TWI533238B - 動作偵測與判斷裝置及方法 - Google Patents

Description

動作偵測與判斷裝置及方法

一種動作偵測裝置，尤其是一種利用位置標示及影像運算所進行的動作偵測與判斷裝置及方法。

現代人常因工作而久坐不起或維持同一個姿勢過久，因此容易導致肌肉疲勞或產生相關的工作傷害，例如因久站或久坐而導致的腰間骨刺疾病等。要避免類似的工作傷害，最根本的解決方法是避免長時間維持或重複某一姿勢或動作，每工作一定的時間後可進行幾分鐘的伸展運動，藉此即可有效避免上述的問題。然而在現實情況中，在進行伸展運動時能會因空間限制等其他因素而導致伸展運動的不確實，進而無法確實達到伸展的效果，也無法達成放鬆肌肉、避免相關工作傷害的功效，因此需要一種可於伸展動作時檢測相關動作使否以達到一定標準的裝置來協助運動者了解自己的動作使否達到標準。

為避免在進行伸展運動時的不確實，而導致無法確實達到伸展的效果，因此需要一種可於伸展動作時檢測相關動作使否以達到一定標準的裝置來協助運動者了解自己的動作使否達到標準。本發明提供一種動作偵測與判斷方法，判斷一對應影像顯示於一顯示模組上之位置，其步驟包含：拍攝使用者進行一運動動作時的該對應影像，使該對應影像的移動對應該運動動作；顯示 一位置標示於該顯示模組，而該位置標示為一圖像，該位置標示表示該對應影像應對應之位置；依據一控制訊號調整該位置標示於該顯示模組上之位置，該控制訊號為使用者於一控制介面操控產生之訊號；及判斷該對應影像之位置是否對應該位置標示，若該人體動作影像有對應該位置標示，於該顯示模組顯示一動作正確訊息；若該人體動作影像未對應位置標示，於該顯示模組顯示一動作錯誤訊息。

其中，該位置標示包含一基準位置標示及一運動位置標示，該基準位置標示顯示早於該運動位置標示，其中：該基準位置標示提供使用者進行該運動動作開始前的位置依據；及該運動位置標示提供使用者進行該運動動作中各肢體應對應之位置。

其中，該基準位置標示及該運動位置標示間包含有一對應距離關係，該對應距離關係保持該基準位置標示及該運動位置標示間的一固定距離；其中：依據該對應距離關係該基準位置標示朝一方向調整一距離；及該運動位置標示同步朝相同方向移動相同距離。

其中，該運動位置標示中包含的複數個圖像包含有一對應距離關係，該運動位置標示中的任一個該圖像朝一方向調整一距離，該運動位置標示中其餘的該圖像同步朝該相同方向移動相同距離。

其中，該運動位置標示中包含的複數個圖像包含有一對應距離關係，該運動位置標示中的任一該圖像可單獨調整位置。

其中，該對應影像顯示於該顯示模組上的位置對應該位置標示後，該位置標示產生一動作正確訊息，表示該運動動作正確對應該位置標示；及該對應影像顯示於該顯示模組上的位置未對應該位置標示後，該位置標示產生一動作錯誤訊息，表示該運動動作未正確對應該位置標示。

其中，動作正確訊息包含該運動位置標示的一第一變化及一第二變化，其中：該對應影像顯示於該顯示模組上的位置對應該運動位置標示時，該運動位置標示產生該第一變化；及產生該第一變化後，於該對應影像維持對應該運動位置標示持續一維持時間時，該動作位置標示產生該第二變化。由上述內容可知，本發明具有下列優點： 1.提供一動作示範資訊及複數個運動位置標籤，讓使用者可依據該動作示範資訊了解運動方式；依據該運動位置標籤了解運動姿勢是否達到標準； 2.提供記錄功能，使用者可了解自身的運動狀況。

