CN113303788A - 姿态检测系统与方法 - Google Patents

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Abstract

一种姿态检测系统与方法，设有一检测平台装置，是在平台本体顶部形成一透明平面，于该透明平面周围设有一光源，于该透明平面的正下方设有一以其顶部的滑块设置一向上摄影的足底镜头模块的电动滑轨，在该透明平面旁设有用于控制电动滑轨的滑块跟人的测距传感器，当受测者走过该透明平面时，该测距传感器检测该待测人员的距离并控制该滑块跟人，使该足底镜头模块拍摄足底踩踏于该透明平面的影像并传输至一主机进行实时步态分析，产生一足底压力分布图，最后可将分析结果显示于软件接口或储存为一结果分析电子文件，检测的过程中受测者不需要穿戴传感器，不会有传感器损耗的问题且检测过程受测者感觉更为舒适。

Description

姿态检测系统与方法
技术领域
本发明涉及一种影像检测与分析的装置，尤其涉及一种姿态检测系统与方法。
背景技术
现有的技术中，若需要量测受测者的步行姿态，例如步态周期、膝盖弯曲角度或足底压力分布的信息时，主要是于受测者身上配戴直接量测关节活动角度或足底压力的传感器，诸如六轴、九轴、压力感测等传感器来分析步态，取得步态周期、关节弯曲角度、足底压力分步等信息。
上述于受测者身上配戴传感器的步态量测方式，虽能量测到受测者步行姿态的结果，但由于检测时各传感器需要穿戴在受测者的关节上与脚上，使用的过程除了会使传感器发生损耗，让传感器的使用寿命减短，以及传感器耗电需要常充电以外，检测过程中需要于关节处穿戴系绑传感器的使用方式，也容易让受测者感受到不舒适。
发明内容
由于现有检测步行的系统需要在受测者的关节穿戴传感器，因此造成传感器使用寿命减损以及受测者不舒适的缺点。为此，本发明以跟人的摄影模块配合图像处理的装置，达到检测姿态时无须穿戴传感器因此检测过程更为舒适的功效。
为达到上述发明目的，本发明提供一种姿态检测系统，包括一检测平台装置与一接收该检测平台装置感测的影像而进行实时步态分析的主机，其中：
该检测平台装置设有一平台本体、一跟人装置、一光源以及一足底镜头模块，于该平台本体的顶部形成一沿直线方向延伸的透明平面，该跟人装置在该透明平面的正下方设有一沿直线延伸的电动滑轨，于该电动滑轨的顶部设有一滑块，设有一电连接该电动滑轨的马达控制器，于该马达控制器电连接一测距传感器，该测距传感器位于该透明平面旁并且位于该透明平面的延伸方向上，该光源设于该透明平面周围朝该透明平台照明，该足底镜头模块安装在该滑块而向上朝该透明平面摄影，该测距传感器朝向该透明平面上方的空间进行距离的感测，并通过该马达控制器驱动该滑块沿该电动滑轨跟人移动；
该主机安装一检测软件，该检测软件接收该足底镜头模块拍摄的影像进行实时的图像处理，产生一足底压力分布图。
进一步，本发明该平台本体是内部镂空的平台，于该滑块结合一延伸臂，该延伸臂的延伸方向垂直于该电动滑轨的延伸方向，于该延伸臂的末端结合一朝上延伸的直杆，于该直杆高于该透明平面的部分结合一侧边镜头模块，该侧边镜头模块向内朝该透明平面的上方摄影，该检测软件接收该侧边镜头模块拍摄的影像进行实时的图像处理，可产生一膝关节角度。
更进一步，本发明于该地板位于该透明平面的一端旁竖立一支架，该支架可为一个或两个，所述测距传感器结合于该支架，并且于该支架高于该透明平面的位置结合一短边镜头模块，该测距传感器与该短边镜头模块可结合于同一支架或分别结合于不同支架，该短边镜头模块沿该透明平面的延伸方向朝向该透明平面上方摄影，该检测软件接收该短边镜头模块拍摄的影像进行实时的图像处理，产生一肩膀歪斜角度，进一步也可计算身体歪斜、头部晃动等信息。
较佳的，本发明将该检测软件处理的影像，该足底压力分布图、该膝关节角度以及该肩膀歪斜角度显示于一软件接口上，并且选择性地将该检测软件处理的影像、该足底压力分布图、该膝关节角度以及该肩膀歪斜角度于该主机储存为一结果分析电子文件。
