CN108014483A - 动作评估方法与系统 - Google Patents

Abstract

一种动作评估方法与系统。该动作评估方法包括以下步骤。获得至少一肢体角度。依据该肢体角度，分析一肢体正确度。获得一身体重心。依据该身体重心，分析一平衡正确度。至少依据该肢体正确度及该平衡正确度，以一肢体权重及一平衡权重计算一动作指标。

Description

动作评估方法与系统

技术领域

本公开涉及一种动作评估方法与系统，尤其涉及一种可用于肢体运动姿势的动作评估方法与系统。

背景技术

适当的运动能够保持身心健康，并且运动也能够帮助伤患进行复健。然而，运动必须按照正确的姿势进行操作才能够达到预定的效果。并且，不正确的姿势反而会造成身体的伤害。

为了校正运动姿势，人们会藉由运动教练或复健师的指导来即时提醒运动姿势的操作。然而，当运动教练或复健师不在身边时，就无法正确的运动，使得运动效果大打折扣。

发明内容

本公开有关于一种动作评估方法与系统。

根据本公开的一实施例，提出一种动作评估方法。动作评估方法包括以下步骤。获得至少一肢体角度。依据该肢体角度，分析一肢体正确度。获得一身体重心。依据该身体重心，分析一平衡正确度。至少依据该肢体正确度及该平衡正确度，以一肢体权重及一平衡权重计算一动作指标。

根据本公开的另一实施例，提出一种动作评估系统。动作评估系统包括一角度运算单元、一肢体分析单元、一重心运算单元、一平衡分析单元及一指标计算单元。角度运算单元用以获得至少一肢体角度。肢体分析单元用以依据该肢体角度，分析一肢体正确度。重心运算单元用以获得一身体重心。平衡分析单元，用以依据该身体重心，分析一平衡正确度。指标计算单元用以至少依据该肢体正确度及该平衡正确度，以一肢体权重及一平衡权重计算一动作指标。

为了对本公开的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

图1绘示根据一实施例的动作评估系统的示意图。

图2绘示根据一实施例的动作评估方法的流程图。

图3绘示一待测者进行深蹲运动的肢体示意图。

图4绘示待测者进行深蹲运动的脚底压力分布图。

图5绘示一待测者进行仰卧推举运动的肢体示意图。

图6绘示待测者进行仰卧推举运动的背部压力分布图。

图7绘示根据另一实施例的动作评估系统的示意图。

图8绘示根据另一实施例的动作评估方法的流程图。

图9绘示一待测者进行深蹲运动的肢体的连续变化图。

图10绘示待测者进行深蹲运动的脚底压力分布的连续变化图。

图11示例性说明各种情况的动作建议。

【符号说明】

100、200：动作评估系统

110：动作选择单元

120：角度运算单元

130：肢体分析单元

140：重心运算单元

150：平衡分析单元

160：数据库

170：指标计算单元

180：建议单元

190：耗能计算单元

260：时序分析单元

A11、A12、A13：肢体角度

A11’、A12’：肢体角度建议范围

B1：后部分

C1、C2、C3、C4、C5、C6：情况

CM1、CM2：动作建议

EG1、EG2：估计耗能

F1：前部分

FR：标准方框

Ga1、Ga2：肢体正确度

Gb1、Gb2：平衡正确度

Gt1：时序正确度

IX1、IX2：动作指标

L1：左部分

P1、P2、P3：动作分期

R1：右部分

RP1：时间比例

RP1’：时间比例建议范围

RT1：前后比例

RT1’：前后比例建议范围

RT2：左右比例

RT2’：左右比例建议范围

S101～S104、S107～S109、S201～S204、S207～S209：步骤

W11、W13：身体重心

Wa：肢体权重

Wb：平衡权重

Wt：时序权重

具体实施方式

请参照图1，其绘示根据一实施例的动作评估系统100的示意图。动作评估系统100可以即时地对运动姿势进行评估，以提供建议或警示。如此一来，即使没有运动教练或复健师在身旁，也能够做出正确并安全的运动姿势。

