CN114078190B - 健身运动的引导设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种健身运动的引导设备，可引导一使用者进行一健身运动，引导时会侦测使用者的复数个身体部位的位移，并且显示一影像画面供使用者观看，包含显示一示范人像及至少一动作检核图像，各动作检核图像对应于使用者可被侦测的一预定身体部位，各具有一动作提示轨迹及一动作评量，前述动作提示轨迹显示在一预定显示位置并且呈现一预定轨迹样式，对应于前述示范人像所示范的运动动作当中的前述预定身体部位的一段运动路径，前述动作评量指示出使用者的前述预定身体部位的运动符合程度，前述运动符合程度依据测得的前述预定身体部位的位移而决定。

Description

健身运动的引导设备

技术领域

本发明与运动训练设备有关，特别是指一种可利用互动性影像引导使用者进行健身运动的引导设备。

背景技术

长久以来，许多人会跟着预录影片中的教学者的动作示范及口头引导来进行例如健身操、有氧舞蹈、皮拉提斯、瑜珈、重量训练等健身运动，这种单向学习式的训练方法的缺点在于，相较于影片中的示范及要求，练习者实际进行的动作难免会有不正确或不确实的状况，例如身体姿势错误、手脚没有按照要求路径运动、运动行程过短、往复次数不足等，无法被即时纠正及督导落实，使得运动效果经常低于预期目标；另一方面，当练习者动作正确或达到要求时，也没能得到即时的肯定或相应的回馈，缺乏互动性与激励效果。

世界智慧财产权组织(WIPO)专利合作条约(PCT)之下的专利文献WO 2019016406A1公开了一种可利用互动性影像引导使用者进行健身运动的引导设备及方法，前述引导设备主要是在一全身尺寸的半反射镜(half-mirror)的背面设置例如液晶显示器等显示装置，让面向前述半射镜的使用者可同时看到由半反射镜反射形成的镜像以及穿透半反射镜的前述显示装置所显示的影像画面，此外，前述引导设备还设有可摄取使用者的“三维影像(3D image)”的侦测装置(例如飞时测距相机(time-of-flight camera))，用以侦测使用者身体各部位与镜面的空间相对关系；引导使用者进行健身运动时，依据预设的动作要求，前述影像画面中会显示分别对应于使用者的一预定部位(或全身)的至少一目标区，藉以引导使用者进行对应运动以使各预定部位分别位移至一对应位置(或使全身呈现一对应姿势)，使其透过镜面看到的自身镜像中的各预定部位(或全身)到达或迭合前述影像画面中的对应目标区，前述引导设备再依据使用者的表现给予回馈。其中，为了让使用者透过镜面看到的前述目标区能够与使用者自身的镜像正确配合，前述引导设备必须以前述侦测装置持续侦测使用者的眼睛及身体各部位相对于镜面的高低、左右及前后位置，据以计算各前述目标区在影像画面中的正确位置及大小，即时调整影像画面的显示内容。

美国第9,283,429号专利公开了另一种可利用互动性影像引导使用者进行健身运动的引导设备及方法，主要是以例如摄影机等侦测装置侦测使用者的身体姿势，据以在例如电视机等显示装置的影像画面中生成一反映使用者当前姿势的虚拟替身(virtualavatar)，而且，前述影像画面中的前述虚拟替身迭压在一作为前述健身运动当前理想姿势的虚拟阴影(virtual shadow)上，藉以引导使用者进行对应运动以使前述虚拟替身尽可能与前述虚拟阴影重迭，再依据使用者的表现给予回馈。前述影像画面中还可能显示一虚拟教练(virtual trainer)，其以动态方式示范前述健身运动的运动动作供使用者效仿。

在上揭公开技术或类似的先前技术的实务框架中，前述引导设备通常会提供若干内容不同的健身运动让使用者依需要选择进行，可想象的，服务提供者要建构一个含有丰富多样的健身运动的运动程式资料库时，先不说各健身运动的动作构成及示范内容(例如前述虚拟教练，无论是电脑成像的动画或是真人演示的影片)的设计制作，光是要为内容已经确定的各健身运动中的各种动作一一设定用以引导及评量使用者动作的运动目标(例如前述目标区或前述虚拟阴影)，就是一件费时费事的工作。此外，辅助实现上揭公开技术的前述侦测装置(例如飞时测距相机)的性能规格及硬体成本较高，同时，关于图像显示的软体运算也比较复杂，电脑系统的执行负担较重。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种健身运动的引导设备，可利用含有动作引导资讯的互动性影像引导使用者进行预定的健身运动，其中，前述动作引导资讯的显示不需仰赖复杂的侦测及运算，而且，事先在制作健身运动的运动程式时，为各种运动动作设定前述动作引导资讯的作业较为简单、快速，整体上可降低硬体装置及软体开发的成本。

为达到上述目的，本发明所提供的一种健身运动的引导设备包含有：一显示装置，可在一显示面上显示供使用者观看的一影像画面；一侦测装置，可侦测前述使用者的复数个身体部位的位移；一控制单元，可读取要引导前述使用者进行的前述健身运动的预备资料、接收前述侦测装置的侦测内容以及控制前述显示装置的显示内容；其特征在于：前述引导设备引导前述使用者进行前述健身运动的过程中，前述影像画面中会同时或不同时显示一示范人像及至少一动作检核图像，前述示范人像会示范前述健身运动的运动动作供前述使用者效仿，各前述动作检核图像对应于人体的前述复数个身体部位当中的一预定身体部位，各具有一动作提示轨迹及一动作评量，前述动作提示轨迹显示在前述影像画面的一动作检视区内的一预定显示位置并且呈现一预定轨迹样式，对应于前述使用者当时应进行的前述示范人像所示范的前述运动动作当中的前述预定身体部位的一段运动路径，前述动作评量指示出前述使用者的前述预定身体部位相对于当时应进行的运动的运动符合程度，前述运动符合程度依据前述侦测装置所测得的前述使用者的前述预定身体部位的位移而决定；其中，前述预备资料含有前述示范人像的示范内容、各前述动作检核图像的显示时机、各前述动作检核图像所对应的前述预定身体部位、各前述动作提示轨迹的预定显示位置及预定轨迹样式的对应资料。

