TWI486880B - 運動模式之自動辨識方法 - Google Patents

Description

運動模式之自動辨識方法

本申請案是有關於一種自動辨識方法，且特別是有關於一種運動模式之自動辨識方法。

日前健康意識覺醒，運動風氣逐漸普及。現代人最方便且最常使用的運動方式為健走、跑步、跑步機運動、騎自行車、游泳等運動方式。

目前運動管理的輔助器材只能針對單一運動模式進行統計。以計步器來說，計步器只能進行步數的計算，而無法對各動運動模式的判斷，更無法針對使用者各種運動模式進行紀錄與分析。如此一來，使用者使用這些輔助器材仍然無法有效地進行運動管理。

本申請案係有關於一種運動模式之自動辨識方法，其利用步數與水平瞬間速度來自動定義使用者的運動模式，使得使用者的各種不同運動可以進行紀錄與分析。

根據本申請案之第一方面，提出一種運動模式之自動辨識方法。運動模式之自動辨識方法用以辨識一使用者之一運動模式。自動辨識方法包括以下步驟。獲得使用者於一預定時間區間之一步數。獲得使用者於預定時間區間結束時的一水平瞬間速度。以一微處理器依據步數及水平瞬間速度自動定義使用者之該運動模式。

為了對本申請案之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參照第1圖，其繪示本申請案一實施例之運動模式之自動辨識系統100的示意圖。自動辨識系統100包括一量測器110及一微處理器120。量測器110用以量測使用者的運動資訊，其可以配戴於使用者的軀幹部位，例如腰部或胸部等不受肢體擺動影響的部位。微處理器120針對此些運動資訊進行分析以自動辨識出使用者的運動模式。在一實施例中，微處理器120可以搭載整合於行動電話或筆記型電腦內。量測器110與微處理器120可以透過無線或有線之方式傳遞資訊。當量測器110與微處理器120採用分離式設計時，量測器110可以更容易地配戴於合適的位置，而持在手上的微處理器120則可透過顯示螢幕讓使用者瞭解分析結果。在另一實施例中，量測器110與微處理器120也可整併在同一電子裝置內。當量測器110與微處理器120採用合併式設計時，自動辨識系統100的成本可以降低，且其體積亦可大幅縮小。自動辨識系統100的分離/合併式設計以及搭載在何種裝置的設計均視產品的設計需求而定。

請參照第2A～2B圖，其繪示本實施例運動模式之自動辨識方法的流程圖。以下係搭配第1圖之自動辨識系統為例來說明本實施例之自動辨識方法，然而本申請案所屬技術領域中具有通常知識者均可瞭解本實施例之自動辨識方法並不侷限於第1圖之自動辨識系統100。

首先，在步驟S101～S103中，量測器110量測使用者於一預定時間區間之一步數。預定時間區間例如是10秒。在步驟S101～S103中，量測器110可透過機械式計步器或三軸加速度規來獲得步數。在本實施例中，步驟S101～S103係以三軸加速度規為例做說明。

在步驟S101中，以量測器110(例如是三軸加速度規)量測使用者於預定時間區間之垂直加速度。垂直加速度實質上垂直於水平面(例如是第1圖之Z軸正方向或Z軸負方向)。在此步驟中，三軸加速度規之其中一軸係指向地面或天空，並在此預定時間區間內連續性地感測此垂直加速度。量測器110獲得的垂直加速度則再傳遞給微處理器120。垂直加速度隨著時間的變化即可繪示成第3圖所繪之變化曲線VC。

在步驟S102中，微處理器120計算預定時間區間內，垂直加速度之變化曲線VC之相對極大值的出現次數。以第3圖為例，在第10～20秒之間，垂直加速度之變化曲線VC之相對極大值的出現次數為2。

接著，在步驟S103中，微處理器120定義垂直加速度之變化曲線VC之相對極大值的出現次數為步數。舉例來說，步驟S102～S103係透過三軸加速度規來推測出使用者在第10～20秒之間的步數為2。

然後，在步驟S104～S105中，量測器110量測使用者於預定時間區間結束時的一水平瞬間速度。在本實施例中，步驟S104～S105係以三軸加速度規或二軸加速度規之實施方式為例做說明。

