确定用于辨识该第一运动类型的一有效参考信号。
本发明的又另一实施例在于提供一种辨识方法。该辨识方法包含下列步骤:因应一第一身体运动而产生一运动参数信号结构,其中该第一身体运动于一使用者身体上的一特定位置发生,并属于一第一运动类型;以及基于该运动参数信号结构来辨识该特定位置以确定用于辨识该第一运动类型的一有效参考信号。
本发明的又另一实施例在于提供一种运动辨识装置。该运动辨识装置包含一内存模块和一处理模块。该内存模块储存与一第一辨识值区域和一第二辨识值区域相关的一特征函数代码数据单元,其中该第一和该第二辨识值区域是相邻的,并分别指示一第一运动类型和一第二运动类型。该处理模块获得源自一特定运动感测信号的一特定运动特征值数据单元,基于该特征函数代码数据单元和该特定运动特征值数据单元来执行一计算以产生一辨识值,并判断该辨识值是否属于该第一和该第二辨识值区域的其中之一。
附图说明
通过下列附图来对本发明进行详细说明,以便更深入了解本发明︰
图1示出了在本发明各实施例中运动辨识装置的示意图。
图2示出了在图1中的该运动辨识装置配戴在一用户上的示意图。
图3示出了在本发明各实施例中运动辨识装置的示意图。
图4A、图4B和图4C为由配戴在手腕的一运动辨识装置所辨识的身体运动类型的示意图。
图5为由配戴在上手臂的一运动辨识装置所辨识的身体运动类型的示意图。
图6为由配戴在上手臂的一运动辨识装置所辨识的身体运动类型的示意图。
图7A和图7B为由配戴在上手臂的一运动辨识装置所辨识的身体运动类型的示意图。
图8为由配戴在上手臂的一运动辨识装置所辨识的身体运动类型的示意图。
图9A和图9B为由配戴在脚踝的一运动辨识装置所辨识的身体运动类型的示意图。
图10A和图10B为由配戴在脚踝的一运动辨识装置所辨识的身体运动类型的示意图。
图11为在本发明各实施例中参考坐标系统的示意图。
图12为在图2中该运动辨识装置与一用户身体间关系的示意图。
图13为在图1中该运动辨识装置的一第一候选参考信号和一代表性信号的示意图。
图14为在本发明各实施例中一第一身体运动的运动类型辨识的示意图。
图15为在本发明各实施例中一第一运动类型辨识演算程序的流程示意图。
图16为在本发明各实施例中一第二运动类型辨识演算程序的流程示意图。
图17A为在本发明各实施例中一运动辨识装置的结构示意图。
图17B为在图17A中该运动辨识装置的外型示意图。
图18为在图17A中的该运动辨识装置配戴在手腕的示意图。
图19为在图17A中的该运动辨识装置配戴在上手臂的示意图。
具体实施方式
本发明将于下文中说明,所指出的是,下文中的说明仅作为例证用,而不是用于限制所揭示的确切形式。
请参阅图1和图2。图1为在本发明各实施例中一运动辨识装置20的示意图。图2为在图1中的该运动辨识装置20穿戴在一使用者90上的示意图。如图1和图2所示,该运动辨识装置20包含一感测单元21和一处理单元22。该感测单元21因应于一使用者身体91上的一特定位置PL1发生的一第一身体运动ML1,产生一感测信号SE1,其中该感测信号SE1包含一第一感测信号部分SE1A、和不同于该第一感测信号部分SE1A的一第二感测信号部分SE1B,且该第一身体运动ML1属于一第一运动类型HM1的一片段动作。该处理单元22处理该感测信号SE1以产生一运动参数信号结构SP1,并基于该运动参数信号结构SP1来辨识该特定位置PL1以确定用于辨识该第一运动类型HM1的一有效参考信号SRP,其中该运动参数信号结构SP1包含该第一和该第二感测信号部分SE1A和SE1B的一融合信号SPS0。
该运动辨识装置20被配置以具有一定向KA1、一重力方向QF1、和用于确定该定向KA1的一附体坐标系统UA1,并被配戴于该特定位置PL1。在一些实施例中,该运动辨识装置20具有该用户90,该使用者90具有做出该第一身体运动ML1的该使用者身体91,且该使用者身体91具有复数不同位置PL5、PL6、…、PL9。该特定位置PL1可选择地是选择自在该使用者身体91上的该复数不同位置PL5、PL6、…、PL9。该处理单元22耦合于该感测单元21。该第一运动类型HM1是选择自复数运动类型HA1、HA2、…、HA6。该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6是相关于该特定位置PL1而预定的,并分别具有相关于该附体坐标系统UA1的复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6。该复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6被预先检测以产生与该复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6分别对应的复数主运动轴方向数据单元DQ1、DQ2、…、DQ6。例如,该第一身体运动ML1是一身体操练;该第一运动类型HA1是一操练类型;且该主运动轴方向QA1是一主旋转轴方向或一主平移轴方向。
该感测信号SE1相关于该附体坐标系统UA1而被产生,并包含一加速度计信号SE11和一陀螺仪信号SE12,该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12分别是该第一和该第二感测信号部分SE1A和SE1B。例如,该融合信号SPS0藉由使用一信号融合运算而被产生。在该定向KA1是指向相关于该重力方向QF1的一预定方向QH1的状态中,该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1来产生代表该特定位置PL1的一特定位置代码CP1,并藉此辨识该特定位置PL1。该预定方向QH1基于该特定位置PL1而被确定。该预定方向QH1和该重力方向QF1之间具有一第一角度θ。该融合信号SPS0是与该第一角度θ相关之一估计角度SK1的信号。在该状态中,该处理单元22判断该处理单元22是否检测到一触发信号ST1、以做出一第一判断结果。当该第一判断结果为肯定时,该处理单元22基于该估计角度SK1来产生该特定位置代码CP1。例如,该复数不同位置PL5、PL6、…、PL9包含一手腕位置、一上手臂位置和一脚踝位置。例如,该特定位置PL1是该手腕位置、该上手臂位置或该脚踝位置。
该处理单元22基于该特定位置代码CP1来获得一辨识参考数据单元DR。该辨识参考数据单元DR是基于该复数主运动轴方向数据单元DQ1、DQ2、…、DQ6而预定的,并包含一候选参考信号代码数据单元CA和一运动类型指示符数据单元CH。该候选参考信号代码数据单元CA包含一第一候选参考信号代码CA2。该第一候选参考信号代码CA2代表源自该运动参数信号结构SP1的一第一候选参考信号SR2。该运动类型指示符数据单元CH包含对应于该第一候选参考信号代码CA2的一运动类型指示符CH2。该运动类型指示符CH2指示一无效运动类型和一第二运动类型HM2的其中之一,该第二运动类型HM2包含于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6中。该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1和该第一候选参考信号代码CA2来确定该第一候选参考信号SR2。
在一些实施例中,该感测单元21包含一加速度计211和一陀螺仪212。该加速度计211和该陀螺仪212皆耦合于该处理单元22。该加速度计211产生该加速度计信号SE11。该陀螺仪212产生该陀螺仪信号SE12。该感测信号SE1包含该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12。该处理单元22藉由执行该信号融合运算来处理该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12以产生该运动参数信号结构SP1。该信号融合运算包含基于该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12来计算该第一角度θ以形成该估计角度SK1的信号。
在一些实施例中,该运动辨识装置20更包含耦合于该处理单元22的一按键23。该用户身体91具有在该特定位置PL1的一特定身体部分911。该运动辨识装置20被配戴至该特定身体部分911。该特定身体部分911做出该第一身体运动ML1以驱动该运动辨识装置20。在该定向KA1是指向相关于该重力方向QF1的该预定方向QH1的该状态中,该按键23因应从该使用者90来的一使用者按压来使该处理单元22接收该触发信号ST1。例如,该定向KA1具有一指向参考轴;该用户身体91被配置以具有一参考位置,并基于该参考位置和一人体工学原理而被配置以具有对应于该特定位置PL1的一第一预定有限外侧区域;且在该状态中,该指向参考轴指向该第一预定有限外侧区域中的一第一位置。例如,该用户身体91基于该参考位置和该人体工学原理而被配置以具有复数预定有限外侧区域,其中该复数预定有限外侧区域是不同的,并分别对应于该复数不同位置PL5、PL6、…、PL9。例如,该特定身体部分911是该使用者身体91的手腕、上手臂或脚踝。
在一些实施例中,该第一身体运动ML1包含一第一运动部分ML11、和相邻于该第一运动部分ML11的一第二运动部分ML12。该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别形成一第一运动循环W1、和相邻于该第一运动循环W1的一第二运动循环W2。例如,该第一身体运动ML1是一来回运动。该运动参数信号结构SP1包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一运动参数信号结构部分SP5和一第二运动参数信号结构部分SP6。该第一候选参考信号SR2包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一候选参考信号部分SR21和一第二候选参考信号部分SR22,其中该第二候选参考信号部分SR22相邻于该第一候选参考信号部分SR21。该处理单元22基于该第一候选参考信号SR2来从该运动参数信号结构SP1中获得一第一运动特征值数据单元DA2。例如,该第一和该第二运动参数信号结构部分SP5和SP6分别在该第一和该第二运动循环W1和W2上被产生。该第一和该第二候选参考信号部分SR21和SR22分别在该第一和该第二运动循环W1和W2上被产生。
例如,该第一运动特征值数据单元DA2包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一运动特征值数据单元部分DA21和一第二运动特征值数据单元部分DA22。该处理单元22基于该第一候选参考信号部分SR21来从该第一运动参数信号结构部分SP5中获得该第一运动特征值数据单元部分DA21。该处理单元22基于该第二候选参考信号部分SR22来从该第二运动参数信号结构部分SP6中获得该第二运动特征值数据单元部分DA22。
在一些实施例中,该处理单元22基于该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22来产生一差异数据单元DC1,并判断该差异数据单元DC1是否满足用于一周期运动起始判断的一第一特定条件、以做出一第二判断结果。当该第二判断结果为肯定时,该处理单元22辨识出该有效参考信号SRP是该第一候选参考信号SR2,确定该第一身体运动ML1满足一预定周期运动起始条件,并基于该第一候选参考信号代码CA2来判断该运动类型指示符CH2是否指示该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6的其中之一、以做出一第三判断结果。当该第三判断结果为肯定时,该处理单元22基于该运动类型指示符CH2来辨识出该第一运动类型HM1是该第二运动类型HM2,并获得代表该第一运动类型HM1的一运动类型代码CT1。
该运动参数信号结构SP1包含复数运动参数信号SP11、SP12、SP13、…、SP18和SP19。该辨识参考数据单元DR更包含一代表性信号代码CB1,该代表性信号代码CB1代表包含于该复数运动参数信号SP11、SP12、SP13、…、SP18和SP19中的一代表性信号SPS1。该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1和该代表性信号代码CB1来确定该代表性信号SPS1。该处理单元22藉由比较该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22来获得在该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22之间的一代表性极值偏差DC11。例如,该融合信号SPS0是该运动参数信号SP18。
例如,该第一运动特征值数据单元部分DA21包含对应于该代表性信号SPS1的一第一运动特征值数据单元子部分DA21A,其中该第一运动特征值数据单元子部分DA21A具有一第一极大值、一第一极小值、和在该第一极大值和该第一极小值之间的一第一差异。该第二运动特征值数据单元部分DA22包含对应于该代表性信号SPS1的一第二运动特征值数据单元子部分DA22A,其中该第二运动特征值数据单元子部分DA22A具有一第二极大值、一第二极小值、和在该第二极大值和该第二极小值之间的一第二差异。该处理单元22从该第一和该第二差异中获得一代表性值差异DC12。该差异数据单元DC1包含该代表性极值偏差DC11和该代表性值差异DC12。该第一特定条件包含一第一子条件和一第二子条件。该第一子条件是该代表性极值偏差DC11落在一第一预定值范围内。该第二子条件是该代表性值差异DC12落在一第二预定值范围内。
在一些实施例中,该候选参考信号代码数据单元CA更包含代表至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的一第三候选参考信号SR3)的至少一第二候选参考信号代码CA1(和可选择的一第三候选参考信号代码CA3)。该第二候选参考信号代码CA1代表源自该运动参数信号结构SP1的该第二候选参考信号SR1。该第一候选参考信号SR2和该至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的SR3)组成一候选参考信号组合SRG。
该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1和该至少一第二候选参考信号代码CA1(和可选择的CA3)来确定该至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的SR3),并基于该至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的SR3)来从该运动参数信号结构SP1中获得对应于该至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的SR3)的至少一第二运动特征值数据单元DA1(和可选择的一第三运动特征值数据单元DA3)。当该处理单元22处理该第一运动特征值数据单元DA2时,该处理单元22处理该至少一第二运动特征值数据单元DA1(和可选择的DA3)以判断该候选参考信号组合SRG是否包含该有效参考信号SRP。
在一些实施例中,当该第二判断结果为否定时,该第一身体运动ML1更具有一第三运动部分、和相邻于该第三运动部分的一第四运动部分,且该处理单元22重新基于该运动参数信号结构SP1和该候选参考信号代码数据单元CA来确定一第四候选参考信号,基于该第四候选参考信号来从该运动参数信号结构SP1中获得一第四运动特征值数据单元,并藉此判断该有效参考信号SRP是否被辨识出为该第四候选参考信号。在一些实施例中,当该候选参考信号组合SRG是否包含该有效参考信号SRP的一判断结果为否定时,该第一身体运动ML1更具有一第三运动部分、和相邻于该第三运动部分的一第四运动部分,且该处理单元22重新基于该运动参数信号结构SP1和该候选参考信号代码数据单元CA来确定一额外候选参考信号组合,并判断该额外候选参考信号组合是否包含该有效参考信号SRP,并藉此判断该有效参考信号SRP是否被辨识出为该第四候选参考信号。在一些实施例中,该第三运动部分是该二运动部分ML12。
在一些实施例中,该第二运动部分ML12晚于该第一运动部分ML11;该第四运动部分晚于该第三运动部分;且该第一运动特征值数据单元DA2包含复数特定运动特征值。该处理单元22预先提供与该第一候选参考信号代码CA2和一第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1相关的一第一特征函数代码数据单元F1。该第一特征函数代码数据单元F1被采用以指示该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1的其中之一个。该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1包含一第一辨识值区域DU1、相邻于该第一辨识值区域DU1的一第二辨识值区域DU2、及在该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2之间的一第一信赖值区域DV1。例如,该第一信赖值区域DV1是可选择的。该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2分别指示一第三运动类型H1和一第四运动类型H2。该第三和该第四运动类型H1和H2皆包含于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6中。
该运动辨识装置20预先藉由感测发生于该特定位置PL1的复数身体运动MC1、MC2、…、MC9来建立该第一特征函数代码数据单元F1,其中该复数身体运动MC1、MC2、…、MC9被分割成复数运动群组G1、G2、…、G6,该复数运动群组G1、G2、…、G6分别属于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6。该第一特征函数代码数据单元F1代表一运动类型切割函数,并基于该复数特定运动特征值之间的一关系而被表示,其中该运动类型切割函数被采用以指示该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1的其中之该一个。例如,该处理单元22预先提供该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1。
当该第三判断结果为否定时,该处理单元22基于该第一特征函数代码数据单元F1和该第一运动特征值数据单元DA2来执行一第一计算以产生一第一辨识值DH1,并判断该第一辨识值DH1是否属于该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2的其中之一、以做出一第四判断结果。当该第四判断结果为肯定时,该处理单元22确定该第一辨识值DH1属于在该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2中的一有效辨识值区域DUA,辨识出该第一运动类型HM1是由该有效辨识值区域DUA所指示的一有效运动类型,并获得对应于该有效辨识值区域DUA的该运动类型代码CT1。该处理单元22基于该运动类型代码CT1来产生相关于该第一身体运动ML1的运动测量信息DM1。
在一些实施例中,该第一运动特征值数据单元DA2、该第一运动特征值数据单元部分DA21和该第二运动特征值数据单元部分DA22的其中之一包含该复数特定运动特征值。当该第三判断结果为否定时,该处理单元22基于该第一特征函数代码数据单元F1和该复数特定运动特征值来执行该第一计算以产生该第一辨识值DH1。
在一些实施例中,该处理单元22更预先提供与该第一候选参考信号代码CA2和一第二复数辨识值区域DU3、DU4和DV2相关的一第二特征函数代码数据单元F2。该第二特征函数代码数据单元F2不同于该第一特征函数代码数据单元F1,并被采用以指示该第二复数辨识值区域DU3、DU4和DV2的其中之一。该第二复数辨识值区域DU3、DU4和DV2包含一第三辨识值区域DU3、相邻于该第三辨识值区域DU3的一第四辨识值区域DU4、及在该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4之间的一第二信赖值区域DV2。例如,该第一信赖值区域DV1是可选择的。该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4分别指示一第五运动类型H3和一第六运动类型H4,该第五和该第六运动类型H3和H4皆包含于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6中。例如,该处理单元22预先提供该第二复数辨识值区域DU3、DU4和DV2。