动作评估系统100包括一动作选择单元110、一角度运算单元120、一肢体分析单元130、一重心运算单元140、一平衡分析单元150、一数据库160、一指标计算单元170、一建议单元180及一耗能计算单元190。动作选择单元110用以供待测者选择所欲进行的运动。角度运算单元120及重心运算单元140用以针对待测者进行动作特征的提取。角度运算单元120例如是一红外线摄影机、一陀螺仪或一超声波传感器。重心运算单元140例如是一弹簧压力传感器、一气压传感器或一压电元件。

肢体分析单元130及平衡分析单元150则进一步依据运动标准数据来比对待测者的动作的正确性。指标计算单元170则是计算出综合性的指标。肢体分析单元130、平衡分析单元150及指标计算单元170例如是一芯片、一电路板、一电路或存储数组程序代码的计算机可读取记录介质。

建议单元180则是用以提供建议。建议单元180例如是一扬声器、一显示器或一警示灯。耗能计算单元190则是用以计算待测者所消耗的能量。耗能计算单元190例如是一芯片、一电路板、一电路或存储数组程序代码的计算机可读取记录介质。

以下更搭配一流程图详细说明上述各元件的运作。请参照图2，其绘示根据一实施例的动作评估方法的流程图。首先，待测者可以藉由动作选择单元110选择其所欲进行的运动，例如是深蹲运动、仰卧推举运动等。请参照图3及表一，图3绘示一待测者进行深蹲运动的肢体示意图。在步骤S101中，角度运算单元120获得至少一肢体角度A11、A12。在此步骤中，角度运算单元120可以藉由深度传感器、陀螺仪等装置获得肢体角度A11、A12。肢体角度A11为背躯干与地面的垂直线的夹角，肢体角度A12为大腿肢段与地面的垂直线的夹角。在另一实施例中，也可仅计算一个肢体角度，且肢体角度也可为某一肢体与地面的夹角，或者是两肢体间的夹角。

表一

接着，在步骤S102中，肢体分析单元130依据肢体角度A11、A12，分析肢体正确度Ga1、Ga2。在此步骤中，动作选择单元110依据待测者所选择的运动，自数据库160取出肢体角度建议范围A11’(例如是50-70度)及肢体角度建议范围A12’(例如是80-100度)。肢体分析单元130比对肢体角度A11、A12是否落于肢体角度建议范围A11’、A12’内。当肢体角度A11、A12落于肢体角度建议范围A11’、A12’内，则肢体正确度Ga1、Ga2为100分；当肢体角度A11、A12超出肢体角度建议范围A11’、A12’，则依据超出程度递减肢体正确度Ga1、Ga2。

然后，请参照图4及表二，图4绘示待测者进行深蹲运动的脚底压力分布图。在步骤S103中，如图4所示，重心运算单元140获得一身体重心W11。在此步骤中，重心运算单元140可以藉由弹簧压力传感器、气压传感器或压电元件计算出待测者身体重心W11的坐标。

表二

接着，在步骤S104中，平衡分析单元150依据身体重心W11，分析平衡正确度Gb1、Gb2。在此步骤中，平衡分析单元150分析身体重心W11在标准方框FR内的相对位置。举例来说，平衡分析单元150计算以身体重心W11划分之前部分F1与后部分B1之前后比例RT1，并计算以身体重心W11划分之左部分L1与右部分R1的左右比例RT2。在此步骤中，动作选择单元110依据待测者所选择的运动，自数据库160取出前后比例建议范围RT1’(例如是0.8-1.2)及左右比例建议范围RT2’(例如是0.8-1.2)。平衡分析单元150比对前后比例RT1是否落于前后比例建议范围RT1’内。当前后比例RT1落于前后比例建议范围RT1’内，则平衡正确度Gb1为100分；当前后比例RT1超出前后比例建议范围RT1’，则依据超出程度递减平衡正确度Gb1。同理，平衡分析单元150比对左右比例RT2是否落于左右比例建议范围RT2’内。当左右比例RT2落于左右比例建议范围RT2’内，则平衡正确度Gb2为100分；当左右比例RT2超出左右比例建议范围RT2’，则依据超出程度递减平衡正确度Gb2。