在步驟S104中，以量測器110(例如是三軸加速度規或二軸加速度規)量測使用者於預定時間區間的一第一水平加速度及一第二水平加速度。在此步驟中，第一水平加速度及第二水平加速度實質上相互垂直，且皆實質上平行於水平面H(繪示於第1圖)。第一水平加速度之方向例如是第1圖之X軸正方向，第二水平加速度之方向例如是第1圖之Y軸正方向。量測器110獲得的第一水平加速度及第二水平加速度則再傳遞給微處理器120。第一水平加速度隨著時間的變化即可繪示成第4A圖所繪之變化曲線LC1，第二水平加速度隨著時間的變化即可繪示成第4B圖所繪之變化曲線LC2。

在步驟S105中，微處理器120依據第一水平加速度之變化曲線LC1及第二水平加速度之變化曲線LC2計算水平瞬間速度。微處理器120可對第一、第二水平加速度之變化曲線LC1、LC2積分後，再以向量總和之方式計算出使用者於預定時間區結束時的水平瞬間速度。

接著，在步驟S106～S114中，以微處理器120依據步數及水平瞬間速度自動定義使用者之運動模式。透過本實施例之自動辨識方法，係可辨識出「在路上向前行走」、「在路上向前跑步」、「在跑步機上原地跑步或原地行走」、「在路上向前騎自行車」及「靜止」等各種運動模式。

在步驟S106中，微處理器120判斷步數是否實質上等於零。若步數不等於零，則進入步驟S107；若步數實質上等於零，則進入步驟S112。

在步驟S107中，微處理器120判斷水平瞬間速度是否實質上等於零。若水平瞬間速度不等於零，則進入步驟S108；若水平瞬間速度實質上等於零，則進入步驟S111。

在步驟S108中，微處理器120再判斷垂直加速度之變化曲線VC之相對極大值的平均是否大於一預定數值TH(標示於第3圖)。若垂直加速度之變化曲線VC之相對極大值的平均不大於預定數值TH，則進入步驟S109；若垂直加速度之變化曲線VC之相對極大值的平均大於預定數值TH，則進入步驟S110。

在步驟S109中，微處理器120定義運動模式為「在路上向前行走」。也就是說，步數不等於零、水平瞬間速度不等於零且垂直加速度之變化曲線VC之相對極大值的平均不大於預定數值TH時，可以判斷出使用者有步伐且在路上有移動，但步伐的變化程度並不劇烈。因此，使用者之運動模式定義為「在路上向前行走」。

在步驟S110中，微處理器120定義運動模式為「在路上向前跑步」。也就是說，步數不等於零、水平瞬間速度不等於零且垂直加速度之變化曲線VC之相對極大值的平均大於預定數值TH時，可以判斷出使用者有步伐且在路上有移動，而步伐的變化程度相當劇烈。因此，使用者之運動模式定義為「在路上向前跑步」。

在步驟S111中，微處理器120定義運動模式為「在跑步機上原地跑步或原地行走」。也就是說，步數不等於零，但水平瞬間速度等於零時，可以判斷出使用者有步伐，但在路上沒有移動。因此，使用者之運動模式定義為「在跑步機上原地跑步或原地行走」。

在步驟S112中，微處理器120判斷水平瞬間速度是否實質上等於零。若水平瞬間速度不等於零，則進入步驟S113；若水平瞬間速度實質上等於零，則進入步驟S114。

在步驟S113中，微處理器120定義運動模式為「在路上向前騎自行車」。也就是說，水平瞬間速度不等於零，但步伐等於零時，可以判斷出使用者在路上有移動，但沒有步伐。因此，使用者之運動模式定義為「在路上向前騎自行車」。

在步驟S114中，微處理器120定義運動模式為「靜止」。也就是說，步數等於零，且水平瞬間速度也等於零時，可以判斷出使用者沒有步伐，且在路上也沒有移動。因此，使用者之運動模式定義為「靜止」。

在預定時間區間結束，且步驟S101～S114執行完畢後，再重複回至步驟S101，以重複執行量測步數之步驟S101～S103、量測水平瞬間速度之步驟S104～S105及自動定義運動模式之步驟S106～S114。