藉由本发明的上揭技术，前述引导设备可利用含有前述示范人像及前述动作检核图像的影像画面引导使用者进行预定的健身运动，其中，由于各前述检核图像的前述动作提示轨迹是直接依据健身运动的预备资料(运动程式)当中的设定显示在前述影像画面中的预定显示位置并且呈现预定轨迹样式，不因使用者的体型、位置、动作等而调整变动，所以图像显示不需仰赖复杂的侦测及运算，而且，事先在制作运动程式时，为各种运动动作设定前述动作检核图像的作业较为简单、快速，整体上可降低硬体装置及软体开发的成本。

在本发明的一个可能实施方式中，前述侦测装置可侦测前述使用者的五个身体部位的位移，前述五个身体部位分别位在前述使用者的身体中心线、左手、左脚、右手及右脚；各前述动作提示轨迹是以前述动作检视区内的一预定座标作为显示位置的基准点，前述预定座标是预先由若干备选座标当中选定一者，该等备选座标中的至少一备选座标位在前述动作检视区的宽度中央，该等备选座标中的复数备选座标纵向排列在前述动作检视区的左半边，该等备选座标中的复数备选座标纵向排列在前述动作检视区的右半边。藉此，前述引导设备能引导使用者进行包含全身动作的健身运动，过程中，使用者可(搭配观看前述示范人像的示范动作)由事先适当设定的各前述动作提示轨迹的显示位置及轨迹样式直观辨识其所对应的身体部位。

在本发明的一个可能实施方式中，前述引导设备还包含有一半反射镜，前述半反射镜设在前述显示面面向前述使用者的一侧(前述半反射镜的背面可能形成前述显示面)；前述引导设备引导前述使用者进行前述健身运动时，面向前述半反射镜的前述使用者可同时看到由前述半反射镜反射形成的镜像以及穿透前述半反射镜的前述影像画面，而且前述使用者可看到自身的镜像与前述影像画面的前述动作检视区重迭。藉此，使用者可(搭配观看前述示范人像的示范动作)由事先适当设定的各前述动作提示轨迹与自身镜像的相对位置直观辨识其所对应的身体部位。

在本发明的一个可能实施方式中，前述引导设备还包含有一摄像装置，前述摄像装置可由前述显示面所在的方向往前述使用者所在的方向拍摄影像；前述引导设备引导前述使用者进行前述健身运动时，前述影像画面的前述动作检视区内会显示一即时影像，前述即时影像与前述摄像装置所拍摄的原始影像左右镜射。藉此，使用者可(搭配观看前述示范人像的示范动作)由事先适当设定的各前述动作提示轨迹与前述即时影像中的自身影像的相对位置直观辨识其所对应的身体部位。

在本发明的一个可能实施方式中，各前述动作提示轨迹是以前述动作检视区内的一预定座标作为显示位置的基准点，前述预定座标是预先由若干备选座标当中选定一者；各前述动作提示轨迹的前述预定轨迹样式是预先由若干备选轨迹样式当中选定一者，该等备选轨迹样式包含有：显示在前述基准点上方/下方的纵向直线、显示在前述基准点左方/右方的水平直线、显示在前述基准点左上方/右下方的向左倾斜45度的直线、显示在前述基准点右上方/左下方的向右倾斜45度的直线、以前述基准点为圆心且圆弧凹口朝左上/朝左下/朝右上/朝右下的四分之一圆弧线、以前述基准点为圆心且圆弧凹口朝上/朝下/朝左/朝右的二分之一圆弧线。藉此，事先在制作运动程式时，对于各身体部位的各种动作都可简单地设定出适当的前述动作提示轨迹。

在本发明的一个可能实施方式中，各前述动作提示轨迹具有相对二端，并且呈现出其中一端为起点端而另一端为终点端，由前述起点端沿着前述动作提示轨迹往前述终点端的方向，对应于前述使用者当时应进行的前述示范人像所示范的前述运动动作当中的前述预定身体部位的一段运动路径的运动方向；前述运动符合程度依据包含前述使用者的前述预定身体部位的位移方向在内的侦测结果而决定。藉此，前述动作检核图像给予使用者的提示更加明确、评量更加严谨，引导性较高。

在本发明的一个可能实施方式中，各前述动作提示轨迹具有相对二端，其中一端定义为起点端而另一端定义为终点端；各前述动作评量具有一长度可变的度量条；各前述动作检核图像所对应的前述预定身体部位的前述运动符合程度愈高，对应的前述度量条就由对应的前述动作提示轨迹的前述起点端沿着前述动作提示轨迹往前述终点端延伸得愈长。藉此，使用者可由前述度量条的长短直观认知自己的某身体部位在对应的运动路径上的运动符合程度。