在一第二特定条件中,该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4的其中之一与该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2的其中之一至少部分地重迭。当该第四判断结果为否定时,该处理单元22基于该第二特征函数代码数据单元F2和该第一运动特征值数据单元DA2来执行一第二计算以产生一第二辨识值DH2,判断该第二辨识值DH2是否属于该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4的其中之一,并藉此辨识该第一运动类型HM1。
在根据图1、图2所提供的各实施例中,一种运动辨识装置30包含一内存模块222和一处理模块221。该内存模块222储存与一第一辨识值区域DU1和一第二辨识值区域DU2相关的一第一特征函数代码数据单元F1,其中该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2是相邻的,并分别指示一第二运动类型H1和一第三运动类型H2。该处理模块221获得源自一特定运动感测信号SE2之一特定运动特征值数据单元DA8,基于该第一特征函数代码数据单元F1和该特定运动特征值数据单元DA8来执行一第一计算以产生一第一辨识值DH1,并判断该第一辨识值DH1是否属于该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2的其中之一。
该运动辨识装置30更包含一感测单元21。该感测单元21因应一第一身体运动ML1而产生该特定运动感测信号SE2,其中该第一身体运动ML1于一使用者身体91上的一特定位置PL1发生,并属于一第一运动类型HM1的一片段动作。例如,该特定运动感测信号SE2是该感测信号SE1。该内存模块222和该处理模块221设置于一处理单元22中,而该处理单元22设置于该运动辨识装置30中。该处理模块221耦合于该内存模块222和该感测单元21,处理该特定运动感测信号SE2以产生一运动参数信号结构SP1,并基于该运动参数信号结构SP1来辨识该特定位置PL1以确定用于辨识该第一运动类型HM1的一有效参考信号SRP。该特定运动感测信号SE2包含一加速度计信号SE11和一陀螺仪信号SE12。该运动参数信号结构SP1包含该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12的一融合信号SPS0。例如,该融合信号SPS0藉由使用一信号融合运算而被产生。
该运动辨识装置30被配置以具有一定向KA1、一重力方向QF1、和用于确定该定向KA1的一附体坐标系统UA1,并被配戴于该特定位置PL1。在一些实施例中,该运动辨识装置30具有该用户90,该使用者90具有做出该第一身体运动ML1的该使用者身体91,且该使用者身体91具有复数不同位置PL5、PL6、…、PL9。该特定位置PL1可选择地是选择自在该使用者身体91上的该复数不同位置PL5、PL6、…、PL9。该第一运动类型HM1是选择自复数运动类型HA1、HA2、…、HA6。该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6是相关于该特定位置PL1而预定的,并分别具有相关于该附体坐标系统UA1的复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6。该复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6被预先检测以产生与该复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6分别对应的复数主运动轴方向数据单元DQ1、DQ2、…、DQ6。例如,该第一身体运动ML1是一身体练习;该第一运动类型HA1是一练习类型;且该主运动轴方向QA1是一主旋转轴方向或一主平移轴方向。
该特定运动感测信号SE2相关于该附体坐标系统UA1而被产生。在该定向KA1是指向相关于该重力方向QF1的一预定方向QH1的状态中,该处理模块221基于该运动参数信号结构SP1来产生代表该特定位置PL1的一特定位置代码CP1,并藉此辨识该特定位置PL1。该预定方向QH1基于该特定位置PL1而被确定。该预定方向QH1和该重力方向QF1之间具有一第一角度θ。该运动参数信号结构SP1包含与该第一角度θ相关之一估计角度SK1的信号。在该状态中,该处理模块221判断该处理模块221是否检测到一触发信号ST1、以做出一第一判断结果。当该第一判断结果为肯定时,该处理模块221基于该估计角度SK1来产生该特定位置代码CP1。例如,该复数不同位置PL5、PL6、…、PL9包含一手腕位置、一上手臂位置和一脚踝位置。例如,该特定位置PL1是该手腕位置、该上手臂位置或该脚踝位置。
该处理模块221基于该特定位置代码CP1来获得一辨识参考数据单元DR。该辨识参考数据单元DR是基于该复数主运动轴方向数据单元DQ1、DQ2、…、DQ6而预定的,是获得自该内存模块222,并包含一候选参考信号代码数据单元CA和一运动类型指示符数据单元CH。该候选参考信号代码数据单元CA包含一第一候选参考信号代码CA2。该第一候选参考信号代码CA2代表源自该运动参数信号结构SP1的一第一候选参考信号SR2。该运动类型指示符数据单元CH包含对应于该第一候选参考信号代码CA2的一运动类型指示符CH2。该运动类型指示符CH2指示一无效运动类型和一第二运动类型HM2的其中之一,该第二运动类型HM2包含于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6中。该处理模块221基于该运动参数信号结构SP1和该第一候选参考信号代码CA2来确定该第一候选参考信号SR2。
该运动辨识装置30预先藉由感测发生于该特定位置PL1的复数身体运动MC1、MC2、…、MC9来建立该第一特征函数代码数据单元F1。该复数身体运动MC1、MC2、…、MC9被分割成复数运动群组G1、G2、…、G6,该复数运动群组G1、G2、…、G6分别属于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6,且该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6包含该第二和该第三运动类型H1和H2。该第一特征函数代码数据单元F1代表一运动类型切割函数,并与该第一候选参考信号代码CA2和一第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1相关。该第一特征函数代码数据单元F1被采用以指示该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1的其中之一。该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1包含一第一辨识值区域DU1、相邻于该第一辨识值区域DU1的一第二辨识值区域DU2、及在该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2之间的一第一信赖值区域DV1。例如,该第一信赖值区域DV1是可选择的。
在一些实施例中,该感测单元21包含一加速度计211和一陀螺仪212。该加速度计211和该陀螺仪212皆耦合于该处理模块221。该加速度计211产生该加速度计信号SE11。该陀螺仪212产生该陀螺仪信号SE12。该感测信号SE1包含该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12。该处理模块221藉由执行该信号融合运算来处理该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12以产生该运动参数信号结构SP1。该信号融合运算包含基于该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12来计算该第一角度θ以形成该估计角度SK1的信号。
在一些实施例中,该运动辨识装置20更包含耦合于该处理模块221的一按键23。该用户身体91具有在该特定位置PL1的一特定身体部分911。该运动辨识装置30被配戴至该特定身体部分911。该特定身体部分911做出该第一身体运动ML1以驱动该运动辨识装置20。在该定向KA1是指向相关于该重力方向QF1的该预定方向QH1的该状态中,该按键23因应从该使用者90来使用者按压来使该处理模块221接收该触发信号ST1。例如,该定向KA1具有一指向参考轴;该用户身体91被配置以具有一参考位置,并基于该参考位置和一人体工学原理而被配置以具有对应于该特定位置PL1的一第一预定有限外侧区域;且在该状态中,该指向参考轴指向该第一预定有限外侧区域中的一第一位置。例如,该用户身体91基于该参考位置和该人体工学原理而被配置以具有复数预定有限外侧区域,其中该复数预定有限外侧区域是不同的,并分别对应于该复数不同位置PL5、PL6、…、PL9。例如,该特定身体部分911是该使用者身体91的手腕、上手臂或脚踝。
在一些实施例中,在该触发信号ST1被接收之后,该第一身体运动ML1包含一第一运动部分ML11、和相邻于该第一运动部分ML11的一第二运动部分ML12。该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别形成一第一运动循环W1、和相邻于该第一运动循环W1的一第二运动循环W2。该运动参数信号结构SP1包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一运动参数信号结构部分SP5和一第二运动参数信号结构部分SP6。该第一候选参考信号SR2包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一候选参考信号部分SR21和一第二候选参考信号部分SR22,其中该第二候选参考信号部分SR22相邻于该第一候选参考信号部分SR21。该处理模块221基于该第一候选参考信号SR2来从该运动参数信号结构SP1中获得一第一运动特征值数据单元DA2。
例如,该第一运动特征值数据单元DA2包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一运动特征值数据单元部分DA21和一第二运动特征值数据单元部分DA22。该处理模块221基于该第一候选参考信号部分SR21来从该第一运动参数信号结构部分SP5中获得该第一运动特征值数据单元部分DA21。该处理模块221基于该第二候选参考信号部分SR22来从该第二运动参数信号结构部分SP6中获得该第二运动特征值数据单元部分DA22。
在一些实施例中,该处理模块221基于该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22来产生一差异数据单元DC1,并判断该差异数据单元DC1是否满足用于一周期运动起始判断的一第一特定条件、以做出一第二判断结果。当该第二判断结果为肯定时,该处理模块221辨识出该有效参考信号SRP是该第一候选参考信号SR2,确定该第一身体运动ML1满足一预定周期运动起始条件,并基于该第一候选参考信号代码CA2来判断该运动类型指示符CH2是否指示该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6的其中之一、以做出一第三判断结果。当该第三判断结果为肯定时,该处理模块221基于该运动类型指示符CH2来辨识出该第一运动类型HM1是该第二运动类型HM2,并获得代表该第一运动类型HM1的一运动类型代码CT1。
该运动参数信号结构SP1包含复数运动参数信号SP11、SP12、SP13、…、SP18和SP19。该辨识参考数据单元DR更包含一代表性信号代码CB1,该代表性信号代码CB1代表包含于该复数运动参数信号SP11、SP12、SP13、…、SP18和SP19中的一代表性信号SPS1。该处理模块221基于该运动参数信号结构SP1和该代表性信号代码CB1来确定该代表性信号SPS1。该处理模块221藉由比较该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22来获得在该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22之间的一代表性极值偏差DC11。例如,该融合信号SPS0是该运动参数信号SP18。
例如,该第一运动特征值数据单元部分DA21包含对应于该代表性信号SPS1的一第一运动特征值数据单元子部分DA21A,其中该第一运动特征值数据单元子部分DA21A具有一第一极大值、一第一极小值、和在该第一极大值和该第一极小值之间的一第一差异。该第二运动特征值数据单元部分DA22包含对应于该代表性信号SPS1的一第二运动特征值数据单元子部分DA22A,其中该第二运动特征值数据单元子部分DA22A具有一第二极大值、一第二极小值、和在该第二极大值和该第二极小值之间的一第二差异。该处理模块221从该第一和该第二差异中获得一代表性值差异DC12。该差异数据单元DC1包含该代表性极值偏差DC11和该代表性值差异DC12。该第一特定条件包含一第一子条件和一第二子条件。该第一子条件是该代表性极值偏差DC11落在一第一预定值范围内。该第二子条件是该代表性值差异DC12落在一第二预定值范围内。
在一些实施例中,该候选参考信号代码数据单元CA更包含代表至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的一第三候选参考信号SR3)的至少一第二候选参考信号代码CA1(和可选择的一第三候选参考信号代码CA3)。该第二候选参考信号代码CA1代表源自该运动参数信号结构SP1的该第二候选参考信号SR1。该第一候选参考信号SR2和该至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的SR3)组成一候选参考信号组合SRG。
该处理模块221基于该运动参数信号结构SP1和该至少一第二候选参考信号代码CA1(和可选择的CA3)来确定该至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的SR3),并基于该至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的SR3)来从该运动参数信号结构SP1中获得对应于该至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的SR3)的至少一第二运动特征值数据单元DA1(和可选择的一第三运动特征值数据单元DA3)。当该处理模块221处理该第一运动特征值数据单元DA2时,该处理模块221处理该至少一第二运动特征值数据单元DA1(和可选择的DA3)以判断该候选参考信号组合SRG是否包含该有效参考信号SRP。
在一些实施例中,该第二运动部分ML12晚于该第一运动部分ML11;且该第一运动特征值数据单元DA2包含复数特定运动特征值。例如,该特定运动特征值数据单元DA8是该第一运动特征值数据单元DA2。当该第三判断结果为否定时,该处理模块221基于该第一特征函数代码数据单元F1和该复数特定运动特征值来执行该第一计算以产生该第一辨识值DH1,并判断该第一辨识值DH1是否属于该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2的其中之一、以做出一第四判断结果。在一些实施例中,该第一运动特征值数据单元DA2、该第一运动特征值数据单元部分DA21和该第二运动特征值数据单元部分DA22的其中之一包含该复数特定运动特征值。
当该第四判断结果为肯定时,该处理模块221确定该第一辨识值DH1属于在该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2中的一有效辨识值区域DUA,辨识出该第一运动类型HM1是由该有效辨识值区域DUA所指示的一有效运动类型,并获得对应于该有效辨识值区域DUA的该运动类型代码CT1。该处理模块221基于该运动类型代码CT1来产生相关于该第一身体运动ML1的运动测量信息DM1。
在一些实施例中,该内存模块222更预先储存与该第一候选参考信号代码CA2和一第二复数辨识值区域DU3、DU4和DV2相关的一第二特征函数代码数据单元F2。该第二特征函数代码数据单元F2不同于该第一特征函数代码数据单元F1,并被采用以指示该第二复数辨识值区域DU3、DU4和DV2的其中之一。该第二复数辨识值区域DU3、DU4和DV2包含一第三辨识值区域DU3、相邻于该第三辨识值区域DU3的一第四辨识值区域DU4、及在该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4之间的一第二信赖值区域DV2。例如,该第一信赖值区域DV1是可选择的。该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4分别指示一第五运动类型H3和一第六运动类型H4,该第五和该第六运动类型H3和H4皆包含于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6中。例如,该内存模块222预先提供该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1、及该第二复数辨识值区域DU3、DU4和DV2。
在一第二特定条件中,该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4的其中之一与该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2的其中之一至少部分地重迭。当该第四判断结果为否定时,该处理模块221基于该第二特征函数代码数据单元F2和该第一运动特征值数据单元DA2来执行一第二计算以产生一第二辨识值DH2,判断该第二辨识值DH2是否属于该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4的其中之一,并藉此辨识该第一运动类型HM1。
请参阅图3,其为在本发明各实施例中一运动辨识装置40的示意图。请额外参阅图2。如图2和图3所示,该运动辨识装置40包含一信号产生单元41和一处理单元42。该信号产生单元41因应一第一身体运动ML1而产生一运动参数信号结构SP1,其中该第一身体运动ML1于一使用者身体91上的一特定位置PL1发生,并属于一第一运动类型HM1。该处理单元42基于该运动参数信号结构SP1来辨识该特定位置PL1以确定用于辨识该第一运动类型HM1的一有效参考信号SRP。
该运动辨识装置40被配置以具有一定向KA1、一重力方向QF1、和用于确定该定向KA1的一附体坐标系统UA1,并被配戴于该特定位置PL1。该特定位置PL1是可选择地选择自在该使用者身体91上的复数不同位置PL5、PL6、…、PL9。在一些实施例中,该信号产生单元41耦合于该处理单元42,并包含一感测单元21、和耦合于该感测单元21的一转换单元411。该感测单元21因应该第一身体运动ML1而产生一感测信号SE1,其中该第一身体运动ML1属于一第一运动类型HM1之一片段动作。该转换单元411耦合于该处理单元42,并因应该感测信号SE1而产生该运动参数信号结构SP1。
在一些实施例中,该感测单元21包含一加速度计211和一陀螺仪212。该加速度计211和该陀螺仪212皆耦合于该转换单元411。该加速度计211产生一加速度计信号SE11。该陀螺仪212产生一陀螺仪信号SE12。该感测信号SE1包含该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12。该转换单元411处理该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12以产生该运动参数信号结构SP1。该运动参数信号结构SP1包含该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12的一融合信号SPS0。例如,该融合信号SPS0藉由使用一信号融合运算而被产生。