然后，在步骤S107中，指标计算单元170依据肢体正确度Ga1、Ga2及平衡正确度Gb1、Gb2，以肢体权重Wa及平衡权重Wb计算一动作指标IX1。肢体权重Wa及平衡权重Wb的和是1。在此步骤中，动作选择单元110依据待测者所选择的运动，自数据库160取出肢体权重Wa及平衡权重Wb，并依据下式(1)计算出动作指标IX1。其中，肢体权重Wa及平衡权重Wb依据待测者的性别、年龄、或动作类型获得，不同的性别、年龄或动作类型，可以设定不同的肢体权重Wa及平衡权重Wb。

IX1＝Wa×Ga1+Wa×Ga2+Wb×Gb1+Wb×Gb2…………(1)

接着，在步骤S108中，建议单元180依据肢体正确度Ga1、Ga2和/或平衡正确度Gb1、Gb2，提供一动作建议CM1。举例来说，单纯只要确认姿势正确性时，建议单元180可以仅依据肢体正确度Ga1、Ga2，提供动作建议CM1。或者，单纯只要确认重心有没有晃动时，建议单元180可以仅依据平衡正确度Gb1、Gb2，提供动作建议CM1。或者，如果要确认运动施力与动作相关的准确性，则建议单元180同时依据肢体正确度Ga1、Ga2及平衡正确度Gb1、Gb2，提供动作建议CM1。动作建议CM1的内容例如是上述表一、表二所述的动作建议内容。

然后，在步骤S109中，耗能计算单元190依据肢体角度A11、A12及身体重心W11，计算一估计耗能EG1。

上述流程图的步骤顺序并不局限于图2所述的内容。举例来说，步骤S101及步骤S103可同时执行，步骤S102及步骤S104可同时执行，步骤S109可省略。

藉由上述实施例，当运动教练或复健师不在身边时，待测者仍然能够获得正确的运动指导，以进行有效且安全的自主运动或自主复健。

请参照图5及图6，图5绘示一待测者进行仰卧推举运动的肢体示意图，图6绘示待测者进行仰卧推举运动的背部压力分布图。以仰卧推举为例，角度运算单元120可以获得肢体角度A13。肢体角度A13为前臂肢段与地面的垂直线的夹角。藉由此肢体角度A13，即可进行计算以获得肢体正确度(未绘示)。重心运算单元140可以获得一身体重心W13。藉由此身体重心W13，即可进行计算以获得平衡正确度(未绘示)。

请参照图7，其绘示根据另一实施例的动作评估系统200的示意图。待测者在进行运动时，动作的变化时间点也必须正确，才能达到运动的效果。在另一实施例中，动作评估系统200更可进一步做连续性的时序分析，以针对运动动作的动态变化，提供建议或警示。运动评估系统200还包括一时序分析单元260。时序分析单元260用以比对待测者的动作变化的正确性。时序分析单元260例如是一芯片、一电路板、一电路或存储数组程序代码的计算机可读取记录介质。

请参照第8～10图，图8绘示根据另一实施例的动作评估方法的流程图，图9绘示一待测者进行深蹲运动的肢体的连续变化图，图10绘示待测者进行深蹲运动的脚底压力分布的连续变化图。步骤S201～S204类似于步骤S101～S104，在此不再重复叙述。以下自步骤S206开始说明。