在本发明的一个可能实施方式中，当前述度量条由对应的前述动作提示轨迹的前述起点端延伸到前述终点端时，在前述终点端会显示一达标指示。藉此，使用者更容易即时得知自己的某身体部位的运动达到要求标准，并因而得到激励。

在本发明的一个可能实施方式中，前述健身运动由若干运动小节接续而成，各前述运动小节具有至少一检核时段；前述预备资料含有各前述运动小节的各前述检核时段预定的前述动作检核图像的数目、各前述动作检核图像所对应的前述预定身体部位、各前述动作提示轨迹的预定显示位置及预定轨迹样式的对应资料；前述引导设备引导前述使用者进行前述健身运动的过程中，在各前述运动小节的各前述检核时段，前述影像画面中会显示前述检核时段预定的前述动作检核图像。藉此，具有各种动作构成的各种健身运动的预备资料(运动程式)得以组织化。

在本发明的一个可能实施方式中，前述引导设备引导前述使用者进行前述健身运动的过程中，至少局部时段的前述影像画面中会同时显示复数个前述动作检核图像，而且，前述影像画面中会显示一整体评量，前述整体评量是依据当时的前述影像画面中所有的前述动作检核图像的前述动作评量而决定。藉此，前述引导设备能更良好地引导使用者进行动作较复杂的健身运动，而且使用者可得知自己的运动动作相较于示范动作的整体符合程度。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的引导设备的外观及使用示意图；

图2是本发明一较佳实施例的引导设备及其周边设备的方块示意图；

图3A及图3B各是本发明一较佳实施例当中的影像画面的一例示性显示内容；

图4A及图4B均是本发明一较佳实施例当中的侦测装置可能侦侧的人体身体部位示意图；

图5是本发明一较佳实施例当中的备选座标一览；

图6A至图6G是本发明一较佳实施例当中的备选轨迹样式一览。

具体实施方式

现举以下实施例并结合附图对本发明的结构及功效进行详细说明。

如图1示意，本发明提供的健身运动的引导设备1可引导一使用者2进行例如健身操、有氧舞蹈、皮拉提斯、瑜珈、重量训练等健身运动，在本实施例中，引导设备1具有一长方形框架10，以及一如同被裱框在框架10中的半反射镜(half-mirror)20(注：虽然名为半反射镜，但不限定其反射率及穿透率各为50％)，前述框架10可能架立在地面4上、斜靠在墙壁6上，或是挂设、钉设、嵌设在墙壁6上，总之使前述半反射镜20面向适合进行健身运动的室内空间，而且，前述半反射镜20具有适当的纵长及横宽，使得站在半反射镜20前方大约1至3公尺内的使用者2基本上可经由镜面反射看到自己全身的镜像2’(注：图1中的镜像位置示意使用者2视觉感知上的镜像(一种虚像)所在位置)。依据设置方式的不同，前述半反射镜20的镜面可能垂直于地面4，也可能具有些微仰角，例如10度左右。当然，本发明也可能实施成前述镜面的角度可供使用者依个人需求手动调整，例如半反射镜相对于框架可依一横向枢轴偏转，或是框架本身的角度可供调整。此外，本案申请人曾经提出一件技术领域相同的中国专利申请案(申请号202010005036.4，创作名称“健身用智能镜子”)，其中的半反射镜会随着使用者的头部位置而自动调整角度，以利使用者观看自身镜像，相关技术亦可应用于本发明中。

前述框架10的背侧设有一位在半反射镜20后方的显示装置30(参阅图2当中示意)，具体上采用例如液晶显示器、电浆显示器、有机发光二极体显示器等平板显示器，其萤幕表面(显示面)平贴或贴近于半反射镜20的背面，可显示一全彩且高解析的影像画面31，前述影像画面31的纵向长度短于半反射镜20的镜面长度，左右宽度则几近于半反射镜20的镜面宽度，画面长宽相对于镜面长宽分别居中，画面范围约占镜面的八至九成面积。当显示装置30受到驱控而显示具有足够亮度的影像画面31时，面向半反射镜20的使用者2可同时看到由半反射镜20反射形成的镜像，以及光线由后往前穿透半反射镜20的影像画面31，而且，使用者2会在镜面中看到自身镜像2’与影像画面31重迭(如图3A、3B示意)。结合半反射镜与显示装置以使镜中显现电子图像属于现有技术，例如近来所谓“智能镜子(smartmirror)”已普遍应用，此处省略说明其技术细节。

依据引导设备1的使用状态及使用进程，显示装置30受控显示的影像画面31可能具有截然不同的内容构成，例如开机画面、待机画面、让使用者选择运动的画面、引导使用者进行运动的画面、呈现使用者运动结果的画面等，以下仅就引导设备1在引导使用者2进行健身运动的过程中，要求且推定使用者2正在进行指定的运动动作的时段，以例示的方式说明该时段下的影像画面31的内容构成。

如图3A、3B示意，引导设备1引导使用者2进行健身运动的过程中，前述影像画面31中会显示一示范人像32，前述示范人像32会以动态方式示范健身运动的运动动作供使用者效仿，其可能是预录影片中的真人影像，也可能是利用电脑成像(computer-generatedimagery)技术预制动画或即时演算的人形角色，或者只是几张轮流显示的人物图案(类似电脑领域中的GIF动画)。考虑到使用者2效仿示范人像32进行健身运动的直觉性，影像画面31中所显示的示范人像32通常呈现全身正面姿态，换言之，示范人像32与(基本上保持面向影像画面31的)使用者2如同面对面，如此，例如当示范人像32举起左手时会诱使使用者2举起右手，而举起右手的使用者2经由镜面看到的自身镜像2’会仿似示范人像32的姿态，包含面向相同、姿势相似。当然，基于示范上的必要，有时可能会短暂显示或额外显示示范人像32的背面、侧面、局部放大等其他视角或视点，例如显示双手在背后互勾或合掌的动作、显示深蹲动作的侧视姿态等。前述示范人像32的大小及位置可供使用者2依个人喜好选择：在图3A所示的显示模式中，示范人像32相对较大，而且位在影像画面31的中央区域，通常会与使用者2所看到的自身镜像2’大部分重迭；在图3B所示的显示模式中，示范人像32相对较小，而且偏靠影像画面31的角落，避免或减少与使用者2所看到的自身镜像2’重迭。