该第一运动类型HM1是选择自复数运动类型HA1、HA2、…、HA6。该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6是相关于该特定位置PL1而预定的,并分别具有相关于该附体坐标系统UA1的复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6。该复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6被预先检测以产生与该复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6分别对应的复数主运动轴方向数据单元DQ1、DQ2、…、DQ6。该运动参数信号结构SP1相关于该附体坐标系统UA1而被产生。在该定向KA1是指向相关于该重力方向QF1的一预定方向QH1的状态中,该处理单元42基于该运动参数信号结构SP1来产生代表该特定位置PL1的一特定位置代码CP1,并藉此辨识该特定位置PL1。该运动辨识装置40更包含耦合于该处理单元42的一按键23。在该定向KA1是指向相关于该重力方向QF1的该预定方向QH1的该状态中,该按键23因应从该使用者90来的一使用者按压来使该处理单元42接收一触发信号ST1。该处理单元42因应该触发信号ST1而产生该特定位置代码CP1。
该处理单元42基于该特定位置代码CP1来获得一辨识参考数据单元DR。该辨识参考数据单元DR是基于该复数主运动轴方向数据单元DQ1、DQ2、…、DQ6而预定的,并包含一候选参考信号代码数据单元CA和一运动类型指示符数据单元CH。该候选参考信号代码数据单元CA包含一第一候选参考信号代码CA2。该第一候选参考信号代码CA2代表源自该运动参数信号结构SP1的一第一候选参考信号SR2。该运动类型指示符数据单元CH包含对应于该第一候选参考信号代码CA2的一运动类型指示符CH2。该运动类型指示符CH2指示一无效运动类型和一第二运动类型HM2的其中之一,该第二运动类型HM2包含于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6中。该处理单元42基于该运动参数信号结构SP1和该第一候选参考信号代码CA2来确定该第一候选参考信号SR2。
在一些实施例中,该第一身体运动ML1包含一第一运动部分ML11、和相邻于该第一运动部分ML11的一第二运动部分ML12。该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别形成一第一运动循环W1、和相邻于该第一运动循环W1的一第二运动循环W2。该处理单元42基于该第一候选参考信号SR2来从该运动参数信号结构SP1中获得一第一运动特征值数据单元DA2。该第一运动特征值数据单元DA2包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一运动特征值数据单元部分DA21和一第二运动特征值数据单元部分DA22。
该处理单元22基于该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22来产生一差异数据单元DC1。该处理单元42判断该差异数据单元DC1是否满足用于一周期运动起始判断的一特定条件、以做出一第一判断结果。当该第一判断结果为肯定时,该处理单元42辨识出该有效参考信号SRP是该第一候选参考信号SR2,并基于该第一候选参考信号代码CA2来判断该运动类型指示符CH2是否指示该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6的其中之一、以做出一第二判断结果。当该第二判断结果为肯定时,该处理单元22基于该运动类型指示符CH2来辨识出该第一运动类型HM1是该第二运动类型HM2,并获得代表该第一运动类型HM1的一运动类型代码CT1。
在一些实施例中,该第二运动部分ML12晚于该第一运动部分ML11。该第一运动特征值数据单元DA2包含复数特定运动特征值。该处理单元22预先提供一第一特征函数代码数据单元F1。该第一特征函数代码数据单元F1基于该复数特定运动特征值之间的一关系而被表示,并相关于该第一候选参考信号代码CA2、一第一辨识值区域DU1、和相邻于该第一辨识值区域DU1的一第二辨识值区域DU2。该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2分别指示一第三运动类型H1和一第四运动类型H2。该第三和该第四运动类型H1和H2皆包含于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6中。当该第二判断结果为否定时,该处理单元42基于该特征函数代码数据单元F1和该第一运动特征值数据单元DA2来执行一计算以产生一第一辨识值DH1,确定该第一辨识值DH1属于在该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2中的一有效辨识值区域DUA,辨识出该第一运动类型HM1是由该有效辨识值区域DUA所指示的一有效运动类型,并获得对应于该有效辨识值区域DUA的该运动类型代码CT1。
在根据图1、图2、图3所提供的各实施例中,一种运动辨识方法包含下列步骤:因应一第一身体运动ML1而产生一运动参数信号结构SP1,其中该第一身体运动ML1于一使用者身体91上的一特定位置PL1发生,并属于一第一运动类型HM1;以及基于该运动参数信号结构SP1来辨识该特定位置PL1以确定用于辨识该第一运动类型HM1的一有效参考信号SRP。
该运动辨识方法更包含一步骤:提供一运动辨识装置20、30或40。该运动辨识装置20、30或40被配置以具有一定向KA1、一重力方向QF1、和用于确定该定向KA1的一附体坐标系统UA1,并被配戴于该特定位置PL1。该第一身体运动ML1属于一第一运动类型HM1之一片段动作。该特定位置PL1是可选择地选择自在该使用者身体91上的复数不同位置PL5、PL6、…、PL9。因应该第一身体运动ML1而产生该运动参数信号结构SP1该步骤包含下列子步骤:因应该第一身体运动ML1而产生相关于该附体坐标系统UA1的一感测信号SE1,其中该感测信号SE1包含一加速度计信号SE11和一陀螺仪信号SE12;以及处理该感测信号SE1以产生该运动参数信号结构SP1,其中该运动参数信号结构SP1包含该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12的一融合信号SPS0。例如,该融合信号SPS0藉由使用一信号融合运算而被产生。
该第一运动类型HM1是选择自复数运动类型HA1、HA2、…、HA6。该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6是相关于该特定位置PL1而预定的,并分别具有相关于该附体坐标系统UA1的复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6。该复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6被预先检测以产生与该复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6分别对应的复数主运动轴方向数据单元DQ1、DQ2、…、DQ6。例如,该第一身体运动ML1是一身体操练;该第一运动类型HA1是一操练类型;且该主运动轴方向QA1是一主旋转轴方向或一主平移轴方向。该运动辨识方法更包含一步骤:在该定向KA1是指向相关于该重力方向QF1的一预定方向QH1的状态中,基于该运动参数信号结构SP1来产生代表该特定位置PL1的一特定位置代码CP1,并藉此辨识该特定位置PL1。
例如,该预定方向QH1基于该特定位置PL1而被确定。该预定方向QH1和该重力方向QF1之间具有一第一角度θ。该融合信号SPS0是与该第一角度θ相关之一估计角度SK1的信号。产生该特定位置代码CP1的该步骤包含下列子步骤:在该状态中,判断一触发信号ST1是否被检测到、以做出一第一判断结果;在该状态中,因应从该使用者90来的一使用者按压来接收该触发信号ST1;以及当该第一判断结果为肯定时,基于该估计角度SK1来产生该特定位置代码CP1。
该运动辨识方法更包含一步骤:基于该特定位置代码CP1来获得一辨识参考数据单元DR。该辨识参考数据单元DR是基于该复数主运动轴方向数据单元DQ1、DQ2、…、DQ6而预定的,并包含一候选参考信号代码数据单元CA和一运动类型指示符数据单元CH。该候选参考信号代码数据单元CA包含一第一候选参考信号代码CA2。该第一候选参考信号代码CA2代表源自该运动参数信号结构SP1的一第一候选参考信号SR2。该运动类型指示符数据单元CH包含对应于该第一候选参考信号代码CA2的一运动类型指示符CH2。该运动类型指示符CH2指示一无效运动类型和一第二运动类型HM2的其中之一,该第二运动类型HM2包含于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6中。该运动辨识方法更包含一步骤:基于该运动参数信号结构SP1和该第一候选参考信号代码CA2来确定该第一候选参考信号SR2。
该运动参数信号结构SP1包含复数运动参数信号SP11、SP12、SP13、…、SP18和SP19。在该触发信号ST1被提供之后,该第一身体运动ML1包含一第一运动部分ML11、和相邻于该第一运动部分ML11的一第二运动部分ML12。该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别形成一第一运动循环W1、和相邻于该第一运动循环W1的一第二运动循环W2。该运动参数信号结构SP1包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一运动参数信号结构部分SP5和一第二运动参数信号结构部分SP6。该第一候选参考信号SR2包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一候选参考信号部分SR21和一第二候选参考信号部分SR22,其中该第二候选参考信号部分SR22相邻于该第一候选参考信号部分SR21。该辨识参考数据单元DR更包含一代表性信号代码CB1,该代表性信号代码CB1代表包含于该复数运动参数信号SP11、SP12、SP13、…、SP18和SP19中的一代表性信号SPS1。例如,该融合信号SPS0是该运动参数信号SP18。
在一些实施例中,该运动辨识方法更包含一步骤:基于该第一候选参考信号SR2来从该运动参数信号结构SP1中获得一第一运动特征值数据单元DA2。该第一运动特征值数据单元DA2包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一运动特征值数据单元部分DA21和一第二运动特征值数据单元部分DA22。获得该第一运动特征值数据单元DA2的该步骤包含下列子步骤:基于该第一候选参考信号部分SR21来从该第一运动参数信号结构部分SP5中获得该第一运动特征值数据单元部分DA21;以及基于该第二候选参考信号部分SR22来从该第二运动参数信号结构部分SP6中获得该第二运动特征值数据单元部分DA22。
在一些实施例中,该运动辨识方法更包含下列步骤︰基于该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22来产生一差异数据单元DC1;判断该差异数据单元DC1是否满足用于一周期运动起始判断的一第一特定条件、以做出一第二判断结果;当该第二判断结果为肯定时,辨识出该有效参考信号SRP是该第一候选参考信号SR2,确定该第一身体运动ML1满足一预定周期运动起始条件,并基于该第一候选参考信号代码CA2来判断该运动类型指示符CH2是否指示该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6的其中之一、以做出一第三判断结果;以及当该第三判断结果为肯定时,该处理单元22基于该运动类型指示符CH2来辨识出该第一运动类型HM1是该第二运动类型HM2,并获得代表该第一运动类型HM1的一运动类型代码CT1。
产生该差异数据单元DC1的该步骤包含下列子步骤:藉由比较该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22来获得在该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22之间的一代表性极值偏差DC11;以及基于该运动参数信号结构SP1和该代表性信号代码CB1来确定该代表性信号SPS1。例如,该第一运动特征值数据单元部分DA21包含对应于该代表性信号SPS1的一第一运动特征值数据单元子部分DA21A,其中该第一运动特征值数据单元子部分DA21A具有一第一极大值、一第一极小值、和在该第一极大值和该第一极小值之间的一第一差异。该第二运动特征值数据单元部分DA22包含对应于该代表性信号SPS1的一第二运动特征值数据单元子部分DA22A,其中该第二运动特征值数据单元子部分DA22A具有一第二极大值、一第二极小值、和在该第二极大值和该第二极小值之间的一第二差异。产生该差异数据单元DC1的该步骤更包含一子步骤:从该第一和该第二差异中获得一代表性值差异DC12,其中该差异数据单元DC1包含该代表性极值偏差DC11和该代表性值差异DC12。
在一些实施例中,该第一特定条件包含一第一子条件和一第二子条件。该第一子条件是该代表性极值偏差DC11落在一第一预定值范围内。该第二子条件是该代表性值差异DC12落在一第二预定值范围内。该候选参考信号代码数据单元CA更包含代表至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的一第三候选参考信号SR3)的至少一第二候选参考信号代码CA1(和可选择的一第三候选参考信号代码CA3)。该第二候选参考信号代码CA1代表源自该运动参数信号结构SP1的该第二候选参考信号SR1。该第一候选参考信号SR2和该至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的SR3)组成一候选参考信号组合SRG。
该运动辨识方法更包含下列步骤:基于该运动参数信号结构SP1和该至少一第二候选参考信号代码CA1(和可选择的CA3)来确定该至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的SR3);基于该至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的SR3)来从该运动参数信号结构SP1中获得对应于该至少一第二候选参考信号SR1(和可选择的SR3)的至少一第二运动特征值数据单元DA1(和可选择的一第三运动特征值数据单元DA3);以及当该第一运动特征值数据单元DA2被处理时,处理该至少一第二运动特征值数据单元DA1(和可选择的DA3)以判断该候选参考信号组合SRG是否包含该有效参考信号SRP。
在一些实施例中,该第二运动部分ML12晚于该第一运动部分ML11;且该第一运动特征值数据单元DA2包含复数特定运动特征值。该运动辨识方法更包含一步骤:藉由感测发生于该特定位置PL1的复数身体运动MC1、MC2、…、MC9来预先提供一第一特征函数代码数据单元F1。该第一特征函数代码数据单元F1相关于该第一候选参考信号代码CA2和一第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1。
该第一特征函数代码数据单元F1被采用以指示该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1的其中之一个。该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1包含一第一辨识值区域DU1、相邻于该第一辨识值区域DU1的一第二辨识值区域DU2、及在该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2之间的一第一信赖值区域DV1。例如,该第一信赖值区域DV1是可选择的。该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2分别指示一第三运动类型H1和一第四运动类型H2。该第三和该第四运动类型H1和H2皆包含于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6中。该复数身体运动MC1、MC2、…、MC9被分割成复数运动群组G1、G2、…、G6,该复数运动群组G1、G2、…、G6分别属于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6。该第一特征函数代码数据单元F1代表一运动类型切割函数,并基于该复数特定运动特征值之间的一关系而被表示,其中该运动类型切割函数被采用以指示该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1的其中之该一个。
该运动辨识方法更包含下列步骤:当该第三判断结果为否定时,基于该第一特征函数代码数据单元F1和该第一运动特征值数据单元DA2来执行一第一计算以产生一第一辨识值DH1,并判断该第一辨识值DH1是否属于该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2的其中之一、以做出一第四判断结果;当该第四判断结果为肯定时,确定该第一辨识值DH1属于在该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2中的一有效辨识值区域DUA,辨识出该第一运动类型HM1是由该有效辨识值区域DUA所指示的一有效运动类型,并获得对应于该有效辨识值区域DUA的该运动类型代码CT1;基于该运动类型代码CT1来产生相关于该第一身体运动ML1的运动测量信息DM1;以及预先提供一第二特征函数代码数据单元F2。
例如,该第二特征函数代码数据单元F2是相关于该第一候选参考信号代码CA2和一第二复数辨识值区域DU3、DU4和DV2。该第二特征函数代码数据单元F2不同于该第一特征函数代码数据单元F1,并被采用以指示该第二复数辨识值区域DU3、DU4和DV2的其中之一。该第二复数辨识值区域DU3、DU4和DV2包含一第三辨识值区域DU3、相邻于该第三辨识值区域DU3的一第四辨识值区域DU4、及在该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4之间的一第二信赖值区域DV2。例如,该第二信赖值区域DV2是可选择的。该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4分别指示一第五运动类型H3和一第六运动类型H4,该第五和该第六运动类型H3和H4皆包含于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6中。
在一第二特定条件中,该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4的其中之一与该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2的其中之一至少部分地重迭。该运动辨识方法更包含一步骤:当该第四判断结果为否定时,基于该第二特征函数代码数据单元F2和该第一运动特征值数据单元DA2来执行一第二计算以产生一第二辨识值DH2,判断该第二辨识值DH2是否属于该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4的其中之一,并藉此辨识该第一运动类型HM1。
在一些实施例中,该些运动辨识装置20、30和40皆具有一穿戴式运动感测装置结构、一运动辨识操作装置和一运动辨识算法,并采用包含用户佩戴装置、用户操作装置、量测装置、和运动辨识装置的技术。该些运动辨识装置20和30皆包含一操作单元35和耦合于该操作单元35的一耦合单元36。该操作单元35包含该感测单元21和该处理单元22。该运动辨识装置40包含一操作单元37和耦合于该操作单元37的一耦合单元36。该操作单元37包含该信号产生单元41和该处理单元42,其中该信号产生单元41包含该感测单元21。该些运动辨识装置20、30和40的任一个可以作为一穿戴装置,并藉由使用该耦合单元36而耦合至该使用者90的该特定身体部分911。例如,该耦合单元36是一配戴组件。例如,该耦合单元36是一类表带。