待测者在进行深蹲运动时，可分为三个动作分期P1、P2、P3。动作分期P1为蹲下期，动作分期P2为深蹲维持期，动作分期P3为起身期。在步骤S206中，时序分析单元260依据肢体角度A11、A12的变化及身体重心W11的变化，获得数个动作分期P1、P2、P3，并用以依据此些动作分期P1、P2、P3，分析一时序正确度Gt1。举例来说，请参照表三，时序分析单元260分析动作分期P1占动作分期P1、P2、P3的总和的时间比例。在此步骤中，动作选择单元110依据待测者所选择的运动，自数据库160取出时间比例建议范围RP1’(例如是40-60％)。时序分析单元260比对时间比例RP1是否落于时间比例建议范围RP1’内。当时间比例RP1落于时间比例建议范围RP1’内，则时序正确度Gt1为100分；当时间比例RP1超出时间比例建议范围RP1’，则依据超出程度递减时序正确度Gt1。

表三

然后，在步骤S207中，指标计算单元170依据肢体正确度Ga1、Ga2、平衡正确度Gb1、Gb2及时序正确度Gt1，以肢体权重Wa、平衡权重Wb及时序权重Wt计算动作指标。在此步骤中，动作选择单元110依据待测者所选择的运动，自数据库160取出肢体权重Wa、平衡权重Wb及时序权重Wt，并依据下式(2)计算出动作指标IX2。肢体权重Wa、平衡权重Wb及时序权重Wt的和例如是1。其中，肢体权重Wa、平衡权重Wb及时序权重Wt依据待测者的性别、年龄、或动作类型获得，不同的性别、年龄或动作类型，可以设定不同的肢体权重Wa、平衡权重Wb及时序权重Wt。

IX2＝Wa×Ga1+Wa×Ga2+Wb×Gb1+Wb×Gb2+Wt×Gt1…(2)

接着，在步骤S208中，建议单元180依据肢体正确度Ga1、Ga2和/或平衡正确度Gb1、Gb2，及时序正确度Gt1，提供一动作建议CM2。举例来说，单纯只要确认姿势变化的正确性时，建议单元180可以仅依据肢体正确度Ga1、Ga2及时序正确度Gt1，提供动作建议CM2。或者，单纯只要确认重心依照运动顺序正确变化时，建议单元180可以仅依据平衡正确度Gb1、Gb2及时序正确度Gt1，提供动作建议CM2。或者，如果要确认运动过程中施力与动作相关的准确性，则建议单元180同时依据肢体正确度Ga1、Ga2、平衡正确度Gb1、Gb2及时序正确度Gt1，提供动作建议CM2。动作建议CM2的内容例如是上述表一、表二及表三所述的动作建议内容。

举例来说，请参照图11，其示例性说明各种情况的动作建议CM2。在情况C1中，动作分期P2的肢体角度A11落在肢体角度建议范围A11’内，肢体角度A12落在肢体角度建议范围A12’内，前后比例RT1落在前后比例建议范围RT1’内，左右比例RT2落在左右比例建议范围RT2’内，故情况C1的动作建议CM2通知待测者“动作正确”。

在情况C2中，动作分期P2的肢体角度A11低于肢体角度建议范围A11’，故情况C2的动作建议CM2通知待测者“背没挺直”。

在情况C3中，动作分期P2的肢体角度A12低于肢体角度建议范围A12’，故情况C3的动作建议CM2通知待测者“没蹲到深度”。

在情况C4中，动作分期P2的肢体角度A12低于肢体角度建议范围A12’，且前后比例RT1低于前后比例建议范围RT1’，故情况C4的动作建议CM2通知待测者“没蹲到深度且身体前倾”。

在情况C5中，动作分期P2的肢体角度A12低于肢体角度建议范围A12’，且动作分期P1过短造成时间比例RP1低于时间比例建议范围RP1’，故情况C5的动作建议CM2通知待测者“没蹲到深度且蹲下速度过快”。

在情况C6中，动作分期P2的肢体角度A12低于肢体角度建议范围A12’，前后比例RT1低于前后比例建议范围RT1’，左右比例RT2低于左右比例建议范围RT2’，且动作分期P1过长造成时间比例RP1高于时间比例建议范围RP1’，故情况C6的动作建议CM2通知待测者“没蹲到深度、前后不平衡、左右不平衡且蹲下速度过慢”。