影像画面31中的适当位置会显示正在进行的运动动作的动作名称33及剩余时间34，还可能显示例如接着将进行的运动动作的动作名称、本次健身运动的整体进程(图中未示)等资讯。

引导设备1除了会透过显示装置30呈现各种动态或静态的视觉讯息供使用者2观看，还会透过一扬声装置40播放能协助引导使用者的语音讯息，例如对运动动作的讲解、适时提醒该注意的地方、反复动作的计次、激励使用者的话语等。一般来说，如果示范人像32来自于预先录制的真人(教练)演示影片，就会同步播放录制当时教练引领进行健身运动的语音内容。扬声装置40也可在引导过程中播放背景音乐及音效。

引导设备1具有一可侦测使用者2的复数个身体部位的位移的侦测装置50，主要是以设置在前述框架10顶部的摄像装置持续拍摄引导设备1前方的影像，并且利用特定的影像辨识技术辨识出前述影像当中的使用者的姿势及动作。现有技术中存在许多专门进行前述影像辨识的演算法，基本原理大多是在影像中识认或推测出人体的例如头部、肩部、肘部、腕部、膝部、踝部等重要部位(称为“关键点(key point)”)所在位置，再正确连结成一人形架构(称为“骨骼(skeleton)”)，并且持续追踪各身体部位的位移，以掌握影像中的人物的姿势及动作。实务上，使用仅能摄取二维影像的普通摄像装置并搭配适当的演算法(例如“OpenPose”之类)即能实现前述侦测功能，但如果辅以可感测影像深度的3D感测模组(工作原理有“飞行时间(time-of-flight)”、“结构光(structured light)”、“立体视觉(stereovision)”等几大类)，例如美国微软公司的Kinect系统所使用的人体侦测技术，可能提升侦测的正确性及精准度。

如图4A示意，本实施例中的侦测装置50可以侦测人体的十五个身体部位(关键点)的位置及位移，分别是位在身体中心线的头部P1、躯干顶端P2、躯干底端P3，位在身体左半边的左肩部P4、左手肘部P5、左手腕部P6、左髋部P7、左脚膝部P8、左脚踝部P9，以及位在身体右半边的右肩部P10、右手肘部P11、右手腕部P12、右髋部P13、右脚膝部P14、右脚踝部P15。在一个简化版本中，侦测装置50可以侦测人体的五个身体部位的位置及位移，前述五个身体部位分别位在人体的身体中心线(例如头部P1、躯干顶端P2及躯干底端P3择一)、左手(例如肘部P5及腕部P6择一)、左脚(例如膝部P8及踝部P9择一)、右手(例如肘部P11及腕部P12择一)及右脚(例如膝部P14及踝部P15择一)。如图4B示意，藉由追踪前述各身体部位的位移，可以掌握人体的姿势及动作。图中的关键点被若干线条连结成前述骨骼，但在侦测过程或结果中不一定会出现。

在本发明的其他实施方式中，可能采用不同的装置及原理来侦测使用者的复数个身体部位的位移，例如，参考现有技术中各种动作捕捉系统(motion capture system)的侦测原理，可以在使用者的头部及四肢等部位分别配带由加速度计及陀螺仪组成的惯性感测器，直接获取各部位的运动方向及运动速度等资讯；或者也可以在使用者的头部及四肢等部位分别黏贴反光球之类的标记物(marker)，以对应的摄像装置拍摄使用者，基于影像中该等标记物的位置关系及位置变化演算出使用者的姿势及动作。现有技术中还有若干其他原理的动作捕捉系统，均可应用作为本发明中的前述侦测装置，在此不一一列举。

引导设备1具有一控制单元60，某种程度上类似各种电脑设备当中的以中央处理器或微处理器为主的运算及控制核心，其与前述显示装置30、扬声装置40及侦测装置50电性连接，可以控制显示装置30的显示内容及扬声装置40的发声内容，以及接收侦测装置50的侦测内容。此外，控制单元60与一储存装置80电性连接，可以存取(access)前述储存装置80持续保存或短期暂存的资料，包含要引导使用者进行的健身运动的预备资料(以下或称运动程式)。控制单元60还与一通讯装置70电性连接，可以透过前述通讯装置70连接至设备外部的网路94，包含区域网路(LAN)及广域网路(WAN)，以下载来自本地或远端的资料库96的资料，包含前述运动程式，并予以保存或暂存在前述储存装置80，相反地，也可经由前述网路94将资料上传至前述资料库96，例如使用者的运动结果。同时，控制单元60还可经由通讯装置70与使用者2拥有的便携装置92(例如智能手机、智能手表、平板电脑、笔记型电脑等)形成有线或无线的双向通讯连接，使能将特定资料传送至前述便携装置92，以及接收来自前述便携装置92的特定资料。前述控制单元60与各种装置之间的控制及通讯的具体技术并不属于本发明的创作范畴，相关部分直接应用适合的现有技术即可。图2中的方块之间的箭头只是简单示意资料或资讯的传送方向，不代表物理上或逻辑上的资料汇流排连接方式或网路拓扑(network topology)，实务上可能需要其他的中介装置。