10‧‧‧攝影裝置

20‧‧‧資訊處理裝置

21‧‧‧處理模組

22‧‧‧訊號傳輸模組

23‧‧‧儲存模組

24‧‧‧顯示模組

30‧‧‧控制介面

31‧‧‧設定介面

32‧‧‧動作記錄介面

33‧‧‧動作選擇介面

34‧‧‧攝影裝置畫面

35‧‧‧動作示範畫面

40‧‧‧位置標示

41‧‧‧運動標示

42‧‧‧基準位置標示

43‧‧‧第一變化

44‧‧‧第二變化

45‧‧‧對應影像

圖1為本發明較佳實施例之模組方塊圖。

圖2為本發明較佳實施例之控制介面示意圖。

圖3為本發明較佳實施例之動作示意圖。

圖4為本發明較佳實施例之動作流程示意圖。

請參考圖1，本發明為一動作偵測與判斷系統，其包含一攝影裝置10及一資訊處理裝置20，該資訊處理裝置20可為一桌上型電腦、一筆記型電腦或為一智慧型手機，而該攝影裝置10可為一可分離結合於該桌上型電腦螢幕的攝影機或為電性連結於該筆記型電腦螢幕及該智慧型手機的一攝影鏡頭。

該資訊處理裝置20包含有一處理模組21、一訊號傳輸模組22、一儲存模組23及一顯示模組24，該處理模組21與該訊號傳輸模組22及該儲存模組23電性相連，該訊號傳輸模組22與該顯示模組24電性相連。該顯示模組24可為 該桌上型電腦、筆記型電腦或該智慧型手機的螢幕，該儲存模組23儲存有一控制介面程式及複數組動作示範資訊，該控制介面程式經由該訊號傳輸模組22於該顯示模組24上顯示一控制介面30；該動作示範資訊包含一運動動作說明及一位置標示40，該位置標示40為顯示於該顯示模組24上的圖像，而該圖像進一步可為與背影顏色不同的圖像、與背景亮度不同的圖像或有輪廓形狀變化的圖像，強化使用者於該顯示模組24上所接收到的視覺效果。

該位置標示40包含一運動位置標示41及一基準位置標示42，其中，該基準位置標示42可早於該運動位置標示41顯示於該顯示模組24，該基準位置標示42提供使用者運動開始前的位置依據，避免使用者進行該運動動作之位置超出該攝影裝置10可攝影之範圍，而該基準位置標示42可為單數或複數個圖像，在此不限定，例如，該基準位置標示42可為一頭部位置的指示，指示使用者進行該運動動作前的起始位置，或者，該基準位置標示42可為一頭部位置的指示及一胸腔部位置的指示。

該運動位置標示41以複數個圖像提供使用者進行該運動動作時的動作位置依據，指示使用者進行該運動動作中，各肢體應進行對應的位置，例如，以複數個圖像的間隔排列對應使用者上肢的位置，而各圖像間間隔的距離可為等距或不等距。

該攝影裝置10連續拍攝使用者的一對應影像45，該對應影像45為該攝影裝置10拍攝使用者後，顯示於該攝影裝置畫面34的使用者畫面，該對應影像45係對應使用者於該攝影裝置10前進行的該運動動作。該位置標示40顯示於該控制介面30上；該運動動作之說明可為一圖像說明資訊、一文字說明資訊或為兩者綜合之說明資訊，該動作示範資訊顯示於該控制介面30上。

該基準位置標示42及該運動位置標示41可依使用者需求進行同步的或個別的調整，以配合使用者之體型或配合無法順利移動肢體的復健病 患。該運動位置標示41與該基準位置標示42間可包含一對應距離關係，該對應距離關係在該基準位置標示41或該運動位置標示41移動時保持該運動位置標示41與該基準位置標示42間的一固定距離，使調整該基準位置標示42的位置後，隨後產生的該運動位置標示41可依據該基準位置標示42調整後的位置而對應調整，或者，移動任一個該運動位置標示42後，其餘的該運動位置標示42可以特定尺寸關係對應移動。於本發明實施例中，使用者透過該控制介面30觸控移動、以滑鼠拖曳移動或以按鍵輸入移動該基準位置標示42，在該基準位置標示42向某一特定方向調整一特定距離後，隨後產生的該運動位置標示41可同步統一向該特定方向移動該特定距離，使用者透過該控制介面30觸控移動或以按鍵輸入移動任一該運動位置標示41，在任一該運動標示41向某一特定方向調整一特定距離後，其餘的該運動標示41可同步統一向該特定方向移動該特定距離。例如，使用者調整該基準位置標示42向上移動10公分，則該運動位置標示41同步向上移動10公分，或者，使用者調整任一該運動位置標示41向左移動10公分，其餘的該動作位置標示41同步向左。