然后，在步骤S209中，耗能计算单元190依据肢体角度A11、A12、身体重心W11及时间比例RP1，计算一估计耗能EG2。

藉由上述实施例，当运动教练或复健师不在身边时，待测者仍然能够获得正确的运动指导，以进行有效且安全的自主运动或自主复健。

综上所述，虽然本公开已以实施例公开如上，然其并非用以限定本公开。本公开所属技术领域的技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本公开的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (20)

1.一种动作评估方法，包括：

获得至少一肢体角度；

依据该肢体角度，分析肢体正确度；

获得身体重心；

依据该身体重心，分析平衡正确度；以及

至少依据该肢体正确度及该平衡正确度，以肢体权重及平衡权重计算动作指标。

2.如权利要求1所述的动作评估方法，其中该肢体权重及该平衡权重依据待测者的性别、年龄、或动作类型获得。

3.如权利要求1所述的动作评估方法，还包括：

依据该肢体正确度，提供动作建议。

4.如权利要求1所述的动作评估方法，还包括：

依据该平衡正确度，提供动作建议。

5.如权利要求1所述的动作评估方法，还包括：

至少依据该肢体角度及该身体重心，计算估计耗能。

6.如权利要求1所述的动作评估方法，还包括：

依据该肢体角度的变化及该身体重心的变化，获得多个动作分期；

依据这些动作分期，分析时序正确度。

7.如权利要求6所述的动作评估方法，其中在计算该动作指标的步骤中，依据该肢体正确度、该平衡正确度及该时序正确度，以该肢体权重、该平衡权重及时序权重计算该动作指标。

8.如权利要求7所述的动作评估方法，其中该肢体权重、该平衡权重及该时序权重的和为1。

9.如权利要求7所述的动作评估方法，其中该平衡权重大于该肢体权重，该肢体权重大于该时序权重。

10.如权利要求6所述的动作评估方法，还包括：

其中在计算该估计耗能的步骤中，依据该肢体角度、该身体重心及这些动作分期，计算该估计耗能。

11.一种动作评估系统，包括：

角度运算单元，用以获得至少一肢体角度；

肢体分析单元，用以依据该肢体角度，分析肢体正确度；

重心运算单元，用以获得身体重心；

平衡分析单元，用以依据该身体重心，分析平衡正确度；以及

指标计算单元，用以至少依据该肢体正确度及该平衡正确度，以肢体权重及平衡权重计算动作指标。

12.如权利要求11所述的动作评估系统，其中该肢体权重及该平衡权重依据待测者的性别、年龄、或动作类型获得。

13.如权利要求11所述的动作评估系统，还包括：

建议单元，用以依据该肢体正确度，提供动作建议。

14.如权利要求11所述的动作评估系统，还包括：

建议单元，用以依据该平衡正确度，提供动作建议。

15.如权利要求11所述的动作评估系统，还包括：

耗能计算单元，用以至少依据该肢体角度及该身体重心，计算估计耗能。

16.如权利要求11所述的动作评估系统，还包括：

时序分析单元，用以依据该肢体角度的变化及该身体重心的变化，获得多个动作分期，并用以依据这些动作分期，分析时序正确度。

17.如权利要求16所述的动作评估系统，其中该指标计算单元依据该肢体正确度、该平衡正确度及该时序正确度，以该肢体权重、该平衡权重及时序权重计算该动作指标。

18.如权利要求17所述的动作评估系统，其中该肢体权重、该平衡权重及该时序权重的和为1。

19.如权利要求17所述的动作评估系统，其中该平衡权重大于该肢体权重，该肢体权重大于该时序权重。

20.如权利要求16所述的动作评估系统，其中该耗能计算单元依据该肢体角度、该身体重心及这些动作分期，计算该估计耗能。