在本实施例中，使用者2可以透过前述便携装置92对引导设备1下达各种指令。以选择健身运动为例，可能是前述控制单元60将选单资料传送至使用者2的便携装置92(通常交由特定应用程式处理)，使用者2在其便携装置92上进行选择，对应指令再传回控制单元60。在其他实施方式中，引导设备1可能具有控制面板、触控萤幕、语音辨识系统或手势辨识系统等输入介面，让使用者2能以按键、触控、语音控制或手势控制等方式下达指令。

引导设备1引导使用者进行健身运动的过程中，前述影像画面31中会显示至少一动作检核图像(图3A例示二动作检核图像35A、35B)，前述动作检核图像35A、35B可能与前述示范人像32同时显示，也可能不同时显示，后者例如在示范人像32停止示范甚至消失之后才出现动作检核图像35A、35B。各动作检核图像35A/35B对应于人体的可被前述侦测装置50侦测位移的复数个身体部位当中的一预定身体部位，以图3A为例，显示在影像画面31左侧大约中间高度的动作检核图像35A对应于人体的左手腕部，即图4A中的P6，显示在影像画面31右侧较高处的动作检核图像35B对应于人体的右手腕部，即图4A中的P12。各动作检核图像35A/35B具有一动作提示轨迹351及一动作评量352，前述动作提示轨迹351显示在影像画面31中的一预定显示位置并且呈现一预定轨迹样式，例如图中例示的四分之一圆弧线，对应于使用者2当时应进行的前述示范人像32所示范的运动动作当中的前述预定身体部位的一段运动路径，用以提示使用者2(在效仿示范人像32全身动作的同时)特别注意使各前述预定身体部位参照对应的动作提示轨迹351确实运动，通常来说，每个运动动作会针对当中最重要的一、两个身体部位设定动作检核图像35A、35B，当然也可能更多。必须说明的是，动作提示轨迹351主要藉由其显示位置及具有代表性的轨迹样式作一个提示，并非精确指定运动路径的空间位置、角度、弧度、长度等，而且，动作提示轨迹351未必呈现应进行运动的完整路径，例如，面向使用者2的示范人像32示范手部沿着一正对使用者2的圆形轨迹绕圈，对应的动作提示轨迹351可能只显示其中的半圆弧，再者，因为动作提示轨迹351通常对应于使用者2观看示范人像32(以及自身镜像2’)的视角，所以，例如面向使用者2的示范人像32示范手部在身体前方上下摆动(实际运动路径类似一圆弧线)，对应的动作提示轨迹351可能呈现一纵向直线。其中，各动作检核图像35A/35B所对应的前述预定身体部位，以及各动作提示轨迹351的前述预定显示位置及预定轨迹样式，都事先设定在前述运动程式中。

如图5所示，前述影像画面31具有一约占画面八成面积的动作检视区36(注：其边界并不会如图5所示显现在影像画面31中)，基本上，使用者2透过镜面看到的自身镜像2’绝大部分会映现在前述动作检视区36内，同时，所有的前述动作提示轨迹351都会显示在前述动作检视区36内，更具体来说，各动作提示轨迹351是以动作检视区36内的一预定座标作为显示位置的基准点，而前述预定座标是预先由若干备选座标当中选定一者记录在前述运动程式中。如图5所示，本实施例中备有九个备选座标C1～C9，共同排列成一3乘3的矩形阵列，位在前述阵列正中央的备选座标C5被设定在动作检视区36的正中央位置，换言之，前述阵列中的左侧纵列、右侧纵列及中间纵列分别位在动作检视区36的左半边、右半边及宽度中央，而且各自具有纵向排列的高、中、低三个备选座标。在一个简化版本中，只备有五个备选座标，其中一个位在动作检视区36的宽度中央，另外两个一高一低纵向排列在动作检视区36的左半边，还有两个一高一低纵向排列在动作检视区36的右半边。

另一方面，各动作提示轨迹351的前述预定轨迹样式也是预先由若干备选轨迹样式当中选定一者记录在前述运动程式中，图6A至图6G列示了本实施例中的所有备选轨迹样式T1～T24，单就轨迹的线形来看，该等备选轨迹样式T1～T24可简单区分为纵向直线、水平直线、倾斜45度的直线、四分之一圆弧线及二分之一圆弧线五大类。进一步而言，前己述及，各动作提示轨迹351是以前述动作检视区36中的一预定座标作为显示位置的基准点，所以各备选轨迹样式设定了与前述基准点C的位置相对关系，依此观之，该等备选轨迹样式T1～T24可再细分为：显示在基准点C上方/下方的纵向直线T1/T5、显示在基准点C左方/右方的水平直线T7/T3、显示在基准点C左上方/右下方的向左倾斜45度的直线T8/T4、显示在基准点C右上方/左下方的向右倾斜45度的直线T2/T6、以基准点C为圆心且圆弧凹口朝左下/朝左上/朝右上/朝右下的四分之一圆弧线T9及T16/T10及T15/T11及T14/T12及T13、以基准点C为圆心且圆弧凹口朝左/朝右/朝上/朝下的二分之一圆弧线T17及T20/T18及T9/T22及T24/T21及T23。