進一步的，若使用者為具有偏癱症狀的復健患者，使其兩側肢體之運動範圍有所差異，該運動位置標示41可個別單獨調整其中所包含圖像的位置，例如，單獨調整某幾個對應右側上肢的圖像，降低該圖像於該顯示模組24中的位置，讓使用者可順利配合該運動位置標示41。

該處理模組21接收該攝影裝置10拍攝某該對應影像45後所輸出的一畫面訊號，該畫面訊號經由處理模組21進行一畫面演算處理後輸出一畫面演算結果訊號至該儲存模組23儲存及該訊號傳輸模組22，該訊號傳輸模組22輸出該畫面演算結果訊號至該顯示模組24並顯示於該控制介面30。同時，使用者可點選該控制介面30上之按鍵，該控制介面30輸出對應該按鍵的一控制訊號，該控制訊號經由該訊號傳輸模組22輸入該處理模組21，其中，使用者點選的方 式可為觸控、滑鼠點選或鍵盤按鍵點選等該處理模組21根據該控制訊號控制對應之模組，例如：依據該控制訊號控制該攝影裝置10之開啟或關閉、依據該控制訊號控制該儲存模組23輸出不同的該動作示範資訊或清除該儲存模組23所儲存的畫面演算結果訊號。

請參考圖2、3，該控制介面30包含有一設定介面31、一動作記錄記錄介面32、一動作選擇介面33、一攝影裝置畫面34及一動作示範畫面35。該設定介面31至少包含有一開始鍵、一停止鍵及一重置鍵，使用者點選該開始鍵或停止鍵可分別啟動或停止動作偵測及檢測之功能，該重置鍵可使該動作記錄介面32所顯示之資訊歸零並清除該儲存模組23所儲存的該畫面演算計結果訊號。該動作記錄介面32所顯示之資訊至少包含一運動時間及一動作完成次數，其中該處理模組21所輸出之該畫面演算結果訊號至少包含該運動時間及該動作完成次數。該動作選擇介面33可為複數個選擇鍵，點選每一該選擇鍵可對應一運動動作，或為一選單，點選該選單可選擇複數種該運動動作，該動作示範畫面35對應顯示使用者由該動作選擇介面33所選擇的該運動動作之該動作示範資訊。該攝影裝置畫面34顯示該攝影裝置10所拍攝之畫面及複數個位置標示40。

其為本發明實施例之動作流程：步驟一、點擊該控制介面30的該開始鍵，使該攝影裝置10開始進行攝影；步驟二、該攝影裝置10拍攝使用者未開始運動前的一原始影像；步驟三、使用者於該動作選擇介面33選擇一運動動作，並由該動作示範畫面35顯示所選擇運動動作之該動作示範資訊；步驟四、使用者依據所選擇的該運動動作進行相同的動作，由該攝影裝置10拍攝使用者進行該動作時的一動作影像； 步驟五、該處理模組依據該原始影像及該動作影像進行該畫面演算處理，並輸出該畫面演算結果判定該運動動作是否符合該動作示範資訊之標準；其中，若該畫面演算結果判定該運動動作不符合該動作示範資訊之標準，則該顯示模組24顯示一動作錯誤訊息提醒使用者，該動作錯誤訊息可為文字、圖式或聲響。或者，該運動錯誤訊息可為該位置標示42的一顏色變化或為一亮度變化。

步驟六、將該畫面演算結果中該符合該動作示範資訊標準之該運動動作次數記錄於該儲存模組23並顯示該動作記錄介面32。

本發明實施例中，該畫面演算處理包含一影像辨識方法及一影像定位方法，其中，該影像辨識方法有下列步驟：步驟一、該攝影裝置10拍攝使用者的該對應影像45，而該對應影像45包含一原始影像及一動作影像，其中，該原始影像可為一進行該運動動作前的影像，該動作影像可為進行該運動動作中的影像，或者，該原始影像及該動作影像為該運動動作中先後連續拍攝之影像；步驟二、將該原始影像及該動作影像進行一交叉比對，該交叉比對比較二影像每點像素之一像素差異，再以一二值化門檻對該像素差異進行分類並產生一背景分離影像，該像素差異大該二值化門檻時，以黑色像素表示；該每點像素差異小於該二值化門檻時，以白色像素表示。其中，該二值化門檻可由使用者需求或依據使用經驗選擇有最佳影像辨識效果的二值化門檻；步驟三、該背景分離影像進一步進行一雜訊濾除處理。其中，該雜訊濾除處理可由使用者需求或依據使用經驗選擇有最佳影像辨識效果的雜訊濾除處理方式。