在一些实施例中,该配戴组件具有至少两个稳定状态,且该穿戴装置使用的该配戴组件以将该穿戴装置耦合到该用户90的该特定身体部分911。该穿戴装置的该感测单元21可以是一运动感测模块。该配戴组件可以具有一变形以使该配戴组件存在一伸展稳定状态及一卷曲状稳定状态。当做出该第一身体运动ML1的该特定身体部分911由该配戴组件至少部分地围绕时,该配戴组件变形以处在该卷曲状稳定状态中、并被固定至该特定身体部分911。该配戴组件具有在该伸展稳定状态中的一稳定性质;且在该伸展稳定状态中,该操作单元35或37被安置到该配戴组件。
请参阅表1,其为在本发明各实施例中各种身体运动类型的列表。在一些实施例中,该穿戴装置被配戴在该特定位置PL1,或被配戴至该特定身体部分911。该特定位置PL1可选择地是选择自在该使用者身体91上的该复数不同位置PL5、PL6、…、PL9。该复数不同位置PL5、PL6、…、PL9包含该手腕位置、该上手臂位置及该脚踝位置。该穿戴装置用该配戴组件而被配戴到该特定身体部分911,该特定身体部分911是选择自复数身体部分。该复数身体部分包含该手腕、该上手臂及该脚踝,因此该穿戴装置可以用于感测相关于下列身体部分至少其中之一的身体运动(比如健身运动):手掌、下手臂、上手臂、肩膀、胸部、背部、腰部、臀部、大腿、膝盖、小腿、脚掌等。例如,复数身体运动类型如表1所列。
表1、各种身体运动类型的列表
在一些实施例中,该使用者90通常藉由操作健身装置或负载来做出该身体运动以锻炼身体肌肉,其中该负载包含一哑铃、一杠铃或其类似者。最常操作的运动包含手腕运动、上手臂运动及腿部运动等,并被分类以形成如表1所示各式各样身体运动类型。该使用者90做出该些运动以锻炼及加强在复数身体部分中的肌肉,该复数身体部分包含手部、上手臂、脚部、胸部、背部、肩部、腰部及臀部等,以达到运动健康及塑身的目的。当该使用者90做出于手部、腿部等等身体部分发生的身体运动时,相关的手腕、上手臂及脚踝等身体部分皆会发生显著的运动表现,因此就精准检测身体运动的操作,以及人体位置佩戴的舒适度以及长久以来的佩戴习惯的自然接受度来考虑,该手腕位置、该上手臂位置及该脚踝位置皆是可检测运动的该运动辨识装置20最适合配戴的位置。
请参阅图4A、图4B和图4C,其为由配戴在手腕的该运动辨识装置20所辨识的身体运动类型的示意图。请参阅图5,其为由配戴在上手臂的该运动辨识装置20所辨识的身体运动类型的示意图。请参阅图6,其为由配戴在上手臂的该运动辨识装置20所辨识的身体运动类型的示意图。请参阅图7A和图7B,其为由配戴在上手臂的该运动辨识装置20所辨识的身体运动类型的示意图。请参阅图8,其为由配戴在上手臂的该运动辨识装置20所辨识的身体运动类型的示意图。请参阅图9A和图9B,其为由配戴在脚踝的该运动辨识装置20所辨识的身体运动类型的示意图。请参阅图10A和图10B,其为由配戴在脚踝的该运动辨识装置20所辨识的身体运动类型的示意图。
在一些实施例中,该感测单元21具有一感测定向(Sensing Orientation)。该感测单元21或该运动感测模块(Motion Sensing Module)具有复数运动感测轴方向、和分别在该复数运动感测轴方向的复数感测灵敏度,并感测于该使用者身体91上的该特定位置PL1发生的该第一身体运动ML1。该用户身体91在该特定位置PL1具有该特定身体部分911。该运动感测模块可以被应用以感测于不同身体部分(比如该手腕、该上手臂和该脚踝)发生的不同运动。当该运动感测模块感测于该用户身体91上的该特定位置PL1发生的一特定运动时,该运动感测模块在与该特定位置PL1对应的一运动感测轴方向中具有一最高感测灵敏度。例如,当感测一手腕运动时,该运动感测模块在x运动感测轴方向中具有一最高感测灵敏度;因此在该x运动感测轴方向中所产生的感测信号分量位准高于在该y运动感测轴方向或该z运动感测轴方向中所产生者。在一些实施例中,该运动感测模块在该x运动感测轴方向、该y运动感测轴方向和该z运动感测轴方向中分开地输出一第一感测信号分量、一第二感测信号分量和一第三感测信号分量。例如,该第一、该第二和该第三感测信号分量的各极大位准、及该第一、该第二和该第三感测信号分量的位准范围被使用以辨识该第一身体运动ML1或该特定身体部分911。
在一些实施例中,该感测单元21或该运动感测模块具有一设置定向(ArrangementOrientation)。当该特定位置PL1改变时,该感测单元21的该设置定向被改变。当该特定位置PL1改变成一不同位置时,该设置定向可以被改变成一不同设置定向。例如,在一特定状态中,当该运动辨识装置20做出该z运动感测轴方向是相同于该运动辨识装置20的重力方向的判断结果时,该运动辨识装置20辨识出该特定位置PL1是该手腕位置,并要辨识一手腕运动。在该特定状态中,当该运动辨识装置20做出该x运动感测轴方向是相同于该运动辨识装置20的该重力方向的判断结果时,该运动辨识装置20辨识出该特定位置PL1是该上手臂位置,并要辨识一上手臂运动。在该特定状态中,当该运动辨识装置20做出负x运动感测轴方向是相同于该运动辨识装置20的该重力方向的判断结果时,该运动辨识装置20辨识出该特定位置PL1是该脚踝位置,并要辨识一脚踝运动。
在一些实施例中,该运动感测模块的该设置定向基于该特定位置PL1而被设置。在一些实施例中,该运动辨识装置20检测在该运动感测模块的一特定运动感测轴方向和该重力方向之间的一角度关系以辨识出该特定位置PL1是一身体部分位置。例如,该运动辨识装置20被配置以具有一定向KA1、一重力方向QF1、和用于确定该定向KA1的一附体坐标系统UA1,并被配戴于该特定位置PL1。在该定向KA1是指向相关于该重力方向QF1的一预定方向QH1的状态中,该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1来产生代表该特定位置PL1的一特定位置代码CP1,并藉此辨识该特定位置PL1。
在一些实施例中,该些运动辨识装置20、30和40的任一个作为一穿戴式运动感测装置,被配戴在一使用者身体91上的一特定位置PL1,并藉由感测于该特定位置PL1发生的一第一身体运动ML1来产生一感测信号SE1,其中该第一身体运动ML1属于一第一运动类型HM1,且该特定位置PL1可以是选择自复数不同位置,该复数不同位置包含一手腕位置、一上手臂位置及一脚踝位置。该穿戴式运动感测装置基于该运动参数信号结构SP1来产生代表该特定位置PL1的一特定位置代码CP1,基于该运动参数信号结构SP1和该特定位置代码CP1来确定一第一候选参考信号SR2,基于该第一候选参考信号SR2来从该运动参数信号结构SP1中获得一第一运动特征值数据单元DA2,并基于该第一运动特征值数据单元DA2来辨识该第一运动类型HM1以获得代表该第一运动类型HM1的一运动类型代码CT1,因此该穿戴式运动感测装置辨识出该第一身体运动ML1的一运动方向,并对该第一身体运动ML1的运动循环进行计数。
该穿戴式运动感测装置藉由执行一第一运动辨识演算程序来辨识该第一运动类型HM1。该感测单元21包含六轴惯性感测组件。例如,该感测单元21包含为三轴加速度计的加速度计211、和为三轴陀螺仪的陀螺仪212。该穿戴式运动感测装置响应为一健身运动的该第一身体运动ML1、藉由使用该感测单元21来产生该感测信号SE1,并基于该感测信号SE1、藉由执行该第一运动辨识演算程序来自动辨识该特定位置PL1与该第一运动类型HM1。例如,该使用者身体91具有在该特定位置PL1的一特定身体部分911,且该些运动辨识装置20、30和40的任一个被配戴在该特定身体部分911上。
该第一运动辨识演算程序包含感测信号处理、配戴位置辨识和运动类型辨识。该运动类型辨识包含下列特征以确定该第一候选参考信号SR2、获得该第一运动特征值数据单元DA2、判断该第一身体运动ML1是否满足一周期运动起始条件或一周期运动终止条件、并基于该第一特征函数代码数据单元F1以执行一计算以辨识该第一运动类型HM1。例如,该处理单元22执行该第一运动辨识演算程序。例如,该转换单元411和该处理单元42执行该第一运动辨识演算程序。在下面的叙述中,以该处理单元22执行该第一运动辨识演算程序为例。
请参阅图11,其为在本发明各实施例中参考坐标系统的示意图。请额外参阅图1。图11显示具有三个参考坐标轴X、Y和Z的一参考坐标系统、及具有三个参考坐标轴x、y和z的该附体坐标系统UA1。该附体坐标系统UA1相关于该重力方向QF1而被表示。该处理单元22接收该感测信号SE1,该感测信号SE1相关于该附体坐标系统UA1而被产生。
该感测单元21的该加速度计211产生该加速度计信号SE11(或一第一信号)。该感测单元21的该陀螺仪212产生该陀螺仪信号SE12(或一第二信号)。该感测信号SE1包含该第一信号及该第二信号该第一信号包含与该三个参考坐标轴x、y和z分别相关的三个原始感测信号分量该第二信号包含与该三个参考坐标轴x、y和z分别相关的三个原始感测信号分量该第一信号包含一重力加速度信号分量藉由使用一六轴融合演算(或一信号融合运算),该处理单元22获得该运动参数信号结构SP1,该运动参数信号结构SP1包含四元数(q0,q1,q2,q3)、相关于一尤拉角的估计滚转角(Roll angle)相关于一尤拉角的估计俯仰角(Pitchangle)θPitch、一第三信号及一第四信号例如,该处理单元22对于该第一信号执行一第一滤波以产生该第三信号且对于该第二信号执行一第二滤波以产生该第四信号
与该附体坐标系统UA1相关的滚转角的估计可表示为
与该附体坐标系统UA1相关的俯仰角θ的估计可表示为
该四元数(q0,q1,q2,q3)可表示为下列方程式
q0=cos(μ/2);q1=λ1sin(μ/2);q2=λ2sin(μ/2);q3=λ3sin(μ/2)
该四元数(q0,q1,q2,q3)应满足其正规化常数
q0 2+q1 2+q2 2+q3 2=1
当物体连续变化时,该四元数(q0,q1,q2,q3)与一附体量测角速度满足下列关系:
当该运动辨识装置20做出依序为偏航→俯仰→滚转的一旋转时,则从该四元数(q0,q1,q2,q3)到估计尤拉角(包含一估计滚转角一估计俯仰角θPitch、和一估计偏航角(Yaw angle)ψYaw)的转换关系列示如下:
θPitch=sin-1(2(-q1q3+q0q2))
当该运动辨识装置20做出该旋转时,则从该些估计尤拉角到该四元数(q0,q1,q2,q3)的转换关系列示如下:
藉由采用一特殊融合算法架构,如扩增式卡尔曼滤波器(EKF),将式1至式5代入,则该处理单元22获得该运动参数信号结构SP1。亦即,该处理单元22处理该感测信号SE1以产生该运动参数信号结构SP1。该运动参数信号结构SP1包含复数运动参数信号SP11、SP12、SP13、…、SP18、SP19;且该复数运动参数信号SP11、SP12、SP13、…、SP18、SP19包含该第三信号该第四信号该估计滚转角的一信号、该估计俯仰角θPitch的一信号、和该四元数(q0,q1,q2,q3)的一信号。例如,该运动参数信号结构SP1藉由使用该信号融合运算而被产生。
请参阅图12,其为在图2中该运动辨识装置20与该用户身体91间关系的示意图。依据身体运动主要训练的肌肉群组,复数身体运动类型被划分为复数身体运动类型群组,该复数身体运动类型群组分别对应于该复数位置PL5、PL6、…、PL9。例如,该三个位置PL5、PL6、PL9分别预定为该手腕位置、该上手臂位置和该脚踝位置。在一特定状态中,当该运动辨识装置20被配戴在该位置PL5时,该运动辨识装置20的该定向KA1是指向一第一预定方向;在一特定状态中,当该运动辨识装置20被配戴在该位置PL6时,该运动辨识装置20的该定向KA1是指向一第二预定方向;且在一特定状态中,当该运动辨识装置20被配戴在该位置PL9时,该运动辨识装置20的该定向KA1是指向一第三预定方向。
该第一、该第二和该第三预定方向是相关于该重力方向QF1而不同的,可以根据一设计配置而被确定,其中该设计配置以最为符合该使用者90的操作情境、习惯与人体工学原理而被提供。该特定位置PL1是选择自在该使用者身体91上的该复数不同位置PL5、PL6、…、PL9。对于在该特定位置PL1发生的该第一身体运动ML1,在该定向KA1是指向相关于该重力方向QF1的一预定方向QH1的状态中,该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1来产生代表该特定位置PL1的一特定位置代码CP1,并藉此辨识该特定位置PL1。
在图12中,该运动辨识装置20具有用于确定该定向KA1的该附体坐标系统UA1。当该运动辨识装置20被配戴在该位置PL5(该手腕位置)时,该附体坐标系统UA1的该三个参考轴x、y和z分别用三个参考轴xW、yW和zW而被表示。当该运动辨识装置20被配戴在该位置PL6(该上手臂位置)时,该附体坐标系统UA1的该三个参考轴轴x、y和z分别用三个参考轴xA、yA和zA而被表示。当该运动辨识装置20被配戴在该位置PL9(该脚踝位置)时,该附体坐标系统UA1的该三个参考轴x、y和z分别用三个参考轴xK、yK和zK而被表示。
例如,该运动辨识装置20具有一重力加速度gF,该重力加速度gF具有相同于该重力方向QF1的一重力加速度方向。该第三信号具有一重力加速度信号分量该重力加速度信号分量是相关于该重力加速度gF或该重力加速度信号分量并是三轴信号。该处理单元22将该重力方向QF1视为主参考轴方向,并主要藉由使用该重力加速度信号分量来获得该特定位置代码CP1。当该处理单元22额外地采用通过该六轴信号融合运算所产生之该估计俯仰角θPitch、该估计滚转角及该四元数(q0,q1,q2,q3)的至少其中之一时,则该处理单元22可提高对于该特定位置PL1的辨识精准度。例如,该预定方向QH1(或该附体坐标系统UA1的参考轴)和该重力方向QF1之间具有该第一角度θ(或一俯仰角)。
如图12所示,该使用者身体91在该特定位置PL1具有做出该第一身体运动ML1的一特定身体部分911。例如,该特定身体部分911可以是该手腕、该上手臂或该脚踝。在该定向KA1是指向相关于该重力方向QF1的该预定方向QH1的该状态中,该按键23因应从该使用者90来的一使用者按压来使该处理单元22接收一触发信号ST1、且该处理单元22判断该处理单元22是否检测到该触发信号ST1以做出一第一判断结果。例如,当该第一判断结果为肯定时,该处理单元22基于该重力加速度信号分量或该估计俯仰角θPitch的信号来获得该特定位置代码CP1。例如,该估计角度SK1的该信号是该估计俯仰角θPitch的该信号。
该处理单元22基于该特定位置代码CP1来获得一辨识参考数据单元DR。该辨识参考数据单元DR是基于该复数主运动轴方向数据单元DQ1、DQ2、…、DQ6而预定的,并包含一候选参考信号代码数据单元CA和一运动类型指示符数据单元CH。该候选参考信号代码数据单元CA包含一第一候选参考信号代码CA2。该第一候选参考信号代码CA2代表源自该运动参数信号结构SP1的一第一候选参考信号SR2。该运动类型指示符数据单元CH包含对应于该第一候选参考信号代码CA2的一运动类型指示符CH2。该运动类型指示符CH2指示一无效运动类型和一第二运动类型HM2的其中之一,该第二运动类型HM2包含于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6中。该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1和该第一候选参考信号代码CA2来确定该第一候选参考信号SR2。
在一些实施例中,根据人体工学原理,分别对应于该复数不同位置PL5、PL6、…、PL9的复数辨识参考数据单元是不同的,其中该复数辨识参考数据单元包含该辨识参考数据单元DR。该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1和该辨识参考数据单元DR来确定至少一候选参考信号,其中该至少一候选参考信号可以包含一有效参考信号。例如,该处理单元22基于该第三信号该第四信号该估计滚转角的该信号、该估计俯仰角θPitch的该信号、该四元数(q0,q1,q2,q3)的该信号、和该候选参考信号代码数据单元CA来确定建立下列的候选参考信号:
其中符号i等于1至3的其中之一,i=1代表手腕位置,i=2代表上手臂位置,且i=3代表脚踝位置。
在一些实施例中,由该第一候选参考信号代码CA2所代表的该第一候选参考信号SR2是该些候选参考信号的其中之一。该处理单元22基于该第一候选参考信号SR2来从该运动参数信号结构SP1中获得一第一运动特征值数据单元DA2。例如,该第一身体运动ML1是一来回运动,并包含形成一第一运动循环W1的一第一运动部分ML11。是三轴信号的该第三信号具有对应于该第一运动部分ML11的一第一信号部分;且是三轴信号的该第四信号具有对应于该第一运动部分ML11的一第二信号部分。该处理单元22基于该些候选参考信号的该其中之一来从至少该第一和该第二信号部分获得具有个数为N的复数特征值,其中N大于1。例如,该N个特征值包含该第三信号该第四信号该估计滚转角的该信号、该估计俯仰角θPitch的该信号、和该四元数(q0,q1,q2,q3)的该信号的各极大值和各极小值等,并被表示为特征值Ci~N
请参阅图13,其为在图1中该运动辨识装置20的该第一候选参考信号SR2和该代表性信号SPS1的示意图。在一些实施例中,该处理单元22基于该第一候选参考信号SR2来判断该第一身体运动ML1是否有效地起始或有效地结束。在该触发信号ST1被接收之后,该第一身体运动ML1包含一第一运动部分ML11、和相邻于该第一运动部分ML11的一第二运动部分ML12。该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别形成一第一运动循环W1、和相邻于该第一运动循环W1的一第二运动循环W2。该运动参数信号结构SP1包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一运动参数信号结构部分SP5和一第二运动参数信号结构部分SP6。该第一候选参考信号SR2包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一候选参考信号部分SR21和一第二候选参考信号部分SR22,其中该第二候选参考信号部分SR22相邻于该第一候选参考信号部分SR21。
该第一运动特征值数据单元DA2包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一运动特征值数据单元部分DA21和一第二运动特征值数据单元部分DA22。该处理单元22基于该第一候选参考信号部分SR21来从该第一运动参数信号结构部分SP5中获得该第一运动特征值数据单元部分DA21。该处理单元22基于该第二候选参考信号部分SR22来从该第二运动参数信号结构部分SP6中获得该第二运动特征值数据单元部分DA22。该处理单元22基于该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22来判断该第一身体运动ML1是否已经有效地起始。例如,该处理单元22基于该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22来产生一差异数据单元DC1,并判断该差异数据单元DC1是否满足用于一周期运动起始判断的一第一特定条件、以做出一第二判断结果。当该第二判断结果为肯定时,该处理单元22辨识出该有效参考信号SRP是该第一候选参考信号SR2,并确定该第一身体运动ML1满足一预定周期运动起始条件。例如,该第二运动部分ML12晚于该第一运动部分ML11;且该第二运动特征值数据单元部分DA22包含复数特定运动特征值。
在先前技术中,对于该周期运动起始和该周期运动结束的每一个的判断通常使用「活动静止」作为一参考指标。然而,人类肢体活动不胜枚举。如果仅依据「活动静止」做为判断条件,则容易造成非用户或运动产品的目的性,而产生难以避免的误判。在一些实施例中,该处理单元22在相邻的该第一和该第二运动循环W1和W2上分开地获得第一复数特定特征值CM1,i~n和第二复数特定特征值CM2,i~n,并执行一比较以获得该第一和该第二复数特定特征值CM1,i~n和CM2,i~n之间的一差异。例如,该第一运动特征值数据单元部分DA21包含该复数特定特征值CM1,i~n,且该第二运动特征值数据单元部分DA22包含该复数特定特征值CM2,i~n。当该第一和该第二复数特定特征值CM1,i~n和CM2,i~n的特征值差异ΔCM2~Mi,i~n分别皆落于相对应的阈值范围ξi~n内时,该处理单元22确定:该第一和该第二复数特定特征值CM1,i~n和CM2,i~n能够被应用到一主要辨识功能以执行用于该第一身体运动ML1的一运动类型辨识。在完成用于该第一身体运动ML1的该运动类型辨识之后,当一额外获得的特定特征值差异落于一相对应的阈值范围ξi~n之外时,该处理单元22确定该第一身体运动ML1已经终止。