更具体来说，各动作提示轨迹351具有相对二端，其中一端定义为起点端353而另一端定义为终点端354，并以可供区辨的方式显示，例如图3A中所示的动作提示轨迹351的终点端354具有明显的圆形标的，而且轨迹351本身呈现出渐层色彩由起点端往终点端流动(图中未示)。由前述起点端353沿着动作提示轨迹351往前述终点端354的方向，对应于使用者2当时应进行的前述示范人像32所示范的运动动作当中的前述预定身体部位的一段运动路径的运动方向。

依此观之，该等备选轨迹样式T1～T24包含有：由下往上/由上往下的纵向直线T1/T5、由右往左/由左往右的水平直线T7/T3、由右下往左上/由左上往右下的向左倾斜45度的直线T8/T4、由左下往右上/由右上往左下的向右倾斜45度的直线T2/T6、由圆心的12点钟位置往3点钟位置/由圆心的3点钟位置往6点钟位置/由圆心的6点钟位置往9点钟位置/由圆心的9点钟位置往12点钟位置/由圆心的12点钟位置往9点钟位置/由圆心的9点钟位置往6点钟位置/由圆心的6点钟位置往3点钟位置/由圆心的3点钟位置往12点钟位置的四分之一圆弧线T9/T10/T11/T12/T13/T14/T15/T16、由圆心的12点钟位置依顺时钟方向往6点钟位置/由圆心的6点钟位置依顺时钟方向往12点钟位置/由圆心的12点钟位置依逆时钟方向往6点钟位置/由圆心的6点钟位置依逆时钟方向往12点钟位置/由圆心的9点钟位置依顺时钟方向往3点钟位置/由圆心的3点钟位置依顺时钟方向往9点钟位置/由圆心的3点钟位置依逆时钟方向往9点钟位置/由圆心的9点钟位置依逆时钟方向往3点钟位置的二分之一圆弧线T17/T18/T19/T20/T21/T22/T23/T24。

搭配图3A及图5可以看出，显示在影像画面31左侧大约中间高度的动作检核图像35A的动作提示轨迹351，其实是以座标C4作为显示位置的基准点，呈现以前述基准点为圆心且由圆心的9点钟位置依逆时钟方向往6点钟位置的四分之一圆弧线的轨迹样式T14；显示在影像画面31右侧较高处的动作检核图像35B的动作提示轨迹351，其实是以座标C3作为显示位置的基准点，呈现以前述基准点为圆心且由圆心的3点钟位置依逆时钟方向往12点钟位置的四分之一圆弧线的轨迹样式T16。

在本发明的其他实施方式中，动作提示轨迹在显示上及涵义上都不具有方向性，亦即没有所谓起点端或终点端，例如，一个呈现凹口朝左/朝右的二分之一圆弧线，用以提示使用者的右手/左手在身体外侧沿着类似半圆弧的路径上下摆动，但并未指定由上往下或由下往上摆动，例如作为开合跳动作当中的手部运动路径的提示。另一种实施可能是，在引导使用者进行健身运动的过程中，对应于不同的运动动作或同一运动动作中的不同身体部位的动作，可能某些动作提示轨迹具有方向性，而某些动作提示轨迹不具有方向性，后者特别适合沿同一路径往复运动的动作。

除了图6A至图6G所示的备选轨迹样式T1～T24，当然也允许其他形状的轨迹样式，例如椭圆弧、类似L字形的直角弯折等，此外，轨迹样式也可能是封闭轨迹，例如圆形、三角形等。此外，对本发明而言，显示在影像画面中的前述动作提示轨迹，视觉效果上不一定是由一个固定点(例如起点端)连续到另一个固定点(例如终点端)的实线，也可能是断断续续的虚线，还可能呈现若干光点之类由其中一点(沿着预设轨迹)流动到另一点，或是在二点之间往复流动；动作提示轨迹也可能以纵向位移、水平位移、以基准点为圆心转动等各种方式在影像画面中位移，其位移方式预设在前述运动程式中，不因使用者体型、位置、动作等而调整变动。

各动作检核图像35A/35B的前述动作评量352指示出使用者2的前述预定身体部位相对于当时应进行的运动的运动符合程度，前述运动符合程度依据前述侦测装置50所侦测到的使用者2的前述预定身体部位的位移而决定。更严谨的，前述运动符合程度依据包含使用者2的前述预定身体部位的位移方向在内的侦测结果而决定。例如，如果所搭配的动作提示轨迹351具有方向性，就会判断被侦测部位是否出现按照指定方向大致沿着对应轨迹位移的运动，并且依据实际运动路径的形状、角度、弧度、长度等相较于预设运动路径的符合程度或满足程度给予评量；如果所搭配的动作提示轨迹351没有方向性，则只判断被侦测部位是否出现大致沿着对应轨迹位移的运动，不问方向性。必须强调的是，本实施例中的前述运动符合程度是以侦测到的实际运动路径与运动程式中预设的理想路径进行比对，直观上类似使用者2在镜中看到自身镜像2’的运动路径与前述动作提示轨迹351的符合程度，但在运算判断并上不一定是以动作提示轨迹351作为比对标的。话虽如此，在本发明的其他实施方式中，前述动作评量352正是依据所侦测到的使用者2的预定身体部位的实际运动路径与前述动作提示轨迹351的比对结果，即便前述动作提示轨迹351只对应到示范动作当中的完整运动路径的局部，换言之，侦测装置50只侦测使用者2是否进行了完整运动路径当中最重要的一段运动路径。