本发明使用时是让一受测者沿一直线走过该平台本体顶部的透明平面，该受测者走过该透明平面的过程中，该测距传感器会感测该受测者的距离，使该马达控制器驱动该滑块沿该电动滑轨跟人移动，使该足底镜头模块随时间变化地拍摄该受测者踩踏于该透明平面的足底影像，使该检测软件接收该足底镜头模块拍摄的影像进行实时的图像处理，产生一足底压力分布图；本发明进一步设有的该侧边镜头模块，则是能在上述受测者走过该透明平面的过程中拍摄该受测者的侧面影像，使该检测软件接收该侧边镜头模块拍摄的影像进行实时的图像处理，可产生膝关节角度。
本发明的功效在于，由于本发明的足底镜头模块会跟人移动(进一步设有的该侧边镜头模块也会跟人移动)，能不断拍摄受测者行走时脚底踩踏在透明平面的影像供图像处理的用途，并且检测的过程中受测者不需要穿戴传感器，不会有传感器损耗的问题且检测过程受测者感觉更为舒适。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的立体图；
图2是本发明较佳实施例的前视图；
图3是本发明较佳实施例的俯视图；
图4是本发明较佳实施例软件接口的示意图；
图5是本发明较佳实施例结果分析电子文件的示意图；
图6是本发明较佳实施例的使用实施的动作示意图；
图7是本发明较佳实施例处理足底影像的步骤流程图；
图8是本发明较佳实施例处理侧面影像的步骤流程图；
图9是本发明较佳实施例处理正/背面影像的步骤流程图。
符号说明：
10检测平台装置 11平台本体
111透明平面 112长穿孔
113阶梯 114栏杆
12跟人装置 121电动滑轨
1211滑块 122马达控制器
123支架 124测距传感器
13光源 14足底镜头模块
141镜头模块 15侧边镜头模块
151延伸臂 152直杆
16短边镜头模块 20主机
21检测软件 23软件接口
24结果分析电子文件 30足底压力分布图
31膝关节角度 32肩膀歪斜角度
40受测者 A地面
B标记物
具体实施方式
为能详细了解本发明的技术特征及实用功效，并可依照说明书的内容来实施，进一步以如图式所示的较佳实施例，详细说明如下。
请参看图1至图4所示的本发明较佳实施例，本发明提供一种用于对受测者进行姿态检测的姿态检测系统，包括使用时设置于地面A的一检测平台装置10，以及一接收该检测平台装置10感测的影像而进行实时步态分析的主机20，其中：
该检测平台装置10设有一平台本体11、一跟人装置12、一光源13、一足底镜头模块14、一侧边镜头模块15以及一短边镜头模块16，该平台本体11是内部镂空的矩形平台并且设置在该地面A上，于该平台本体11顶部的后侧形成一以直线方向左、右延伸的透明平面111，该透明平台111的长度可建立为50厘米至3米之间的范围，于该平台本体11的左侧边缘设有一阶梯113，于该平台本体11顶面的一侧设有一栏杆114。
该跟人装置12在该透明平面111的正下方设有一沿直线方向左、右延伸的电动滑轨121，该电动滑轨121设置于该地面A上，于该电动滑轨121的顶部以可受控制而沿该电动滑轨121滑动的型态设有一滑块1211，配合该电动滑轨121设有一马达控制器122，该马达控制器122与该电动滑轨121电连接，该马达控制器122可选择性地设置于该平台本体11的内部或外部，如本较佳实施例是将该马达控制器122设于该平台本体11外部的地面A上，并且位于该透明平面111的右端旁。
于该该平台本体11外部设有一支架123，该支架123竖立于该透明平面111的短边，可单独设立或者结合在马达控制器122上；于该支架123结合一测距传感器124，该测距传感器124位于该透明平面111的延伸方向上，朝向该透明平面111上方的空间，也就是受测者会走动的空间进行距离的感测，由此将距离的数据给予电连接的马达控制器122，或将距离的数据给予电连接的主机20再控制马达控制器122的方式，使该马达控制器122驱动该滑块1211沿该电动滑轨121跟人移动。