如图13所示,在时间T21和时间T22之间,该第一身体运动ML1具有该第一运动部分ML11;且在该时间T22和时间T23之间,该第一身体运动ML1具有该第二运动部分ML12。在该时间T21和该时间T22之间,该第一运动部分ML11形成该第一运动循环W1;且在该时间T22和该时间T23之间,该第二运动部分ML12形成该第二运动循环W2。与该第一运动部分ML11对应的该第一候选参考信号部分SR21形成在该时间T21和该时间T22之间的一第一信号循环;且与该第二运动部分ML12对应的该第二候选参考信号部分SR22形成在该时间T22和该时间T23之间的一第二信号循环。
例如,该代表性信号SPS1是在该运动参数信号结构SP1中的该运动参数信号SP13。该代表性信号SPS1具有在该时间T21和该时间T22之间的一第一运动参数信号部分SPS11,并具有在该时间T22和该时间T23之间的一第二运动参数信号部分SPS12。该第一运动参数信号结构部分SP5包含该第一运动参数信号部分SPS11,且该第二运动参数信号结构部分SP6包含该第二运动参数信号部分SPS12。
该第一运动特征值数据单元部分DA21包含对应于该代表性信号SPS1(比如该运动参数信号SP13)的一第一运动特征值数据单元子部分DA21A。该第二运动特征值数据单元部分DA22包含对应于该代表性信号SPS1(比如该运动参数信号SP13)的一第二运动特征值数据单元子部分DA22A。该处理单元22基于该第一候选参考信号部分SR21来从该第一运动参数信号部分SPS11中获得该第一运动特征值数据单元子部分DA21A,并基于该第二候选参考信号部分SR22来从该第二运动参数信号部分SPS12中获得该第二运动特征值数据单元子部分DA22A。
该第一运动特征值数据单元子部分DA21A包含在时间T61的运动特征值a1、和在时间T62的运动特征值a2。该第二运动特征值数据单元子部分DA22A包含在时间T63的运动特征值a3、和在时间T64的运动特征值a4。例如,该些运动特征值a1和a3皆为极大值,且该些运动特征值a2和a4皆为极小值。该第一运动特征值数据单元子部分DA21A具有一第一极大值b1、一第一极小值b2、和在该第一极大值b1和该第一极小值b2之间的一第一差异e1。该第二运动特征值数据单元子部分DA22A具有一第二极大值b3、一第二极小值b4、和在该第二极大值b3和该第二极小值b4之间的一第二差异e2。例如,该第一和该第二极大值b1和b3分别是该些运动特征值a1和a3;且该第一和该第二极小值b2和b4分别是该些运动特征值a2和a4。
在一些实施例中,该处理单元22藉由比较该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22来获得在该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22之间的一代表性极值偏差DC11。例如,该代表性极值偏差DC11是选择自绝对值|a2-a1|、…、和绝对值|a4-a3|中的极大者。该处理单元22从该第一和该第二差异e1和e2中获得一代表性值差异DC12。该差异数据单元DC1包含该代表性极值偏差DC11和该代表性值差异DC12。该第一特定条件包含一第一子条件和一第二子条件。该第一子条件是该代表性极值偏差DC11落在一第一预定值范围内。该第二子条件是该代表性值差异DC12落在一第二预定值范围内。
请参阅图14,其为在本发明各实施例中该第一身体运动ML1的运动类型辨识的示意图。在一些实施例中,该处理单元22预先提供与该第一候选参考信号代码CA2和一第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1相关的该第一特征函数代码数据单元F1。该第一特征函数代码数据单元F1被采用以指示该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1的其中之一个。该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1包含一第一辨识值区域DU1、相邻于该第一辨识值区域DU1的一第二辨识值区域DU2、及在该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2之间的一第一信赖值区域DV1。例如,该第一信赖值区域DV1是可选择的。该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2分别指示该第三运动类型H1和该第四运动类型H2。例如,该第一信赖值区域DV1具有在该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2之间的一信赖值距离σ1。该第一特征函数代码数据单元F1代表一运动类型切割函数,并基于该复数特定运动特征值之间的一关系而被表示,其中该运动类型切割函数被采用以指示该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1的其中之该一个。
在有关该差异数据单元DC1是否满足该第一特定条件的该第二判断结果是肯定之后,该处理单元22基于该第一特征函数代码数据单元F1和该第一运动特征值数据单元DA2来执行一第一计算以产生一第一辨识值DH1,确定该第一辨识值DH1属于在该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2中的一有效辨识值区域DUA,辨识出该第一运动类型HM1是由该有效辨识值区域DUA所指示的一有效运动类型,并获得对应于该有效辨识值区域DUA的该运动类型代码CT1。该处理单元22基于该运动类型代码CT1来产生相关于该第一身体运动ML1的运动测量信息DM1。
在一些实施例中,该处理单元22预先提供分别代表一组运动类型切割函数P1~K的一组特征函数代码数据单元F1、F2等等,该组特征函数代码数据单元F1、F2等等是藉由计算在数据库中的大量数据而建立的。例如,该处理单元22基于第三复数特定特征值、和该组特征函数代码数据单元F1、F2等等中的至少其中之一特征函数代码数据单元来执行一计算以有效地辨识该第一运动类型HM1,其中该第三复数特定特征值选择自该第一复数特定特征值CM1,i~n和该第二复数特定特征值CM2,i~n。该组运动类型切割函数P1~K具有一组切割平面和一阶层数K,其中该阶层数K是一自然数。当该阶层数K大于1时,该组运动类型切割函数P1~K基于一预定顺序而被排列,并至少部分地被采用以辨识该第一运动类型HM1。例如,该组运动类型切割函数P1~K包含线性或非线性的多维度特征函数,所述线性或非线性的多维度特征函数是基于一第一复数运动特征值和一第二复数运动特征值而训练出的,其中L代表在该数据库中用于建立该组运动类型切割函数P1~K的运动特征值的记录数目。例如,该组运动类型切割函数P1~K被表示如下:
i=1~K,其中σ代表一信赖值区域的阈值距离;例如,该第一信赖值区域DV1的该信赖值距离σ1等于2σ。
如图14所示,该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2分别指示该第三运动类型H1和该第四运动类型H2,并皆是二维辨识值区域。该运动类型切割函数P1具有一切割平面V1,该切割平面V1将该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2分开。该运动类型切割函数P2具有一切割平面V2,该切割平面V2将该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4分开。例如,该第一和该第二特征函数代码数据单元F1和F2分别代表该些运动类型切割函数P1和P2
请参阅图15,其为在本发明各实施例中一第一运动类型辨识演算程序110的流程示意图。在步骤1102中,该感测单元21因应于一使用者身体91上的一特定位置PL1发生的一第一身体运动ML1,产生一感测信号SE1。该第一身体运动ML1属于一第一运动类型HM1;且该感测信号SE1相关于该感测单元21的一附体坐标系统UA1而被产生。
在步骤1104中,该处理单元22或该转换单元411处理该感测信号SE1以产生一运动参数信号结构SP1,其中该感测信号SE1包含一加速度计信号SE11和一陀螺仪信号SE12,且该运动参数信号结构SP1能够包含该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12的一融合信号SPS0。
在步骤1106中,该处理单元22判断该处理单元22是否检测到一触发信号ST1、以做出一第一判断结果。当该第一判断结果为否定时,在步骤1106之后的步骤回到步骤1106。当该第一判断结果为肯定时,在步骤1106之后的步骤是步骤1108。
在步骤1108中,该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1来产生代表该特定位置PL1的一特定位置代码CP1。该用户身体91穿有在该特定位置PL1的该运动辨识装置20,其中该运动辨识装置20包含该附体坐标系统UA1、该感测单元21和该处理单元22。
在步骤1110中,该处理单元22基于该特定位置代码CP1来获得一辨识参考数据单元DR。该辨识参考数据单元DR是基于该附体坐标系统UA1、和该第一运动类型HM1的一主运动轴方向而预定的,并包含一第一候选参考信号代码CA2。该第一候选参考信号代码CA2代表源自该运动参数信号结构SP1的一第一候选参考信号SR2。在步骤1110中,该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1和该第一候选参考信号代码CA2来确定该第一候选参考信号SR2。
在步骤1112中,该处理单元22基于该第一候选参考信号SR2来从该运动参数信号结构SP1中获得一第一运动特征值数据单元DA2。该第一身体运动ML1包含一第一运动部分ML11、和相邻于该第一运动部分ML11的一第二运动部分ML12。该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别形成一第一运动循环W1、和相邻于该第一运动循环W1的一第二运动循环W2。该第一运动特征值数据单元DA2包含分别分别对应于该第一运动部分ML11和该第二运动部分ML12的一第一运动特征值数据单元部分DA21和一第二运动特征值数据单元部分DA21。
在步骤1114中,该处理单元22基于该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA21来产生一差异数据单元DC1,并采用该差异数据单元DC1来判断该第一身体运动ML1是否已经有效地结束或起始。该差异数据单元DC1包含一代表性极值偏差DC11,该代表性极值偏差DC11是藉由比较该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22而产生的。
在步骤1116中,该处理单元22判断该差异数据单元DC1是否满足用于一周期运动起始判断的一第一特定条件、以做出一第二判断结果。当该第二判断结果为否定时,在步骤1116之后的步骤回到步骤1118。当该第二判断结果为肯定时,在步骤1116之后的步骤是步骤1122。
在步骤1118中,该处理单元22判断该差异数据单元DC1是否满足用于一周期运动结束判断的一第二特定条件、以做出一第三判断结果。当该第三判断结果为否定时,在步骤1118之后的步骤回到步骤1120。当该第三判断结果为肯定时,在步骤1118之后的步骤回到步骤1110。
在步骤1120中,该处理单元22判断该第三判断结果的一目前否定判断结果次数是否到达一预定阈值、以做出一第四判断结果。当该第四判断结果为否定时,在步骤1120之后的步骤回到步骤1112。当该第四判断结果为肯定时,在步骤1120之后的步骤回到步骤1110。例如,在该预定阈值等于1的条件下,该目前否定判断结果次数只要为1,则该第四判断结果便是肯定的。
在步骤1122中,该处理单元22辨识出该有效参考信号SRP是该第一候选参考信号SR2,确定该第一身体运动ML1满足一预定周期运动起始条件,并基于该第一运动特征值数据单元DA2和至少一第一特征函数代码数据单元F1来执行一计算以辨识该第一运动类型HM1。
在步骤1124中,该处理单元22判断藉由执行该计算而辨识该第一运动类型HM1是否成功、以做出一第五判断结果。当该第五判断结果为否定时,在步骤1124之后的步骤回到步骤1110。当该第五判断结果为肯定时,在步骤1124之后的步骤是步骤1126。
在步骤1126中,该处理单元22获得代表该第一运动类型HM1的一运动类型代码CT1,并基于该运动类型代码CT1来产生相关于该第一身体运动ML1的运动测量信息DM1。
在根据图1、图2、图3所公开的各实施例中,该些运动辨识装置20、30和40的任一个采用该感测单元21(作为六轴惯性感测组件)以实现该运动类型辨识。该感测单元21包含是三轴加速度计的加速度计211、及是三轴陀螺仪的陀螺仪212。针对已知常见于健身中心的多种身体运动类型,该些运动辨识装置20、30和40的任一个进行自动辨识其配戴位置、及任一身体运动的运动类型。例如,基于下列叙述的目的,该配戴位置是选择自手腕位置、上手臂位置及脚踝位置。多数身体运动类型被分别采用以锻炼特定肌肉群。为了避免肌群代偿现象的发生,一身体运动类型仅锻炼一操练者的相关肌肉群,以提高该肌肉群的训练效果。因此,在本发明的一些实施例中,预先依据各运动类型所锻炼的主要肌肉群,将各运动类型的配戴位置划分至此三种配戴位置上。
简单来说,对于手部肌肉群的锻炼,该配戴位置被配置为该手腕位置。对于胸、背、腰、腹部肌肉群的锻炼,该配戴位置被配置为该上手臂位置。对于脚部肌肉群的锻炼,该配戴位置被配置为该脚踝位置。据此划分则可具有较大的系统延伸性,即,较多可辨识的身体运动类型。该配戴位置的辨识结果则为运动类型辨识的主要依据特征,其中该配戴位置依据该身体运动类型是可变的。
由该些运动辨识装置20、30和40的任一个所执行的第二运动类型辨识程序包含︰用信号融合处理六轴感测信号,辨识该配戴位置,判断周期运动起始/结束,确定一有效参考信号,及辨识该运动类型。接着,以该运动辨识装置20为例,说明该第二运动类型辨识程序。
该感测单元21包含该加速度计211和该陀螺仪212,因应于该使用者身体91上的该特定位置PL1发生该第一身体运动ML1而产生该感测信号SE1,其中该第一身体运动ML1属于该第一运动类型HM1的该片段动作。该处理单元22从该感测单元21接收该感测信号SE1,并因应该感测信号SE1来产生该运动参数信号结构SP1。该加速度计211产生为一第一三轴感测信号的该加速度计信号SE11(或一第一信号);且该陀螺仪212产生为一第二三轴感测信号的该陀螺仪信号SE12(或一第二信号)。例如,该感测信号SE1是六轴感测信号,并包含该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12;且该运动参数信号结构SP1包含该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12的一融合信号SPS0。该融合信号SPS0藉由使用一信号融合运算而被产生,并是一估计角度SK1的一信号。该信号融合运算包含基于该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12来计算该第一角度θ以形成该估计角度SK1的信号。
该加速度计信号SE11是表示如下:
该陀螺仪信号SE12是表示如下:
在该运动辨识装置20是静止的一第一状态中,该处理单元22基于该加速度计信号SE11来粗略地获得一估计俯仰角和一估计滚转角。用于计算该估计俯仰角和该估计滚转角的方法叙述如下:
在该第一状态中,该加速度计信号SE11是表示为基于该加速度计信号SE11,该运动辨识装置20的滚转角的估计是表示为 基于该加速度计信号SE11,该运动辨识装置20的俯仰角的估计是表示为
该处理单元22对于该加速度计信号SE11执行一滤波与校正运算以产生一第三信号。该运动辨识装置20的该滚转角的估计和该俯仰角的估计是表示如下:
在该运动辨识装置20是静止的该第一状态中,该陀螺仪信号SE12是表示为其中应为0。然后,在这条件下,该陀螺仪212的偏压能够被重新校正,藉此抑制在姿态演算中所造成的任何误差。
当该运动辨识装置20的运动连续变化时,基于包含所量测附体角速度和姿态角(包含滚转角和俯仰角θ)的下列动态方程式,该运动辨识装置20的滚转角的估计和俯仰角的估计能够被计算。
在该信号融合运算中,当该运动辨识装置20是相对地静止时(即时),该滚转角和该俯仰角满足下列方程式:
所获得的滚转角和所获得的俯仰角形成上述动态方程式的积分初值,并被代入上述动态方程式以获得该估计滚转角的和该估计俯仰角
在该信号融合运算中,当该处理单元22藉由执行下列的运算来获得该估计滚转角的和该估计俯仰角
当该运动辨识装置20是相对静止时,该α的值趋向于1。
反之,当该运动辨识装置20运动时,该α的值趋向于0。该估计俯仰角θPitch是相似于该估计滚转角而表示,并如下所示:
该运动参数信号结构SP1包含复数运动参数信号SP11、SP12、SP13、…、SP18、SP19,而该复数运动参数信号SP11、SP12、SP13、…、SP18、SP19包含该第三信号该第四信号该估计滚转角φRoll的信号、及该估计俯仰角θPitch的信号。例如,该估计滚转角φRoll的该信号、及该估计俯仰角θPitch的该信号分别是一第一融合信号和一第二融合信号;且该估计角度SK1的该信号是该估计俯仰角θPitch的该信号。该用户身体91包含在该特定位置PL1的该特定身体部分911,该特定身体部分911具有该第一身体运动ML。例如,该特定身体部分911是该手腕、该上手臂或该脚踝。
该运动辨识装置20更包含该按键23,该按键23耦合于该处理单元22,并作为一运动启始按键。在该定向KA1是指向相关于该重力方向QF1的该预定方向QH1的该状态中,该按键23因应从该使用者90来的一使用者按压来使该处理单元22接收该触发信号ST1、且该处理单元22判断该处理单元22是否检测到该触发信号ST1以做出该第一判断结果。例如,当该第一判断结果为肯定时,该处理单元22基于该估计俯仰角θPitch的该信号和可选的该估计滚转角φRoll的该信号来获得该特定位置代码CP1。例如,该触发信号ST1指示该第一身体运动ML1的启始。该运动辨识装置20被配戴至该特定身体部分911,而该特定身体部分911基于一设计配置而被确定,而该设计配置根据最符合该用户90之操作情境、操作习惯及人体工学原理而被确定。
例如,该运动辨识装置20具有一重力加速度gF,该重力加速度gF具有相同于该重力方向QF1的一重力加速度方向。如图12所示,在该定向KA1是指向相关于该重力方向QF1的该预定方向QH1的该状态中,该按键23因应该用户按压来使该处理单元22接收该触发信号ST1、且该处理单元22判断该处理单元22是否检测到该触发信号ST1以做出该第一判断结果。当该第一判断结果为肯定时,该处理单元22基于在此时包含于该运动参数信号结构SP1中的该估计俯仰角θPitch来辨识该特定位置PL1。例如,该特定位置PL1的辨识结果被分类成下列类型。当该估计俯仰角θPitch满足-60°<θPitch<60°的关系时,由该处理单元22所获得的辨识结果指示:该配戴位置为该手腕位置,且该特定位置代码CP1代表该位置PL5。当该估计俯仰角θPitch满足-120°<θPitch<-60°的关系时,由该处理单元22所获得的辨识结果指示:该配戴位置为该上手臂位置,且该特定位置代码CP1代表该位置PL6。当该估计俯仰角θPitch满足-60°<θPitch≤135°的关系时,由该处理单元22所获得的辨识结果指示:该配戴位置为该脚踝位置,且该特定位置代码CP1代表该位置PL9。当完成该配戴位置的辨识时,即完成运动类型辨识的第一阶段。
在一些实施例中,该第一运动类型HM1是选择自复数运动类型HA1、HA2、…、HA6。该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6是相关于该特定位置PL1而预定的,并分别具有相关于该附体坐标系统UA1的复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6。该复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6被预先检测以产生与该复数主运动轴方向QA1、QA2、…、QA6分别对应的复数主运动轴方向数据单元DQ1、DQ2、…、DQ6。该处理单元22基于该特定位置代码CP1来获得一辨识参考数据单元DR。该辨识参考数据单元DR是基于该复数主运动轴方向数据单元DQ1、DQ2、…、DQ6而预定的,并包含一候选参考信号代码数据单元CA和一运动类型指示符数据单元CH。