本实施例中的动作评量352具体上以一长度可变的度量条表现，各动作检核图像35A/35B所对应的前述预定身体部位的前述运动符合程度愈高，对应的前述度量条就由对应的动作提示轨迹351的起点端353沿着动作提示轨迹351往终点端353延伸得愈长。当前述度量条(即动作评量352)由对应的动作提示轨迹351的起点端353延伸到终点端354时，在前述终点端354会显示一达标指示355。本发明中的动作评量可能以其他形式呈现，例如满分100分的数值制，或是S(优)、A(良)、B(可)、C(不可)之类的等级制。影像画面31中的适当位置会显示一整体评量37，前述整体评量37是依据当时的影像画面31中所有的动作检核图像35A、35B的前述动作评量352而决定。如果某个运动动作被要求反复进行数次，则影像画面31中会显示计次指示38，而且每一次的运动动作会有一个对应的前述整体评量37。

在本发明的应用实务中，各健身运动由若干运动小节接续而成，各运动小节具有至少一检核时段；各前述运动程式含有前述示范人像示范各运动小节的身体动作的示范内容、各运动小节的各前述检核时段预定的前述动作检核图像的数目、各前述动作检核图像所对应的前述预定身体部位、各前述动作提示轨迹的预定显示位置及预定轨迹样式的对应资料。引导设备1引导使用者2进行健身运动的过程中，在各运动小节的各前述检核时段，前述影像画面31中会显示前述检核时段预定的动作检核图像。

在本发明的一个可能实施方式中，显示装置所显示的影像画面尺寸明显小于镜面尺寸及/或位置错开镜面的中央区域，而且各动作检核图像依据预先设定显示在示范人像的对应身体部位附近，例如，用以引导左手动作的动作检核图像就显示在示范人像当时的左手附近；在这样的安排下，虽然动作检核图像的显示位置没有良好对应使用者透过镜面看到的自身镜像，但使用者仍可由示范人像的动作及各动作检核图像中的动作评量，自我要求及校正各对应身体部位的动作。

在本发明的其他实施方式中，可能以不同形式的显示装置及显示方法取代上揭较佳实施例中的将平板显示器贴合在半反射镜的背面，例如，以投影机(作为显示装置)将影像画面投射到半反射镜的背面，或是投射到一般平面镜的正面，如此，使用者仍可看到自身镜像与影像画面重迭显示或并列显示，其中，镜面取代了前述平板显示器的萤幕表面，形成可供使用者观看影像画面的显示面。

在本发明的一个可能实施方式中，引导设备并没有半反射镜或一般平面镜让使用者观看由镜面反射形成的自身镜像，取而代之，引导设备具有一摄像装置，前述摄像装置可由前述显示面(例如平板显示器的萤幕表面)所在的方向往使用者所在的方向拍摄影像；引导设备引导使用者进行健身运动时，影像画面中的前述动作检视区内会显示一即时影像，前述即时影像与前述摄像装置所拍摄的原始影像左右镜射，也就是说，使用者观看前述即时影像中的自己，会类似透过前方的镜面观看自己。也可能以投影机(作为显示装置)将含有前述即时影像的影像画面投射到投影用布幕或墙壁上，在这样的例子中，投影用布幕或壁面即形成可供使用者观看影像画面的显示面。

在本发明的一个可能实施方式中，引导设备既没有镜子也没有摄像装置，换言之，使用者不能看到自己的动作，但藉由使各动作检核图像显示在示范人像的适当位置，例如用以引导左手动作的动作检核图像就显示在示范人像的左手附近，如此，使用者仍可能由示范人像及动作检核图像得知自己各身体部位的运动符合程度，进而自我要求及修正。

本发明中的显示装置也可能是头戴式显示器(俗称VR眼镜)。

藉由本发明的上揭技术，引导设备1可利用含有示范人像32及动作检核图像35A、35B的影像画面31引导使用者1进行预定的健身运动，其中，由于各动作检核图像35A、35B的前述动作提示轨迹351是直接依据运动程式当中的设定显示在影像画面31中的预定显示位置并且呈现预定轨迹样式，不因使用者的体型、位置、动作等而调整变动，所以图像显示不需仰赖复杂的侦测及运算，而且，事先在制作运动程式时，为各种运动动作设定前述动作检核图像的作业较为简单、快速，整体上可降低硬体装置及软体开发的成本。

依据实施方式，本发明可能达成的功效还包含：

一、能引导使用者进行包含全身动作的健身运动，过程中，使用者可(搭配观看前述示范人像32的示范动作)由事先适当设定的各动作提示轨迹351的显示位置及轨迹样式直观辨识其所对应的身体部位。

二、使用者可(搭配观看前述示范人像32的示范动作)由事先适当设定的各动作提示轨迹351与自身镜像的相对位置直观辨识其所对应的身体部位。

三、使用者可(搭配观看前述示范人像32的示范动作)由事先适当设定的各动作提示轨迹351与前述即时影像中的自身影像的相对位置直观辨识其所对应的身体部位。

四、事先在制作运动程式时，对于各身体部位的各种动作都可简单地设定出适当的动作提示轨迹351。

五、采用具有方向要素的动作提示轨迹351及动作评量352时，前述动作检核图像35A、35B给予使用者的提示更加明确、评量更加严谨，引导性较高。

六、使用者可由前述度量条的长短直观认知自己的某身体部位在对应的运动路径上的运动符合程度。

七、使用者更容易即时得知自己的某身体部位的运动达到要求标准，并因而得到激励。

八、具有各种动作构成的各种健身运动的运动程式得以组织化。

九、能更良好地引导使用者进行动作较复杂的健身运动，而且使用者可得知自己的运动动作相较于示范动作的整体符合程度。

Claims (10)