该光源13设于该透明平面111的周围朝该透明平面111照明，如本较佳实施例中该光源13是结合在该透明平面111边缘的灯条向该透明平面111的方向打光，该足底镜头模块14安装在该滑块1211而向上朝该透明平面111的方向摄影，该足底镜头模块14可包括一个以上的镜头模块141，如本发明较佳实施例该足底镜头模块14包括两个沿该透明平面111两侧短边延伸方向间隔设置的镜头模块141。
配合该侧边镜头模块15于该滑块结合一延伸臂151，该延伸臂151的延伸方向垂直于该电动滑轨121的延伸方向，于该延伸臂151的末端结合一朝上延伸的直杆152，该侧边镜头模块15结合于该直杆152高于该透明平面111的部分，该侧边镜头模块15向内以水平的拍摄角度朝该透明平面111的上方摄影，该侧边镜头模块15的高度约为受测者膝盖的高度。
该短边镜头模块16结合于该支架123，并且该测距传感器124的位置高度高于该短边镜头模块16的位置高度，该短边镜头模块16沿该透明平面111的延伸方向朝向该透明平面111上方摄影。
该主机20于内部安装一执行姿态检测方法的检测软件21，该检测软件21接收该足底镜头模块14、该侧边镜头模块15以及该短边镜头模块16拍摄的影像进行实时的图像处理，对应该足底镜头模块14、该侧边镜头模块15以及该短边镜头模块16的影像，进行足底图像处理、侧面图像处理以及正/背面图像处理，如图4所示，产生一足底压力分布图30、一膝关节角度31以及一肩膀歪斜角度32的数据，将该足底压力分布图30、该膝关节角度31以及该肩膀歪斜角度32的数据与处理的影像一同显示在一软件接口23上；并且可选择性地将该检测软件21处理的影像，也就是该足底镜头模块14、该侧边镜头模块15以及该短边镜头模块16拍摄的影像，以及该足底压力分布图、该膝关节角度以及该肩膀歪斜角度的数据，如图5所示，于该主机20储存为一结果分析电子文件24。
请参看图1及图6所示，当受测者40于本发明较佳实施例的姿态检测系统进行姿态检测时，先在该受测者40的两肩、腰部、膝关节与脚踝分别以黏贴或穿戴的方式设置一标记物B，如本较佳实施例各标记物B分别是粉红与橘色布块，根据受测者40衣服颜色，可以变更标记物B的颜色，接着让该受测者40沿一直线走过该平台本体11顶部的透明平面111，该受测者40走过该透明平面111的过程中，该测距传感器124会感测该受测者40的距离，使该马达控制器122驱动该滑块1211沿该电动滑轨121跟人移动，使该足底镜头模块14随时间变化地拍摄该受测者40踩踏于该透明平面111的足底影像，使该侧边镜头模块15随时间变化地拍摄该受测者40侧面影像，也使该短边镜头模块16随时间变化地拍摄该受测者40的正/背面影像。
该检测软件21处理该足底镜头模块14拍摄的足底影像时，如图7的步骤流程图所示，是先输入影像，进行鱼眼影像校正，利用各像素绿色灰阶值与红色灰阶值、蓝色灰阶值差值撷取足底影像，接着利用中值滤波器，滤除非足底影像的杂点，将足底影像转为灰阶图，并寻找最大灰阶值，依各像素灰阶值相对于最大灰阶值的区间，设定足底压力分布灰阶值，最后将影像输出为所述的足底压力分布图30。
该检测软件21处理该侧边镜头模块15拍摄的侧面影像时，如图8的步骤流程图所示，是先输入影像，进行鱼眼影像校正，辨认腰部、膝关节、脚踝三处标记物，并计算三标记物个别中心点，接着将三中心点联机，并计算其膝关节夹角，最后将影像输出实时画面为所述的膝关节角度31，并储存分析图文件与数据。
该检测软件21处理该侧边镜头模块15拍摄的正/背面影像时，如图9的步骤流程图所示，是先输入影像，辨识于两肩的标记物，并计算两肩标记物个别中心点，接着计算两点联机与水平线的夹角计算肩膀歪斜角度，最后将影像输出实时画面为所述的肩膀歪斜角度32，并储存分析图文件与数据。