该候选参考信号代码数据单元CA包含一第一候选参考信号代码CA2、一第二候选参考信号代码CA1和一第三候选参考信号代码CA3。该第一、该第二和该第三候选参考信号代码CA2、CA1和CA3分别代表皆源自该运动参数信号结构SP1的一第一候选参考信号SR2、一第二候选参考信号SR1和一第三候选参考信号SR3。该运动类型指示符数据单元CH包含与该第一、该第二和该第三候选参考信号代码CA2、CA1和CA3分别对应的一第一运动类型指示符、一第二运动类型指示符和一第三运动类型指示符,其中该第一运动类型指示符是一运动类型指示符CH2。该运动类型指示符CH2指示一无效运动类型和一第二运动类型HM2的其中之一,该第二运动类型HM2包含于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6中。该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1和该第一、该第二和该第三候选参考信号代码CA2、CA1和CA3来确定该第一、该第二和该第三候选参考信号SR2、SR1和SR3。
在一些实施例中,该第一、该第二和该第三候选参考信号SR2、SR1和SR3组成一候选参考信号组合SRG。该辨识参考数据单元DR更包含一代表性信号代码CB1,该代表性信号代码CB1代表在该复数运动参数信号SP11、SP12、SP13、…、SP18、SP19中的一代表性信号SPS1。该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1和该代表性信号代码CB1来确定该代表性信号SPS1。
例如,该特定位置代码CP1代表该位置PL9(或该脚踝位置)。例如,该第一候选参考信号SR2是一加速度微分信号该加速度微分信号是源自在该运动参数信号结构SP1中的一加速度信号该第二候选参考信号SR1是一总和信号该总和信号是一加速度微分信号及一加速度微分信号的总和。该些加速度微分信号是分别源自包含于该运动参数信号结构SP1中的该些加速度信号该第三候选参考信号SR3是包含于该运动参数信号结构SP1中的角速度信号ωx。该代表性信号SPS1是包含于该运动参数信号结构SP1中的该加速度信号
该处理单元22基于该第一、该第二和该第三候选参考信号SR2、SR1和SR3来从该运动参数信号结构SP1中获得复数运动特征值。在该配戴位置被确定之后,该处理单元22基于该辨识参考数据单元DR来确定该候选参考信号组合SRG。例如,当该配戴位置被辨识为该脚踝位置时,该处理单元22同时触发该第一、该第二和该第三候选参考信号SR2、SR1和SR3(比如)以获得该复数运动特征值。该辨识参考数据单元DR是预定的,并被采用以辨识该第一运动类型HM1。
例如,该第一身体运动ML1是一来回运动,并包含一第一运动部分ML11、和相邻于该第一运动部分ML11的一第二运动部分ML12。该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别形成一第一运动循环W1、和相邻于该第一运动循环W1的一第二运动循环W2。该处理单元22在该第二运动循环W2期间基于该第一、该第二和该第三候选参考信号SR2、SR1和SR3来从该运动参数信号结构SP1中获得该复数运动特征值。该复数运动特征值中的主要运动特征值包括θPitch,max和θPitch,min。该复数运动特征值是以运动特征值DFEn表示,其中n是自然数,且1<n≤27。
该第一、该第二和该第三候选参考信号SR2、SR1和SR3的每一信号包含分别对应于该第一运动部分ML11和该第二运动部分ML12的一第一运动参考信号部分和一第二运动参考信号部分。该处理单元22分开地基于该复数候选参考信号SR1、SR2、SR3来从该运动参数信号结构SP1中获得一第一运动特征值数据单元DA2、一第二运动特征值数据单元DA1和一第三运动特征值数据单元DA3。例如,该第一候选参考信号SR2包含分别对应于该第一运动部分ML11和该第二运动部分ML12的一第一候选参考信号部分SR21和一第二候选参考信号部分SR22,该第二候选参考信号部分SR22相邻于该第一候选参考信号部分SR21。
例如,该第一运动特征值数据单元DA2包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一运动特征值数据单元部分DA21和一第二运动特征值数据单元部分DA22。该处理单元22基于该第一候选参考信号部分SR21来从该第一运动参数信号结构部分SP5中获得该第一运动特征值数据单元部分DA21。该处理单元22基于该第二候选参考信号部分SR22来从该第二运动参数信号结构部分SP6中获得该第二运动特征值数据单元部分DA22。该处理单元22基于该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22来产生一差异数据单元DC1,并判断该差异数据单元DC1是否满足用于一周期运动起始判断的一第一特定条件、以做出一判断结果。该处理单元22藉由比较该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22来获得在该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22之间的一代表性极值偏差DC11。
例如,该第一运动特征值数据单元部分DA21包含对应于该代表性信号SPS1的一第一运动特征值数据单元子部分DA21A,其中该第一运动特征值数据单元子部分DA21A具有一第一极大值、一第一极小值、和在该第一极大值和该第一极小值之间的一第一差异。该第二运动特征值数据单元部分DA22包含对应于该代表性信号SPS1的一第二运动特征值数据单元子部分DA22A,其中该第二运动特征值数据单元子部分DA22A具有一第二极大值、一第二极小值、和在该第二极大值和该第二极小值之间的一第二差异。该处理单元22从该第一和该第二差异中获得一代表性值差异DC12。该差异数据单元DC1包含该代表性极值偏差DC11和该代表性值差异DC12。该第一特定条件包含一第一子条件和一第二子条件。该第一子条件是该代表性极值偏差DC11落在一第一预定值范围内。该第二子条件是该代表性值差异DC12落在一第二预定值范围内。
例如,该第二判断结果包含一第一子判断结果和一第二子判断结果。该第一子判断结果是相关于该代表性极值偏差DC11是否落在该第一预定值范围内而做出、或相关于在该第一和该第二运动特征值数据单元部分DA21和DA22之间的对应特征值的误差或偏差的每一个是否小于一阈值δn而做出。当该第一子判断结果为肯定时,该第二子判断结果是相关于该代表性值差异DC12是否落在该第二预定值范围内而做出。当该第二子判断结果为肯定时,该第二判断结果为肯定的、且该处理单元22辨识出该有效参考信号SRP是该第一候选参考信号SR2,确定该第一身体运动ML1满足一预定周期运动起始条件,并基于该第一候选参考信号代码CA2来判断该运动类型指示符CH2是否指示该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6的其中之一、以做出一第三判断结果。当该第三判断结果为肯定时,该处理单元22基于该运动类型指示符CH2来辨识出该第一运动类型HM1是该第二运动类型HM2,并获得代表该第一运动类型HM1的一运动类型代码CT1。当该第二子判断结果为否定时,该处理单元22确定该第一身体运动ML1满足一预定周期运动终止条件、或确定该第一身体运动ML1不满足该预定周期运动起始条件。
在一些实施例中,该特定位置PL1被配置为该脚踝位置;且该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6包含一夹脚(内夹/外展)运动类型、一侧抬腿运动类型和一正抬腿运动类型。当该第一身体运动ML1属于在该脚踝位置发生该夹脚运动类型时,该处理单元22基于该第二判断结果来辨识出该有效参考信号SRP是该第三候选参考信号SR3(或该角速度信号ωx)。当该第一身体运动ML1属于在该脚踝位置发生该侧抬腿运动类型和该正抬腿运动类型的其中之一时,该处理单元22基于该第二判断结果来辨识出该有效参考信号SRP是该第一候选参考信号SR1(或该加速度微分信号)。
例如,当该第一候选参考信号SR2(或该加速度微分信号)被采用以获得该第一运动特征值数据单元DA2、该第一子判断结果为肯定、且该该代表性值差异DC12等于或大于2500时,该第三判断结果被做出为否定的、且该第一运动类型HM1基于该第一特征函数代码数据单元F1而被辨识出是该侧抬腿运动类型和该正抬腿运动类型的其中之一。在另一方面,当该第一候选参考信号SR2(或该加速度微分信号)被采用以获得该第一运动特征值数据单元DA2、该第一子判断结果为肯定、且该该代表性值差异DC12小于2500时,该第二判断结果被做出为否定的。例如,该第三运动类型指示符指示该夹脚运动类型。当该第三候选参考信号SR3(或该角速度信号ωx)被采用以获得该第三运动特征值数据单元DA3、且该该代表性值差异DC12小于2500时,该第三判断结果被做出为肯定的、且该第一运动类型HM1被辨识出是该夹脚运动类型。
在另一方面,当该第三候选参考信号SR3被采用以获得该第三运动特征值数据单元DA3、且该该代表性值差异DC12等于或大于2500时,该第二判断结果被做出为否肯定的。当基于一特定候选参考信号所获得的一特定运动特征值数据单元满足用于该周期运动起始判断的一预定条件时,下列的特征功能基于该特定运动特征值数据单元而被履行。此时,该处理单元22辨识出该有效参考信号SRP是该特定候选参考信号,并停止触发其他候选参考信号。
在一些实施例中,该处理单元22预先提供与该第一候选参考信号代码CA2和一第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1相关的一第一特征函数代码数据单元F1。该第一特征函数代码数据单元F1被采用以指示该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1的其中之一个。该第一复数辨识值区域DU1、DU2和DV1包含一第一辨识值区域DU1、相邻于该第一辨识值区域DU1的一第二辨识值区域DU2、及在该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2之间的一第一信赖值区域DV1。例如,该第一信赖值区域DV1是可选择的。该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2分别指示一第三运动类型H1和一第四运动类型H2。该第三和该第四运动类型H1和H2皆包含于该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6中。
当该第三判断结果为否定时,该处理单元22基于该第一特征函数代码数据单元F1和该第一运动特征值数据单元DA2来执行一第一计算以产生一第一辨识值DH1,并判断该第一辨识值DH1是否属于该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2的其中之一、以做出一第四判断结果。当该第四判断结果为肯定时,该处理单元22确定该第一辨识值DH1属于在该第一和该第二辨识值区域DU1和DU2中的一有效辨识值区域DUA,辨识出该第一运动类型HM1是由该有效辨识值区域DUA所指示的一有效运动类型,并获得对应于该有效辨识值区域DUA的该运动类型代码CT1。该处理单元22基于该运动类型代码CT1来产生相关于该第一身体运动ML1的运动测量信息DM1。
在一些实施例中,该处理单元22更预先提供不同于该第一特征函数代码数据单元F1的一第二特征函数代码数据单元F2,该第二特征函数代码数据单元F2相关于该第一候选参考信号代码CA2、一第三辨识值区域DU3、和相邻于该第三辨识值区域DU3的一第四辨识值区域DU4。当该第四判断结果为否定时,该处理单元22基于该第二特征函数代码数据单元F2和该第一运动特征值数据单元DA2来执行一第二计算以产生一第二辨识值DH2,判断该第二辨识值DH2是否属于该第三和该第四辨识值区域DU3和DU4的其中之一,并藉此辨识该第一运动类型HM1。
在一些实施例中,该处理单元22预先提供分别代表一组运动类型切割函数P1~K的一组特征函数代码数据单元F1、F2等等,该组特征函数代码数据单元F1、F2等等是藉由计算在数据库中的大量数据而建立的,并被确定满足该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6的周期运动启始条件。例如,该处理单元22基于该复数运动特征值DFEn(包含该第二运动特征值数据单元部分DA22)、和该组特征函数代码数据单元F1、F2等等中的至少其中之一特征函数代码数据单元来执行一计算以有效地辨识该第一运动类型HM1。该组运动类型切割函数P1~K具有一组切割平面和一阶层数K,其中该阶层数K是一自然数。当该阶层数K大于1时,该组运动类型切割函数P1~K基于一预定顺序而被排列,并至少部分地被采用以辨识该第一运动类型HM1。例如,对于该处理单元22,藉由采用该运动类型切割函数P1来辨识出该第一运动类型HM1是该侧抬腿运动类型和该正抬腿的其中之一是足够的。
例如,该组运动类型切割函数P1~K被表示如下:
i=1~K,其中σ代表一信赖值区域的阈值距离;例如,该第一信赖值区域DV1的该信赖值距离σ1等于2σ。
例如,该运动类型切割函数P1被表示如下:
P1={abs(az,Max+6000)/1000}·{abs(az,Min+6000)/1000}·{abs(θPitch,max+90)/100}·{abs(θPitch,min+180)/100}±20
例如,该处理单元22藉由将该复数运动特征值DFEn代入该运动类型切割函数P1来执行该第一计算以产生一计算结果值(或该第一辨识值DH1),其中该运动类型切割函数P1由该复数运动特征值DFEn之间的一关系而表示。当该计算结果值等于或小于130时,该处理单元22辨识出该第一运动类型HM1是该侧抬腿运动类型。当该计算结果值大于130时,该处理单元22辨识出该第一运动类型HM1是该正抬腿运动类型。例如,该该第一和该第二特征函数代码数据单元F1和F2分别代表该运动类型切割函数P1和P2
在一些实施例中,该处理单元22预先提供与该复数运动类型HA1、HA2、…、HA6分别对应的复数特征值范围表,其中复数特征值范围表包含与该第一运动类型HM1对应的一特定特征值范围表。该复数运动特征值DFEn分别对应于在该特定特征值范围表中的复数特征值范围。当该第一运动类型HM1的辨识成功时,该处理单元22对于该复数运动特征值DFEn的每一值、判断该复数运动特征值DFEn是否分别落于该复数特征值范围内、以做出一第五判断结果。当该第五判断结果为否定时,该处理单元22确定该第一运动类型HM1的该辨识是失败的,并重新触发该候选参考信号组合SRG。
请参阅图16,其为在本发明各实施例中一第二运动类型辨识演算程序120的流程示意图。在步骤1202中,该感测单元21因应于一使用者身体91上的一特定位置PL1发生的一第一身体运动ML1,产生一感测信号SE1。该第一身体运动ML1属于一第一运动类型HM1;且该感测信号SE1相关于该感测单元21的一附体坐标系统UA1而被产生。
在步骤1204中,该处理单元22或该转换单元411处理该感测信号SE1以产生一运动参数信号结构SP1,其中该感测信号SE1包含一加速度计信号SE11和一陀螺仪信号SE12,且该运动参数信号结构SP1能够包含该加速度计信号SE11和该陀螺仪信号SE12的一融合信号SPS0。
在步骤1206中,该处理单元22判断该处理单元22是否检测到一触发信号ST1、以做出一第一判断结果。当该第一判断结果为否定时,在步骤1206之后的步骤回到步骤1206。当该第一判断结果为肯定时,在步骤1206之后的步骤是步骤1208。
在步骤1208中,该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1来产生代表该特定位置PL1的一特定位置代码CP1。该用户身体91穿有在该特定位置PL1的该运动辨识装置20,其中该运动辨识装置20包含该附体坐标系统UA1、该感测单元21和该处理单元22。
在步骤1210中,该处理单元22基于该特定位置代码CP1来获得一辨识参考数据单元DR。该辨识参考数据单元DR是基于该附体坐标系统UA1、和该第一运动类型HM1的一主运动轴方向而预定的,并包含一候选参考信号代码数据单元CA。该候选参考信号代码数据单元CA包含复数候选参考信号代码(比如一第一候选参考信号代码CA2、一第二候选参考信号代码CA1和一第三候选参考信号代码CA3)。该复数候选参考信号代码(比如该第一、该第二和该第三候选参考信号代码CA2、CA1和CA3)分别代表皆源自该运动参数信号结构SP1的复数候选参考信号(比如一第一候选参考信号SR2、一第二候选参考信号SR1和一第三候选参考信号SR3)。在步骤1210中,该处理单元22基于该运动参数信号结构SP1和该复数候选参考信号代码(比如该第一、该第二和该第三候选参考信号代码CA2、CA1和CA3)来确定该复数候选参考信号(比如该第一、该第二和该第三候选参考信号SR2、SR1和SR3)。
在步骤1212中,该处理单元22基于该复数候选参考信号(比如该第一、该第二和该第三候选参考信号SR2、SR1和SR3)来从该运动参数信号结构SP1中获得分别对应于该复数候选参考信号(比如该第一、该第二和该第三候选参考信号SR2、SR1和SR3)的复数运动特征值数据单元(比如一第一运动特征值数据单元DA2、一第二运动特征值数据单元DA1和一第三运动特征值数据单元DA3)。该第一身体运动ML1包含一第一运动部分ML11和相邻于该第一运动部分ML11的一第二运动部分ML12。该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别形成一第一运动循环W1、和相邻于该第一运动循环W1的一第二运动循环W2。该复数运动特征值数据单元(比如该第一、该第二和该第三运动特征值数据单元DA2、DA1和DA3)的每一数据单元包含与该第一和该第二运动部分ML11和ML12分别对应的一第一运动特征值数据单元部分和一第二运动特征值数据单元部分。
在步骤1214中,该处理单元22基于各自的该第一和各自的该第二运动特征值数据单元部分来产生与该复数运动特征值数据单元(比如该第一、该第二和该第三运动特征值数据单元DA2、DA1和DA3)分别对应的复数差异数据单元,并采用该复数差异数据单元来判断该第一身体运动ML1是否有效地结束或起始。该复数差异数据单元分别包含复数代表性极值偏差,该复数代表性极值偏差的每一偏差是藉由比较各自的该第一和各自的该第二运动特征值数据单元部分而产生。
在步骤1216中,该处理单元22判断该复数差异数据单元是否包含一第一差异数据单元、以做出一第二判断结果,该第一差异数据单元最佳地满足用于一周期运动起始判断的一第一特定条件。当该第二判断结果为否定时,在步骤1216之后的步骤是步骤1218。当该第二判断结果为肯定时,在步骤1216之后的步骤是步骤1222。
在步骤1218中,该处理单元22判断该复数差异数据单元的任一数据单元是否满足用于一周期运动结束判断的一第二特定条件、以做出一第三判断结果。当该第三判断结果为否定时,在步骤1218之后的步骤是步骤1220。当该第三判断结果为肯定时,在步骤1218之后的步骤回到步骤1210。
在步骤1220中,该处理单元22判断步骤1218的一目前否定次数是否到达一预定阈值、以做出一第四判断结果。当该第四判断结果为否定时,在步骤1220之后的步骤回到步骤1212。当该第四判断结果为肯定时,在步骤1220之后的步骤回到步骤1210。
在步骤1222中,该处理单元22辨识出对应于该第一差异数据单元的一第四候选参考信号是一有效参考信号SRP,并确定该第一身体运动ML1满足一预定周期运动启始条件,其中该第四候选参考信号包含于该复数候选参考信号中。
在步骤1224中,该处理单元22基于一第四运动特征值数据单元和至少一第一特征函数代码数据单元F1来辨识该第一运动类型HM1,其中该第四运动特征值数据单元对应于该第一差异数据单元,并包含于该复数运动特征值数据单元中。
在步骤1226中,该处理单元22判断藉由执行该计算来辨识该第一运动类型HM1是否成功、以做出一第五判断结果。当该第五判断结果为否定时,在步骤1226之后的步骤回到步骤1210。当该第五判断结果为肯定时,在步骤1226之后的步骤是步骤1228。
在步骤1228中,该处理单元22获得代表该第一运动类型HM1的一运动类型代码CT1,并基于该运动类型代码CT1来产生相关于该第一身体运动ML1的运动测量信息DM1。