1.一种健身运动的引导设备，能引导一使用者进行一健身运动；所述引导设备包含有：

一显示装置，能在一显示面上显示供所述使用者观看的一影像画面；

一侦测装置，能侦测所述使用者的复数个身体部位的位移；

一控制单元，能读取要引导所述使用者进行的所述健身运动的预备资料、接收所述侦测装置的侦测内容以及控制所述显示装置的显示内容；

其特征在于：

所述影像画面中会同时或不同时显示一示范人像及至少一动作检核图像，所述示范人像会示范所述健身运动的运动动作供所述使用者效仿，各所述动作检核图像对应于人体的所述复数个身体部位当中的一预定身体部位，各具有一动作提示轨迹及一动作评量，所述动作提示轨迹显示在所述影像画面的一动作检视区内的一预定显示位置并且呈现一预定轨迹样式，对应于所述使用者当时应进行的所述示范人像所示范的所述运动动作当中的所述预定身体部位的一段运动路径，所述动作评量指示出所述使用者的所述预定身体部位相对于当时应进行的运动的运动符合程度。

2.如权利要求1的健身运动的引导设备，其特征在于：所述侦测装置能侦测所述使用者的五个身体部位的位移，所述五个身体部位分别位在所述使用者的身体中心线、左手、左脚、右手及右脚；各所述动作提示轨迹是以所述动作检视区内的一预定座标作为显示位置的基准点，所述预定座标是预先由若干备选坐标当中选定一者，各所述备选坐标中的至少一备选坐标位在所述动作检视区的宽度中央，各所述备选坐标中的复数备选坐标纵向排列在所述动作检视区的左半边，各所述备选坐标中的复数备选坐标纵向排列在所述动作检视区的右半边。

3.如权利要求1或2的健身运动的引导设备，其特征在于：所述引导设备还包含有一半反射镜，所述半反射镜设在所述显示面面向所述使用者的一侧；所述引导设备引导所述使用者进行所述健身运动时，面向所述半反射镜的所述使用者能同时看到由所述半反射镜反射形成的镜像以及穿透所述半反射镜的所述影像画面，而且所述使用者能看到自身的镜像与所述影像画面的所述动作检视区重叠。

4.如权利要求1或2的健身运动的引导设备，其特征在于：所述引导设备还包含有一摄像装置，所述摄像装置能由所述显示面所在的方向往所述使用者所在的方向拍摄影像；所述引导设备引导所述使用者进行所述健身运动时，所述影像画面的所述动作检视区内会显示一即时影像，所述即时影像与所述摄像装置所拍摄的原始影像左右镜射。

5.如权利要求1的健身运动的引导设备，其特征在于：各所述动作提示轨迹是以所述动作检视区内的一预定坐标作为显示位置的基准点，所述预定坐标是预先由若干备选坐标当中选定一者；各所述动作提示轨迹的所述预定轨迹样式是预先由若干备选轨迹样式当中选定一者，各所述备选轨迹样式包含有：显示在所述基准点上方／下方的纵向直线、显示在所述基准点左方／右方的水平直线、显示在所述基准点左上方／右下方的向左倾斜45度的直线、显示在所述基准点右上方／左下方的向右倾斜45度的直线、以所述基准点为圆心且圆弧凹口朝左上／朝左下／朝右上／朝右下的四分之一圆弧线、以所述基准点为圆心且圆弧凹口朝上／朝下／朝左／朝右的二分之一圆弧线。

6.如权利要求1或5的健身运动的引导设备，其特征在于：各所述动作提示轨迹具有相对二端，并且呈现出其中一端为起点端而另一端为终点端，由所述起点端沿着所述动作提示轨迹往所述终点端的方向，对应于所述使用者当时应进行的所述示范人像所示范的所述运动动作当中的所述预定身体部位的一段运动路径的运动方向；所述运动符合程度依据包含所述使用者的所述预定身体部位的位移方向在内的侦测结果而决定。

7.如权利要求1或5的健身运动的引导设备，其特征在于：各所述动作提示轨迹具有相对二端，其中一端定义为起点端而另一端定义为终点端；各所述动作评量具有一长度可变的度量条；各所述动作检核图像所对应的所述预定身体部位的所述运动符合程度愈高，对应的所述度量条就由对应的所述动作提示轨迹的所述起点端沿着所述动作提示轨迹往所述终点端延伸得愈长。

8.如权利要求7的健身运动的引导设备，其特征在于：当所述度量条由对应的所述动作提示轨迹的所述起点端延伸到所述终点端时，在所述终点端会显示一达标指示。

9.如权利要求1的健身运动的引导设备，其特征在于：所述健身运动由若干运动小节接续而成，各所述运动小节具有至少一检核时段；所述预备资料含有各所述运动小节的各所述检核时段预定的所述动作检核图像的数目、各所述动作检核图像所对应的所述预定身体部位、各所述动作提示轨迹的预定显示位置及预定轨迹样式的对应资料；所述引导设备引导所述使用者进行所述健身运动的过程中，在各所述运动小节的各所述检核时段，所述影像画面中会显示所述检核时段预定的所述动作检核图像。

10.如权利要求1或9的健身运动的引导设备，其特征在于：所述引导设备引导所述使用者进行所述健身运动的过程中，至少局部时段的所述影像画面中会同时显示复数个所述动作检核图像，而且，所述影像画面中会显示一整体评量，所述整体评量是依据当时的所述影像画面中所有的所述动作检核图像的所述动作评量而决定。