该检测软件21进一步可计算并分析步态(可包含步长、步宽、步频、步行周期中支撑相、摆动相的个阶段比例、左右对称性，的部分或全部项目)、足底压力中心轨迹、身体歪斜、头部晃动等信息，并于该主机20储存为一结果分析电子文件24。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明主张的权利范围，凡其它未脱离本发明所揭示的精神所完成的等效改变或修饰，均应包括在本发明的申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种姿态检测系统，其特征在于，包括一检测平台装置与一接收该检测平台装置感测的影像而进行实时步态分析的主机，其中：
该检测平台装置设有一平台本体、一跟人装置、一光源以及一足底镜头模块，于该平台本体的顶部形成一沿直线方向延伸的透明平面，该跟人装置在该透明平面的正下方设有一沿直线延伸的电动滑轨，于该电动滑轨的顶部设有一滑块，设有一电连接该电动滑轨的马达控制器，于该马达控制器电连接一测距传感器，该测距传感器位于该透明平面旁并且位于该透明平面的延伸方向上，该光源设于该透明平面周围朝该透明平面照明，该足底镜头模块安装在该滑块而向上朝该透明平面摄影，该测距传感器朝向该透明平面上方的空间进行距离的感测，由此通过该马达控制器驱动该滑块沿该电动滑轨跟人移动；
该主机安装一检测软件，该检测软件接收该足底镜头模块拍摄的影像进行实时的图像处理，产生一足底压力分布图。
2.如权利要求1所述的姿态检测系统，其特征在于，其中该平台本体是内部镂空的平台，于该滑块结合一延伸臂，该延伸臂的延伸方向垂直于该电动滑轨的延伸方向，于该延伸臂的末端结合一朝上延伸的直杆，于该直杆高于该透明平面的部分结合一侧边镜头模块，该侧边镜头模块向内朝该透明平面的上方摄影，该检测软件接收该侧边镜头模块拍摄的影像进行实时的图像处理，可产生一膝关节角度。
3.如权利要求2所述的姿态检测系统，其特征在于，其中于该透明平面的一端旁竖立一支架，所述测距传感器结合于该支架，于该支架高于该透明平面的位置结合一短边镜头模块，该短边镜头模块沿该透明平面的延伸方向朝向该透明平面上方摄影，该检测软件接收该短边镜头模块拍摄的影像进行实时的图像处理，产生一肩膀歪斜角度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的姿态检测系统，其特征在于，其中将该检测软件处理的影像、该足底压力分布图、该膝关节角度以及该肩膀歪斜角度显示于一软件接口上。
5.如权利要求4所述的姿态检测系统，其特征在于，其中将该检测软件处理的影像、该足底压力分布图、该膝关节角度以及该肩膀歪斜角度于该主机储存为一结果分析电子文件。
6.如权利要求3所述的姿态检测系统，其特征在于，其中该检测软件可计算并分析影像、步态、足底压力中心轨迹、身体歪斜、头部晃动等信息，将该检测软件处理的影像、步态、足底压力中心轨迹、身体歪斜、头部晃动等信息于该主机储存为一结果分析电子文件。
7.如权利要求1所述的姿态检测系统，其特征在于，其中该透明平台的长度为50厘米至3米之间的范围。
8.一种姿态检测方法，其特征在于，执行于如权利要求1所述的姿态检测系统并且步骤包括：
输入影像；
进行鱼眼影像校正；
利用各像素绿色灰阶值与红色灰阶值、蓝色灰阶值差值撷取足底影像；
利用中值滤波器，滤除非足底影像的杂点；
将足底影像转为灰阶图，并寻找最大灰阶值；
依各像素灰阶值相对于最大灰阶值的区间，设定足底压力分布灰阶值；以及
将影像输出为该足底压力分布图。
9.一种姿态检测方法，其特征在于，执行于如权利要求2所述的姿态检测系统并且步骤包括：
输入影像；
进行鱼眼影像校正；
辨认腰部、膝关节、脚踝三处标记物，并计算三标记物个别中心点；
将三中心点联机，并计算其膝关节夹角；
将影像输出实时画面为该膝关节角度，并储存分析图文件与数据。
10.一种姿态检测方法，其特征在于，执行于如权利要求3所述的姿态检测系统并且步骤包括：
输入影像；
辨识于两肩的标记物，并计算两肩标记物个别中心点；
计算两点联机与水平线的夹角计算肩膀歪斜角度；以及
将影像输出实时画面为该肩膀歪斜角度，并储存分析图文件与数据。
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