请参阅图17A和图17B。图17A为在本发明各实施例中一运动辨识装置50的结构示意图。图17B为在图17A中该运动辨识装置50的外型示意图。该运动辨识装置50是一穿戴式运动感测装置,并包含一操作单元51和耦合于该操作单元51的一耦合单元52。例如,该耦合单元52是一佩戴单元。该操作单元51包含一运动感测单元55、一处理单元56和一人机接口单元57。该处理单元56包含一运动辨识模块561和一信号处理模块562,并耦合于该运动感测单元55和该人机接口单元57,其中该信号处理模块562耦合于该运动辨识模块561和该人机接口单元57。
在一些实施例中,该运动感测单元55受配置以至少包含一运动传感器,诸如,加速度计、陀螺仪或地磁仪。该耦合单元52被采用以安装该运动感测单元55,并被配戴在健身者的一身体部分上,使该运动感测单元55适合于感测运动。该运动辨识模块561包含运动辨识函数代码数据单元、运动辨识规范、辨识参数、辨识参考值、门坎值等和相关算法等的至少其中之一。该信号处理模块562被采用以接收从该健身者来的一输入,输出、显示、或存取相关健身资料。例如,该信号处理模块562被采用以显示或存取感测的运动状态、身体运动的循环次数、健身成果、能量消耗等等。该人机接口单元57能够与一智能型移动电话通讯,配置以具有无线通信装置(譬如具有内建蓝芽传输功能),耦合于该运动感测单元55以传输数据,并且耦合于该信号处理模块562以接收、处理、计算、储存数据、或其类似者。例如,该人机接口单元57包含耦合于该信号处理模块562的一按键23。该运动感测单元55和该处理单元56分别相似于在图1中的该感测单元21和该处理单元22。另外,该运动辨识装置50更基于在图1中该运动辨识装置20的功能而操作。
在根据图17A和图17B的一些实施例中,一运动辨识装置60是一穿戴式装置,受配置以测量一身体运动,并包含一运动感测单元55、一耦合单元52、一运动辨识模块561、一信号处理模块562和一人机接口单元57。该运动感测单元55至少包含一加速度计、一陀螺仪或一地磁仪,并感测该身体运动以产生一运动感测信号。该耦合单元52包含一接合结构和耦合于该接合结构的一佩戴装置。该运动感测单元55是固定于该接合构造。该佩戴装置是佩戴至一使用者的一身体部分。该运动辨识模块561电性地连接于该运动感测单元55,具有一信号辨识函数代码数据单元,藉由采用该信号辨识函数代码数据单元来处理该运动感测信号,并藉此确定该身体运动符合一第一特定运动规范,其中该信号辨识函数代码数据单元代表一信号辨识函数。该信号处理模块562电性地连接于该运动辨识单元55,具有一信号处理函数代码数据单元,藉由采用该信号处理函数代码数据单元来将符合该第一特定运动规范的该身体运动辨识为一第一特定运动,并产生相关于该身体运动的运动信息,其中该运动信息形成一记录,且该信号处理函数代码数据单元代表一信号处理函数。该人机接口单元57电性地连接于该信号处理模块562,并输出该运动信息、或是接收与一第二特定运动相关的规范资料。
在根据图17A和图17B的一些实施例中,公开了一种用于测量一身体运动的测量方法。该测量方法包含下列步骤:感测在一用户上的一特定位置发生的一身体运动以产生一运动感测信号;藉由采用一信号辨识函数代码数据单元来处理该运动感测信号以确认该身体运动符合一第一特定运动规范;藉由采用一信号处理函数代码数据单元来将符合该第一特定运动规范的该身体运动辨识为一第一特定运动,并产生相关于该身体运动的运动信息,其中该运动信息形成一记录;以及输出该运动信息,或是接收与一第二特定运动相关的规范资料。
在根据图17A和图17B所公开的一些实施例中,一运动辨识装置61是一穿戴式装置,配置以测量一身体运动,并包含一运动感测单元55、一耦合单元52、一运动辨识模块561、一信号处理模块562和一人机接口单元57。该运动感测单元55至少具有一加速度计、一陀螺仪或一地磁仪,并感测该身体运动以产生一运动感测信号。该耦合单元52包含一接合结构和耦合于该接合结构的一佩戴装置。该运动感测单元55是固定于该接合构造。该佩戴装置是佩戴至一使用者的一身体部分。该运动辨识模块561电性地连接于该运动感测单元55,具有一信号辨识函数代码数据单元,藉由采用该信号辨识函数代码数据单元来处理该运动感测信号,并藉此确定该运动感测单元55是配戴在该使用者上的一特定位置,其中该信号辨识函数代码数据单元代表一信号辨识函数。该信号处理模块562电性地连接于该运动辨识单元55,具有一信号处理函数代码数据单元,藉由采用该信号处理函数代码数据单元来将符合一第一特定运动规范的该身体运动辨识为一第一特定运动,并产生相关于该身体运动的运动信息,其中该运动信息形成一记录,且该信号处理函数代码数据单元代表一信号处理函数。该人机接口单元57电性地连接于该信号处理模块562,并输出该运动信息、或是接收与一第二特定运动相关的规范资料。
在根据图17A和图17B的一些实施例中,公开了一种用于测量一身体运动的测量方法。该测量方法包含下列步骤:感测在一用户上的一特定位置发生的一身体运动以产生一运动感测信号;藉由采用一信号辨识函数代码数据单元来处理该运动感测信号以致配戴有一运动感测单元的该特定位置被辨识出;藉由采用一信号处理函数代码数据单元来将符合一第一特定运动规范的该身体运动辨识为一第一特定运动,并产生相关于该身体运动的运动信息,其中该运动信息形成一记录;以及输出该运动信息,或是接收与一第二特定运动相关的规范资料。
请参阅图18,其为在图17B中的该运动辨识装置50配戴在手腕的示意图。请参阅图19,其为在图17B中的该运动辨识装置50配戴在上手臂的示意图。
提出于此之本发明多数变形例与其他实施例,将对于熟习本项技艺者理解到具有呈现于上述说明与相关图式之教导的益处。因此,吾人应理解到本发明并非受限于所公开的特定实施例,而变形例与其他实施例意图是包含在以下的申请专利范围之范畴之内。
附图标号说明
20、30、40、50、60、61:运动辨识装置
21:感测单元
211:加速度计
212:陀螺仪
22、42、56:处理单元
221:处理模块
222:内存模块
23:按键
35、37、51:操作单元
36、52:耦合单元
41:信号产生单元
411:转换单元
42:处理单元
55:运动感测单元
561:运动辨识模块
562:信号处理模块
57:人机接口单元
90:使用者
91:身体
911:特定身体部分
a1、a2、a3、a4:运动特征值
az,max:极大特征值
az,min:极小特征值
b1:第一极大值
b2:第一极小值
b3:第二极大值
b4:第二极小值
CA:候选参考信号代码数据单元
CA1:第二候选参考信号代码
CA2:第一候选参考信号代码
CA3:第三候选参考信号代码
CB1:代表性信号代码
CH:运动类型指示符数据单元
CH2:运动类型指示符
Ci~N︰特征值
CM1,i~n、CM2,i~n特定特征值
CP1:特定位置代码
CT1:运动类型代码
DA1:第二运动特征值数据单元
DA2:第一运动特征值数据单元
DA21:第一运动特征值数据单元部分
DA21A:第一运动特征值数据单元子部分
DA22:第二运动特征值数据单元部分
DA22A:第二运动特征值数据单元子部分
DA3:第三运动特征值数据单元
DA8:特定运动特征值数据单元
DC1:差异数据单元
DC11:代表性极值偏差
DC12:代表性值差异
DFEn:运动特征值
DH1:第一辨识值
DH2:第二辨识值
DM1:运动测量信息
DQ1、DQ2、DQ6:主运动轴方向数据单元
DR:辨识参考数据单元
DU1:第一辨识值区域
DU2:第二辨识值区域
DU3:第三辨识值区域
DU4:第四辨识值区域
DUA:有效辨识值区域
DV1:第一信赖值区域
DV2:第二信赖值区域
e1:第一差异
e2:第二差异
F1:第一特征函数代码数据单元
F2:第二特征函数代码数据单元
G1、G2、G6:运动群组
GA:第一运动群组
GB:第二运动群组
gF:重力加速度
gx、gy、gz:重力加速值分量
H1:第三运动类型
H2:第四运动类型
H3:第五运动类型
H4:第六运动类型
HA1、HA2、HA6:运动类型
HM1:第一运动类型
HM2:第二运动类型
KA1:定向
L︰所有特征值的笔数
MC1、MC2、MC9:身体运动
ML1:第一身体运动
ML11:第一运动部分
ML12:第二运动部分
P1、P2:运动类型切割函数
PL1:特定位置
PL5、PL6、PL9:位置
(q0,q1,q2,q3)︰四元数
QA1、QA2、QA6:主运动轴方向
QF1:重力方向
QH1:预定方向
Refi︰候选参考信号
SE1:感测信号
SE11:加速度计信号
SE12:陀螺仪信号
SE1A:第一感测信号部分
SE1B:第二感测信号部分
SE2:特定运动感测信号
SK1:估计角度
SP1:运动参数信号结构
SP11、SP12、SP13、SP18、SP19:运动参数信号
SP5:第一运动参数信号结构部分
SP6:第二运动参数信号结构部分
SPS0:融合信号
SPS1:代表性信号
SPS11:第一运动参数信号部分
SPS12:第二运动参数信号部分
SR1:第二候选参考信号
SR2:第一候选参考信号
SR21:第一候选参考信号部分
SR22:第二候选参考信号部分
SR3:第三候选参考信号
SRG:候选参考信号组合
SRP:有效参考信号
ST1:触发信号
T21、T22、T23、T61、T62、T63、T64:时间
UA1:附体坐标系统
V1、V2:切割平面
W1:第一运动循环
W2:第二运动循环
X、Y、Z、x、y、z、xA、yA、zA、xK、yK、zK、xW、yW、zW:参考坐标轴
滚转角
估计滚转角
θ:第一角度(俯仰角)
θPitch:估计俯仰角
ψ︰偏航角
ψYaw︰估计偏航角
σ:阈值距离
σ1:信赖值距离
δn︰阈值
ξi~n︰阈值范围
ΔCM2~Mi,i~n︰特征值差异
第一信号
加速度计信号理想分量
加速度计信号噪声分量
加速度计信号偏压分量
加速度计信号重力分量
原始感测信号分量
第三信号
加速度信号
加速度微分信号
θPitch,max、θPitch,min:运动特征值
重力加速度信号分量
第二信号
ωx:角速度信号
陀螺仪信号理想分量
陀螺仪信号噪声分量
陀螺仪信号偏压分量
第四信号

Claims (11)

1.一种运动辨识装置,包含:
一感测单元,因应于一使用者身体上的一特定位置发生的一第一身体运动,产生一感测信号,其中该感测信号包含一第一感测信号部分、和不同于该第一感测信号部分的一第二感测信号部分,且该第一身体运动属于一第一运动类型的一片段动作;以及
一处理单元,处理该感测信号以产生一运动参数信号结构,并基于该运动参数信号结构来辨识该特定位置以确定用于辨识该第一运动类型的一有效参考信号,其中该运动参数信号结构包含该第一和该第二感测信号部分的一融合信号。
2.如权利要求1所述的运动辨识装置,被配置以具有一定向、一重力方向、和用于确定该定向的一附体坐标系统,并被配戴于该特定位置,其中:
该感测单元包含:
一加速度计,向该处理单元提供一加速度计信号,其中该加速度计信号是该第一感测信号部分;以及
一陀螺仪,向该处理单元提供一陀螺仪信号,其中该陀螺仪信号是该第二感测信号部分;
该第一运动类型是选择自复数运动类型;
该复数运动类型是相关于该特定位置而预定的,并分别具有相关于该附体坐标系统的复数主运动轴方向,其中该复数主运动轴方向被预先检测以产生与该复数主运动轴方向分别对应的复数主运动轴方向数据单元;
在该定向是指向相关于该重力方向的一预定方向的状态中,该处理单元基于该运动参数信号结构来产生代表该特定位置的一特定位置代码,并藉此辨识该特定位置;
该处理单元基于该特定位置代码来获得一辨识参考数据单元,其中:
该辨识参考数据单元是基于该复数主运动轴方向数据单元而预定的,并包含一候选参考信号代码数据单元和一运动类型指示符数据单元;
该候选参考信号代码数据单元包含一第一候选参考信号代码;
该第一候选参考信号代码代表源自该运动参数信号结构的一第一候选参考信号;
该运动类型指示符数据单元包含对应于该第一候选参考信号代码的一运动类型指示符;以及
该运动类型指示符指示一无效运动类型和一第二运动类型的其中之一,该第二运动类型包含于该复数运动类型中;以及
该处理单元基于该运动参数信号结构和该第一候选参考信号代码来确定该第一候选参考信号。
3.如权利要求2所述的运动辨识装置,其中:
该特定位置是选择自在该使用者身体上的复数不同位置;
该处理单元耦合于该感测单元;
该感测信号是相关于该附体坐标系统而产生;
该预定方向是基于该特定位置而确定;
该预定方向和该重力方向之间具有一第一角度;
该融合信号是与该第一角度相关之一估计角度的信号;
在该状态中,该处理单元判断该处理单元是否检测到一触发信号、以做出一判断结果;以及
当该判断结果为肯定时,该处理单元基于该估计角度来产生该特定位置代码。
4.如权利要求2所述的运动辨识装置,其中:
该第一身体运动包含一第一运动部分、和相邻于该第一运动部分的一第二运动部分;
该第一和该第二运动部分分别形成一第一运动循环、和相邻于该第一运动循环的一第二运动循环;
该运动参数信号结构包含与该第一和该第二运动部分分别对应的一第一运动参数信号结构部分和一第二运动参数信号结构部分;
该第一候选参考信号包含与该第一运动部分和该第二运动部分分别对应的一第一候选参考信号部分和一第二候选参考信号部分;
该处理单元基于该第一候选参考信号来从该运动参数信号结构中获得一第一运动特征值数据单元,其中:
该第一运动特征值数据单元包含与该第一和该第二运动部分分别对应的一第一运动特征值数据单元部分和一第二运动特征值数据单元部分;
该处理单元基于该第一候选参考信号部分来从该第一运动参数信号结构部分中获得该第一运动特征值数据单元部分;以及
该处理单元基于该第二候选参考信号部分来从该第二运动参数信号结构部分中获得该第二运动特征值数据单元部分;
该处理单元基于该第一和该第二运动特征值数据单元部分来产生一差异数据单元,并判断该差异数据单元是否满足用于一周期运动起始判断的一第一特定条件、以做出一第一判断结果;
当该第一判断结果为肯定时,该处理单元辨识出该有效参考信号是该第一候选参考信号,确定该第一身体运动满足一预定周期运动起始条件,并基于该第一候选参考信号代码来判断该运动类型指示符是否指示该复数运动类型的其中之一、以做出一第二判断结果;
当该第二判断结果为肯定时,该处理单元基于该运动类型指示符来辨识出该第一运动类型是该第二运动类型,并获得代表该第一运动类型的一运动类型代码;
该运动参数信号结构包含复数运动参数信号;
该辨识参考数据单元更包含一代表性信号代码,该代表性信号代码代表包含于该复数运动参数信号中的一代表性信号;
该处理单元基于该运动参数信号结构和该代表性信号代码来确定该代表性信号;
该处理单元藉由比较该第一和该第二运动特征值数据单元部分来获得在该第一和该第二运动特征值数据单元部分之间的一代表性极值偏差;
该第一运动特征值数据单元部分包含对应于该代表性信号的一第一运动特征值数据单元子部分,其中该第一运动特征值数据单元子部分具有一第一极大值、一第一极小值、和在该第一极大值和该第一极小值之间的一第一差异;
该第二运动特征值数据单元部分包含对应于该代表性信号的一第二运动特征值数据单元子部分,其中该第二运动特征值数据单元子部分具有一第二极大值、一第二极小值、和在该第二极大值和该第二极小值之间的一第二差异;
该处理单元从该第一和该第二差异中获得一代表性值差异;
该差异数据单元包含该代表性极值偏差和该代表性值差异;
该第一特定条件包含一第一子条件和一第二子条件;
该第一子条件是该代表性极值偏差落在一第一预定值范围内;
该第二子条件是该代表性值差异落在一第二预定值范围内;
该第二运动部分晚于该第一运动部分;
该第一运动特征值数据单元包含复数特定运动特征值;
该处理单元预先提供与该第一候选参考信号代码和一第一复数辨识值区域相关的一第一特征函数代码数据单元,其中:
该第一特征函数代码数据单元被采用以指示该第一复数辨识值区域的其中之一个,该第一复数辨识值区域包含一第一辨识值区域、相邻于该第一辨识值区域的一第二辨识值区域、及在该第一和该第二辨识值区域之间的一第一信赖值区域;以及
该第一和该第二辨识值区域分别指示一第三运动类型和一第四运动类型,该第三和该第四运动类型皆包含于该复数运动类型中;
该运动辨识装置预先藉由感测发生于该特定位置的复数身体运动来建立该第一特征函数代码数据单元,其中该复数身体运动被分割成复数运动群组,该复数运动群组分别属于该复数运动类型;
该第一特征函数代码数据单元代表一运动类型切割函数,并基于该复数特定运动特征值之间的一关系而被表示,其中该运动类型切割函数被采用以指示该第一复数辨识值区域的其中之该一个;
当该第二判断结果为否定时,该处理单元基于该第一特征函数代码数据单元和该第一运动特征值数据单元来执行一第一计算以产生一第一辨识值,并判断该第一辨识值是否属于该第一和该第二辨识值区域的其中之一、以做出一第三判断结果;
当该第三判断结果为肯定时,该处理单元确定该第一辨识值属于在该第一和该第二辨识值区域中的一有效辨识值区域,辨识出该第一运动类型是由该有效辨识值区域所指示的一有效运动类型,并获得对应于该有效辨识值区域的该运动类型代码;
该处理单元基于该运动类型代码来产生相关于该第一身体运动的运动测量信息;
该处理单元更预先提供与该第一候选参考信号代码和一第二复数辨识值区域相关的一第二特征函数代码数据单元,其中:
该第二特征函数代码数据单元不同于该第一特征函数代码数据单元,并被采用以指示该第二复数辨识值区域的其中之一,该第二复数辨识值区域包含一第三辨识值区域、相邻于该第三辨识值区域的一第四辨识值区域、及在该第三和该第四辨识值区域之间的一第二信赖值区域;
该第三和该第四辨识值区域分别指示一第五运动类型和一第六运动类型,该第五和该第六运动类型皆包含于该复数运动类型中;以及
在一第二特定条件中,该第三和该第四辨识值区域的其中之一与该第一和该第二辨识值区域的其中之一至少部分地重迭;
当该第三判断结果为否定时,该处理单元基于该第二特征函数代码数据单元和该第一运动特征值数据单元来执行一第二计算以产生一第二辨识值,判断该第二辨识值是否属于该第三和该第四辨识值区域的其中之一,并藉此辨识该第一运动类型;
该候选参考信号代码数据单元更包含代表至少一第二候选参考信号的至少一第二候选参考信号代码,其中:
该第二候选参考信号代码代表源自该运动参数信号结构的该第二候选参考信号;以及
该第一候选参考信号和该至少一第二候选参考信号组成一候选参考信号组合;
该处理单元基于该运动参数信号结构和该至少一第二候选参考信号代码来确定该至少一第二候选参考信号,并基于该至少一第二候选参考信号来从该运动参数信号结构中获得对应于该至少一第二候选参考信号的至少一第二运动特征值数据单元;以及
当该处理单元处理该第一运动特征值数据单元时,该处理单元处理该至少一第二运动特征值数据单元以判断该候选参考信号组合是否包含该有效参考信号。
5.一种运动辨识装置,包含:
一信号产生单元,因应一身体运动而产生一运动参数信号结构,其中该身体运动于一使用者身体上的一特定位置发生,并属于一第一运动类型;以及
一处理单元,基于该运动参数信号结构来辨识该特定位置以确定用于辨识该第一运动类型的一有效参考信号。
6.如权利要求5所述的运动辨识装置,被配置以具有一定向、一重力方向、和用于确定该定向的一附体坐标系统,并被配戴于该特定位置,其中:
该特定位置是选择自在该使用者身体上的复数不同位置;
该信号产生单元包含一感测单元、和耦合于该感测单元的一转换单元;
该感测单元因应该身体运动而产生一感测信号,并包含:
一加速度计,向该转换单元提供一加速度计信号;以及
一陀螺仪,向该转换单元提供一陀螺仪信号;
该转换单元因应该感测信号而产生该运动参数信号结构,其中该运动参数信号结构包含该加速度计信号和该陀螺仪信号的一融合信号;
该处理单元耦合于该信号产生单元;
该第一运动类型是选择自复数运动类型;
该复数运动类型是相关于该特定位置而预定的,并分别具有相关于该附体坐标系统的复数主运动轴方向,其中该复数主运动轴方向被预先检测以产生与该复数主运动轴方向分别对应的复数主运动轴方向数据单元;
该运动参数信号结构是相关于该附体坐标系统而产生;
在该定向是指向相关于该重力方向的一预定方向的状态中,该处理单元基于该运动参数信号结构来产生代表该特定位置的一特定位置代码,并藉此辨识该特定位置;
该处理单元基于该特定位置代码来获得一辨识参考数据单元,其中:
该辨识参考数据单元是基于该复数主运动轴方向数据单元而预定的,并包含一候选参考信号代码、和对应于该候选参考信号代码的一运动类型指示符;
该候选参考信号代码代表源自该运动参数信号结构的一候选参考信号;以及
该运动类型指示符指示一无效运动类型和一第二运动类型的其中之一,该第二运动类型包含于该复数运动类型中;以及
该处理单元基于该运动参数信号结构和该候选参考信号代码来确定该候选参考信号。
7.如权利要求6所述的运动辨识装置,其中:
该身体运动包含一第一运动部分、和相邻于该第一运动部分的一第二运动部分;
该第一和该第二运动部分分别形成一第一运动循环、和相邻于该第一运动循环的一第二运动循环;
该处理单元基于该候选参考信号来从该运动参数信号结构中获得一运动特征值数据单元,其中该运动特征值数据单元包含与该第一和该第二运动部分分别对应的一第一运动特征值数据单元部分和一第二运动特征值数据单元部分;
该处理单元基于该第一和该第二运动特征值数据单元部分来产生一差异数据单元;
该处理单元判断该差异数据单元是否满足用于一周期运动起始判断的一第一特定条件、以做出一第一判断结果;
当该第一判断结果为肯定时,该处理单元辨识出该有效参考信号是该候选参考信号,并基于该候选参考信号代码来判断该运动类型指示符是否指示该复数运动类型的其中之一、以做出一第二判断结果;
当该第二判断结果为肯定时,该处理单元基于该运动类型指示符来辨识出该第一运动类型是该第二运动类型,并获得代表该第一运动类型的一运动类型代码;
该第二运动部分晚于该第一运动部分;
该运动特征值数据单元包含复数特定运动特征值;
该处理单元预先提供一特征函数代码数据单元,其中:
该特征函数代码数据单元基于该复数特定运动特征值之间的一关系而被表示,并相关于该候选参考信号代码、一第一辨识值区域、和相邻于该第一辨识值区域的一第二辨识值区域;以及
该第一和该第二辨识值区域分别指示一第三运动类型和一第四运动类型,该第三和该第四运动类型皆包含于该复数运动类型中;以及
当该第二判断结果为否定时,该处理单元基于该特征函数代码数据单元和该运动特征值数据单元来执行一计算以产生一辨识值,确定该辨识值属于在该第一和该第二辨识值区域中的一有效辨识值区域,辨识出该第一运动类型是由该有效辨识值区域所指示的一有效运动类型,并获得对应于该有效辨识值区域的该运动类型代码。
8.一种运动辨识方法,包含下列步骤:
因应一第一身体运动而产生一运动参数信号结构,其中该第一身体运动于一使用者身体上的一特定位置发生,并属于一第一运动类型;以及
基于该运动参数信号结构来辨识该特定位置以确定用于辨识该第一运动类型的一有效参考信号。
9.如权利要求8所述的运动辨识方法,更包含提供一运动辨识装置的步骤,其中:
该运动辨识装置被配置以具有一定向、一重力方向、和用于确定该定向的一附体坐标系统,并被配戴于该特定位置;
该第一运动类型是选择自复数运动类型;
该复数运动类型是相关于该特定位置而预定的,并分别具有相关于该附体坐标系统的复数主运动轴方向,其中该复数主运动轴方向被预先检测以产生与该复数主运动轴方向分别对应的复数主运动轴方向数据单元;以及
该运动辨识方法更包含下列步骤:
在该定向是指向相关于该重力方向的一预定方向的状态中,基于该运动参数信号结构来产生代表该特定位置的一特定位置代码,并藉此辨识该特定位置;
基于该特定位置代码来获得一辨识参考数据单元,其中:
该辨识参考数据单元是基于该复数主运动轴方向数据单元而预定的,并包含一候选参考信号代码数据单元和一运动类型指示符数据单元;
该候选参考信号代码数据单元包含一第一候选参考信号代码,该第一候选参考信号代码代表源自该运动参数信号结构的一第一候选参考信号;
该运动类型指示符数据单元包含对应于该第一候选参考信号代码的一运动类型指示符;以及
该运动类型指示符指示一无效运动类型和一第二运动类型的其中之一,该第二运动类型包含于该复数运动类型中;以及
基于该运动参数信号结构和该第一候选参考信号代码来确定该第一候选参考信号。
10.如权利要求9所述的运动辨识方法,其中:
该第一身体运动属于该第一运动类型的一片段动作;
该特定位置是选择自在该使用者身体上的复数不同位置;
因应该第一身体运动而产生该运动参数信号结构的该步骤包含下列子步骤:
因应该第一身体运动而产生相关于该附体坐标系统的一感测信号,其中该感测信号包含一加速度计信号和一陀螺仪信号;以及
处理该感测信号以产生该运动参数信号结构,其中该运动参数信号结构包含该加速度计信号和该陀螺仪信号的一融合信号;
该预定方向基于该特定位置而被确定;
该预定方向和该重力方向之间具有一第一角度;
该融合信号是与该第一角度相关之一估计角度的信号;以及
产生该特定位置代码的该步骤包含下列子步骤:
在该状态中,判断一触发信号是否被检测到、以做出一判断结果;以及
当该判断结果为肯定时,基于该估计角度来产生该特定位置代码。
11.如权利要求9所述的运动辨识方法,其中:
该运动参数信号结构包含复数运动参数信号;
该第一身体运动包含一第一运动部分、和相邻于该第一运动部分的一第二运动部分;
该第一和该第二运动部分分别形成一第一运动循环、和相邻于该第一运动循环的一第二运动循环;
该运动参数信号结构包含与该第一和该第二运动部分分别对应的一第一运动参数信号结构部分和一第二运动参数信号结构部分;
该第一候选参考信号包含与该第一运动部分和该第二运动部分分别对应的一第一候选参考信号部分和一第二候选参考信号部分;
该辨识参考数据单元更包含一代表性信号代码,该代表性信号代码代表包含于该复数运动参数信号中的一代表性信号;
该运动辨识方法更包含下列步骤:
基于该第一候选参考信号来从该运动参数信号结构中获得一第一运动特征值数据单元,其中:
该第一运动特征值数据单元包含与该第一和该第二运动部分分别对应的一第一运动特征值数据单元部分和一第二运动特征值数据单元部分;以及
获得该第一运动特征值数据单元的该步骤包含下列子步骤:
基于该第一候选参考信号部分来从该第一运动参数信号结构部分中获得该第一运动特征值数据单元部分;以及
基于该第二候选参考信号部分来从该第二运动参数信号结构部分中获得该第二运动特征值数据单元部分;
基于该第一和该第二运动特征值数据单元部分来产生一差异数据单元;
判断该差异数据单元是否满足用于一周期运动起始判断的一第一特定条件、以做出一第一判断结果;
当该第一判断结果为肯定时,辨识出该有效参考信号是该第一候选参考信号,确定该第一身体运动满足一预定周期运动起始条件,并基于该第一候选参考信号代码来判断该运动类型指示符是否指示该复数运动类型的其中之一、以做出一第二判断结果;以及
当该第二判断结果为肯定时,基于该运动类型指示符来辨识出该第一运动类型是该第二运动类型,并获得代表该第一运动类型的一运动类型代码;
产生该差异数据单元的该步骤包含下列子步骤:
藉由比较该第一和该第二运动特征值数据单元部分来获得在该第一和该第二运动特征值数据单元部分之间的一代表性极值偏差;
基于该运动参数信号结构和该代表性信号代码来确定该代表性信号,其中:
该第一运动特征值数据单元部分包含对应于该代表性信号的一第一运动特征值数据单元子部分,其中该第一运动特征值数据单元子部分具有一第一极大值、一第一极小值、和在该第一极大值和该第一极小值之间的一第一差异;以及
该第二运动特征值数据单元部分包含对应于该代表性信号的一第二运动特征值数据单元子部分,其中该第二运动特征值数据单元子部分具有一第二极大值、一第二极小值、和在该第二极大值和该第二极小值之间的一第二差异;以及
从该第一和该第二差异中获得一代表性值差异,其中该差异数据单元包含该代表性极值偏差和该代表性值差异;
该第一特定条件包含一第一子条件和一第二子条件;
该第一子条件是该代表性极值偏差落在一第一预定值范围内;
该第二子条件是该代表性值差异落在一第二预定值范围内;
该第二运动部分晚于该第一运动部分;
该第一运动特征值数据单元包含复数特定运动特征值;
该运动辨识方法更包含下列步骤:
藉由感测发生于该特定位置的复数身体运动来预先提供一第一特征函数代码数据单元,其中:
该第一特征函数代码数据单元与该第一候选参考信号代码和一第一复数辨识值区域相关;
该第一特征函数代码数据单元被采用以指示该第一复数辨识值区域的其中之一个;
该第一复数辨识值区域包含一第一辨识值区域、相邻于该第一辨识值区域的一第二辨识值区域、及在该第一和该第二辨识值区域之间的一第一信赖值区域;
该第一和该第二辨识值区域分别指示一第三运动类型和一第四运动类型,该第三和该第四运动类型皆包含于该复数运动类型中;
该复数身体运动被分割成复数运动群组,该复数运动群组分别属于该复数运动类型;以及
该第一特征函数代码数据单元代表一运动类型切割函数,并基于该复数特定运动特征值之间的一关系而被表示,其中该运动类型切割函数被采用以指示该第一复数辨识值区域的其中之该一个;
当该第二判断结果为否定时,基于该第一特征函数代码数据单元和该第一运动特征值数据单元来执行一第一计算以产生一第一辨识值,并判断该第一辨识值是否属于该第一和该第二辨识值区域的其中之一、以做出一第三判断结果;
当该第三判断结果为肯定时,确定该第一辨识值属于在该第一和该第二辨识值区域中的一有效辨识值区域,辨识出该第一运动类型是由该有效辨识值区域所指示的一有效运动类型,并获得对应于该有效辨识值区域的该运动类型代码;
基于该运动类型代码来产生相关于该第一身体运动的运动测量信息;
预先提供与该第一候选参考信号代码和一第二复数辨识值区域相关的一第二特征函数代码数据单元,其中:
该第二特征函数代码数据单元不同于该第一特征函数代码数据单元,并被采用以指示该第二复数辨识值区域的其中之一;
该第二复数辨识值区域包含一第三辨识值区域、相邻于该第三辨识值区域的一第四辨识值区域、及在该第三和该第四辨识值区域之间的一第二信赖值区域;
该第三和该第四辨识值区域分别指示一第五运动类型和一第六运动类型,该第五和该第六运动类型皆包含于该复数运动类型中;以及
在一第二特定条件中,该第三和该第四辨识值区域的其中之一与该第一和该第二辨识值区域的其中之一至少部分地重迭;以及
当该第三判断结果为否定时,基于该第二特征函数代码数据单元和该第一运动特征值数据单元来执行一第二计算以产生一第二辨识值,判断该第二辨识值是否属于该第三和该第四辨识值区域的其中之一,并藉此辨识该第一运动类型;
该候选参考信号代码数据单元更包含代表至少一第二候选参考信号的至少一第二候选参考信号代码,其中:
该第二候选参考信号代码代表源自该运动参数信号结构的该第二候选参考信号;以及
该第一候选参考信号和该至少一第二候选参考信号组成一候选参考信号组合;以及
该运动辨识方法更包含下列步骤:
基于该运动参数信号结构和该至少一第二候选参考信号代码来确定该至少一第二候选参考信号;
基于该至少一第二候选参考信号来从该运动参数信号结构中获得对应于该至少一第二候选参考信号的至少一第二运动特征值数据单元;以及
当该第一运动特征值数据单元被处理时,处理该至少一第二运动特征值数据单元以判断该候选参考信号组合是否包含该有效参考信号。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11892286B2 (en) 2013-09-17 2024-02-06 Medibotics Llc Motion recognition clothing [TM] with an electroconductive mesh
US11071498B2 (en) 2013-09-17 2021-07-27 Medibotics Llc Smart clothing with inertial, strain, and electromyographic sensors for human motion capture
US11304628B2 (en) 2013-09-17 2022-04-19 Medibotics Llc Smart clothing with dual inertial sensors and dual stretch sensors for human motion capture
CN109635617A (zh) * 2017-10-09 2019-04-16 富士通株式会社 动作状态的识别方法、装置和电子设备
US11373452B2 (en) * 2018-08-07 2022-06-28 Georgetown University Multidimensional analysis of gait in rodent
EP3714786A1 (en) * 2019-03-29 2020-09-30 Sword Health, S.A. Method and system for tracking movement of a person with wearable sensors
CN111803903A (zh) * 2019-04-10 2020-10-23 深圳先进技术研究院 一种健身动作识别方法、系统及电子设备
US20210394020A1 (en) * 2020-06-17 2021-12-23 FitForm Technologies Inc. Tracking three-dimensional motion during an activity
CN112870641B (zh) * 2021-01-20 2021-11-19 岭南师范学院 基于物联网的仰卧起坐运动信息管理系统及其检测方法
CN113138679A (zh) * 2021-04-01 2021-07-20 出门问问信息科技有限公司 一种六轴传感信号的处理方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030208335A1 (en) * 1996-07-03 2003-11-06 Hitachi, Ltd. Method, apparatus and system for recognizing actions
JP2004184351A (ja) * 2002-12-06 2004-07-02 Toshiba Corp 動作情報計測システムおよび動作情報計測方法
CN1877340A (zh) * 2005-06-09 2006-12-13 索尼株式会社 活动识别设备、方法、以及程序
CN102184549A (zh) * 2011-04-29 2011-09-14 韩铮 一种运动参数确定方法、装置和运动辅助设备
US20120194976A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-02 Golko Albert J Wrist-Worn Electronic Device and Methods Therefor
US20140336947A1 (en) * 2011-12-15 2014-11-13 Fabian Walke Method and device for mobile training data acquisition and analysis of strength training

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3570163B2 (ja) * 1996-07-03 2004-09-29 株式会社日立製作所 動作及び行動の認識方法及び装置及びシステム
US7827000B2 (en) * 2006-03-03 2010-11-02 Garmin Switzerland Gmbh Method and apparatus for estimating a motion parameter
US9137309B2 (en) 2006-05-22 2015-09-15 Apple Inc. Calibration techniques for activity sensing devices
US8260384B2 (en) 2006-09-05 2012-09-04 Symbol Technologies, Inc. Wearable mobile computing system
JP2012502342A (ja) * 2008-09-10 2012-01-26 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 離床警報システム
US8738118B2 (en) * 2009-05-20 2014-05-27 Sotera Wireless, Inc. Cable system for generating signals for detecting motion and measuring vital signs
DE102009027365A1 (de) * 2009-07-01 2011-01-05 Robert Bosch Gmbh Bewegungssensor und System zur Erfassung eines Bewegungsprofils
JP5467267B2 (ja) * 2010-03-05 2014-04-09 国立大学法人大阪大学 機器制御装置、機器システム、機器制御方法、機器制御プログラム、および記録媒体
US9176530B2 (en) 2011-08-17 2015-11-03 Apple Inc. Bi-stable spring with flexible display
US9891718B2 (en) * 2015-04-22 2018-02-13 Medibotics Llc Devices for measuring finger motion and recognizing hand gestures
US9582072B2 (en) * 2013-09-17 2017-02-28 Medibotics Llc Motion recognition clothing [TM] with flexible electromagnetic, light, or sonic energy pathways
JP5940944B2 (ja) * 2012-09-14 2016-06-29 日本電信電話株式会社 視聴状況判定装置、識別器構築装置、視聴状況判定方法、識別器構築方法およびプログラム
US9311382B2 (en) 2012-12-14 2016-04-12 Apple Inc. Method and apparatus for personal characterization data collection using sensors
US9174084B2 (en) * 2013-03-05 2015-11-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Automatic exercise segmentation and recognition
US20150164377A1 (en) * 2013-03-13 2015-06-18 Vaidhi Nathan System and method of body motion analytics recognition and alerting
US9782104B2 (en) * 2014-03-26 2017-10-10 GestureLogic Inc. Systems, methods and devices for acquiring and processing physiological signals

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030208335A1 (en) * 1996-07-03 2003-11-06 Hitachi, Ltd. Method, apparatus and system for recognizing actions
JP2004184351A (ja) * 2002-12-06 2004-07-02 Toshiba Corp 動作情報計測システムおよび動作情報計測方法
CN1877340A (zh) * 2005-06-09 2006-12-13 索尼株式会社 活动识别设备、方法、以及程序
US20120194976A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-02 Golko Albert J Wrist-Worn Electronic Device and Methods Therefor
CN102184549A (zh) * 2011-04-29 2011-09-14 韩铮 一种运动参数确定方法、装置和运动辅助设备
US20140336947A1 (en) * 2011-12-15 2014-11-13 Fabian Walke Method and device for mobile training data acquisition and analysis of strength training

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Publication number Publication date
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