綜上所述，判斷條件與運動模式之關係可以整理成如下表一及表二。

在本實施例中，係先判斷步數是否實質上等於零，再判斷水平瞬間速度是否等於零。然而，在其他實施例中，亦可先判斷水平瞬間速度是否等於零，再判斷水平瞬間速度是否等於零。

當使用者進行一連串的運動後，整個運動過程的運動模式均可以立即的進行記錄，以便於後續分析，並且可基於不同運動模式來個別精確計算所消耗的熱量，進一步提升分析的正確性。例如說，使用者可能一開始先走路至停車場，接著再從停車場騎自行車前往公司，然後在公司附近停妥自行車後跑步至公司。這樣一連串的運動皆可透過本實施例之自動辨識系統及方法進行辨識與記錄。使用者可以有效地管理日常生活的卡路里消耗量等健康資訊。

綜上所述，雖然本申請案已以諸項實施例揭露如上，然其並非用以限定本申請案。本申請案所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本申請案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本申請案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．自動辨識系統

110．．．量測器

120．．．微處理器

S101～S114．．．流程步驟

第1圖繪示本申請案一實施例之運動模式之自動辨識系統的示意圖。

第2A～2B圖繪示一實施例之運動模式之自動辨識方法的流程圖。

第3圖繪示一實施例之垂直加速度隨著時間的變化曲線。

第4A圖繪示一實施例之第一水平加速度隨著時間的變化曲線。

第4B圖繪示一實施例之第二水平加速度隨著時間的變化曲線。

S106～S114．．．流程步驟

Claims (10)

1. 一種運動模式之自動辨識方法，用以辨識一使用者之一運動模式，該自動辨識方法包括：獲得該使用者於一預定時間區間之一步數；獲得該使用者於該預定時間區間結束時的一水平瞬間速度；以及以一微處理器依據該步數及該水平瞬間速度自動定義該使用者之該運動模式為在路上向前行走、在路上向前跑步、在跑步機上原地跑步或原地行走、或在路上向前騎自行車。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動辨識方法，其中獲得該步數之步驟包括：以一加速度規量測該使用者於該預定時間區間之一垂直加速度，該垂直加速度實質上垂直於一水平面；以及依據該垂直加速度之變化曲線計算該步數。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自動辨識方法，其中該加速度規係為一三軸加速度規。
4. 如申請專利範圍第2項所述之自動辨識方法，其中依據該垂直加速度之變化曲線計算該步數之步驟包括：計算該預定時間區間內，該垂直加速度之變化曲線的相對極大值的出現次數；以及定義該垂直加速度之變化曲線之相對極大值的出現次數為該步數。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自動辨識方法，其中獲得該步數之步驟係透過一機械式計步器量測。
6. 如申請專利範圍第1項所述之自動辨識方法，其中獲得該水平瞬間速度之步驟包括：以一加速度規量測該使用者於該預定時間區間的一第一水平加速度及一第二水平加速度，該第一水平加速度及該第二水平加速度實質上平行於一水平面，且實質上相互垂直；以及依據該第一水平加速度之變化曲線及該第二水平加速度之變化曲線計算該水平瞬間速度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之自動辨識方法，其中該加速度規係為一三軸加速度規。
8. 如申請專利範圍第1項所述之自動辨識方法，其中自動定義該運動模式之步驟包括：若該步數不於零且該水平瞬間速度不等於零，則定義該運動模式為在路上向前跑步或在路上向前行走；若該步數不等於零且該水平瞬間速度實質上等於零，則定義該運動模式為在跑步機上原地跑步或原地行走；以及若該步數等於零且該水平瞬間速度不等於零，則定義該運動模式為在路上向前騎自行車。
9. 如申請專利範圍第1項所述之自動辨識方法，其中獲得該步數之步驟包括：以一加速度規獲得該使用者於該預定時間區間之一垂直加速度，該垂直加速度實質上垂直於一水平面；計算該預定時間區間內，該垂直加速度之變化曲線之 相對極大值的出現次數；及定義該垂直加速度之變化曲線之相對極大值的出現次數為該步數；自動定義該運動模式之步驟包括：若該步數不等於零、該水平瞬間速度不等於零且該垂直加速度之變化曲線之相對極大值的平均大於一預定數值，則定義該運動模式為在路上向前跑步；以及若該步數不等於零、該水平瞬間速度不等於零且該垂直加速度之變化曲線之相對極大值的平均不大於該預定數值，則定義該運動模式為在路上向前行走。
10. 如申請專利範圍第1項所述之自動辨識方法，其中獲得該步數之步驟、獲得該水平瞬間速度之步驟及自動定義該運動模式之步驟係重複執行。