請參考圖4，該影像定位方法，有下列步驟： 步驟一、使用者選擇一運動動作，該攝影裝置畫面34顯示該基準位置標示42；步驟二、使用者移動肢體使身體之某一部位的該對應影像45對準該基準位置標示42，於本發明之實施例中，該基準位置標示42為使用者頭部需對應之位置，在使用者控制該運動動作使該對應影像45的頭部部分對應該基準位置標示42後，該基準位置標示42產生一動作正確訊息，而該動作正確訊息可為一顏色變化或為一閃爍的亮度變化。其中，該基準位置標示42可依使用者需求進行調整，以配合使用者之體型，而調整該基準位置標示42的步驟為，在該基準位置42顯示於該顯示模組24後，使用者可直接於該顯示模組24上以觸控的方式移動基準位置42，或者，可透過該控制介面30調整基準位置42顯示的位置；步驟三、使用者依據該運動位置標示41將該運動動作分別對準該運動位置標示41，於本發明實施例中，該運動位置標示41為使用者肢體需對應之位置。其中，該運動位置標示41可依使用者需求進行調整，以配合不同使用者之體型或身體伸展度。而調整該運動位置標示42的步驟為，在該運動位置標示41顯示於該顯示模組24後，使用者可直接於該顯示模組24上以觸控的方式移動該運動位置標示41，或者，可透過該控制介面30調整該運動位置標示41顯示的位置；步驟四、將該背景分離影像與該動作位置標示41進行一運動動作比對，該背景分離影像符合該動作位置標示41時，該動作位置標示41產生該動作正確訊息，其中該動作正確訊息包含一第一變化43及第二變化44，於該背景分離影像符合該動作位置標示41時，該動作位置標示41產生該第一變化43，並於該運動動作持續一維持時間後該動作位置標示41產生該第二變化44，以此提示使用者之運動狀態，其中該動作位置41之該第一變化及第二變化為提供使用者一視覺及/或聽覺效果變化，透過該視覺及/或聽覺效果變化表示該對應影像45 使否正確對應該運動位置標示41及正確對應該位置標示41的維持時間，而該視覺效果變化可為一顏色變化、一閃爍的亮度變化、一外型輪廓變化或發出聲響，該維持時間可依使用者需求調整長短，或者，該動作正確訊息也可為顯示於該顯示模組24上的文字、圖式或該資訊處理裝置20輸出的聲響。

進一步的，本創作包含一無線感應穿戴裝置，透過該無線感應穿戴裝置感應使用者肢體動作的一動作資訊，該動作資訊以無線的方式傳送至該訊號傳輸模組22後顯示於該動作記錄介面32及儲存記錄於該儲存模組23。其中，該無線感應穿戴裝置可為一彎曲感測裝置，透過該彎曲感測裝置感測使用者肢體彎曲的程度，藉此判斷肢體的柔軟度或完成某一該運動動作時肢體的彎曲程度。或者，該無線感應穿戴裝置可為一重力感測裝置(g-sensor)，透過該重力感測裝置測量使用者進行某一該運動動作時肢體的運動速度。

進一步的，該無線感應穿戴裝置可顯示該動作正確訊息或該動作錯誤訊息，其中該動作正確訊息或該動作錯誤訊息可為由一震動模組所發出的震動感，使用者藉由穿戴該無線感應穿戴裝置感受該震動感，或可為一聲音輸出模組或光輸出模組，藉由聲音輸出或光輸出表示該動作正確訊息或該動作錯誤訊息。

進一步的，於本創作中的該攝影裝置可為一單鏡頭攝影裝置，降低使用多鏡頭可能造成的成本上升與演算複雜的問題。

由上述內容可知，本發明具有下列優點：1.提供一動作示範資訊及複數個運動位置標籤，讓使用者可依據該動作示範資訊了解運動方式；依據該運動位置標籤了解運動姿勢是否達到標準；2.提供記錄功能，使用者可了解自身的運動狀況。

40‧‧‧位置標示

41‧‧‧運動位置

42‧‧‧基準位置標示

43‧‧‧第一變化

44‧‧‧第二變化

45‧‧‧對應影像

Claims (8)

1. 一種動作偵測與判斷方法，係判斷一對應影像顯示於一顯示模組上之位置，其步驟包含：拍攝使用者進行一運動動作時的該對應影像，使該對應影像的移動對應該運動動作；顯示一位置標示於該顯示模組，而該位置標示為一圖像，該位置標示表示該對應影像應對應之位置，該位置標示包含一基準位置標示及一運動位置標示，該基準位置標示早於該運動位置標示顯示，其中：該基準位置標示提供使用者進行該運動動作開始前的位置依據；該運動位置標示提供使用者進行該運動動作中各肢體應對應之位置；依據一控制訊號調整該位置標示於該顯示模組上之位置，該控制訊號為使用者於一控制介面操控產生之訊號；及判斷該對應影像之位置是否對應該位置標示，若該人體動作影像有對應該位置標示，於該顯示模組顯示一動作正確訊息；若該人體動作影像未對應位置標示，於該顯示模組顯示一動作錯誤訊息。
2. 依申請專利範圍第1項所述的動作偵測與判斷方法，該基準位置標示及該運動位置標示間包含有一對應距離關係，該對應距離關係保持該基準位置標示及該運動位置標示間的一固定距離；其中：依據該對應距離關係該基準位置標示朝一方向調整一距離；及該運動位置標示同步朝相同方向移動相同距離。
3. 依申請專利範圍第1項所述的動作偵測與判斷方法，該運動位置標示中包含的複數個圖像包含有一對應距離關係，該運動位置標示中的任一個 該圖像朝一方向調整一距離，該運動位置標示中其餘的該圖像同步朝該相同方向移動相同距離。
4. 依申請專利範圍第1項所述的動作偵測與判斷方法，該運動位置標示中包含的複數個圖像包含有一對應距離關係，該運動位置標示中的任一該圖像可單獨調整位置。
5. 依申請專利範圍第1至4項中任一項所述的動作偵測與判斷方法，該對應影像顯示於該顯示模組上的位置對應該位置標示後，該位置標示產生一動作正確訊息，表示該運動動作正確對應該位置標示；及該對應影像顯示於該顯示模組上的位置未對應該位置標示後，該位置標示產生一動作錯誤訊息，表示該運動動作未正確對應該位置標示。
6. 依申請專利範圍第5項所述的動作偵測與判斷方法，該動作正確訊息包含該運動位置標示的一第一變化及一第二變化，其中：該對應影像顯示於該顯示模組上的位置對應該運動位置標示時，該運動位置標示產生該第一變化；產生該第一變化後，於該對應影像維持對應該運動位置標示持續一維持時間時，該動作位置標示產生該第二變化；及該第一變化及該第二變化為一視覺效果變化，透過該視覺效果變化表示該對應影像對應該運動位置標示之狀況。
7. 一種動作偵測與判斷裝置，其包含可接收一畫面訊號的一資訊處理裝置、一無線感應穿戴裝置及一單鏡頭攝影裝置，該資訊處理裝置執行申請專利範圍第1至6項中任一項所述的動作偵測與判斷方法，其中：該資訊處理裝置顯示該動作偵測與判斷方法輸出的一動作正確訊息及一動作錯誤訊息； 該資訊處理裝置包含一控制介面，該控制介面控制該資訊處理裝置開始或結束執行該動作偵測與判斷方法，或控制該資訊處理裝置儲存該動作偵測與判斷方法之結果；及該單鏡頭攝影裝置產生該畫面訊號，其中：該無線感應穿戴裝置感應使用者控制自身的一對應影像對應該動作偵測與判斷方法中的一位置標示時肢體動作的一動作資訊；及該無線感應穿戴裝置可顯示該動作正確訊息或該動作錯誤訊息。
8. 如申請專利範圍第7項的動作偵測與判斷裝置，該控制介面包含一動作記錄介面、一動作選擇介面及一動作示範畫面，其中：該動作記錄介面所顯示之資訊包含一運動時間及一動作完成次數，該運動時間及該動作完成次數為使用者控制自身的該對應影像對該應該動作偵測與判斷方法中該位置標示時肢體動作的動作資訊；該動作選擇介面為複數個選擇鍵，點選每一該選擇鍵對應一運動動作，或為一選單，點選該選單選擇複數種該運動動作；及該動作示範畫面對應顯示使用者由該動作選擇介面所選擇的該運動動作之一動作示範資訊。