TWI564564B

TWI564564B - 基於加速度之計數裝置及方法

Info

Publication number: TWI564564B
Application number: TW104117918A
Authority: TW
Inventors: 邱東昇; 徐子軒; 陳威民
Original assignee: 群光電子股份有限公司
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2017-01-01
Also published as: TW201643433A

Description

基於加速度之計數裝置及方法

本發明是有關於一種計數裝置及計數方法，特別是一種基於加速度之計數裝置及方法。

隨著科技發展，加速度計及陀螺儀的應用已逐漸融入許多電子裝置中，賦予電子裝置提供不同類型的應用目的。單軸、雙軸或三軸加速度計在行動裝置上的使用，例如手機、平板電腦等，已經十分普及。舉例而言，智慧手環或手表等類型的穿戴式計步裝置，便是利用加速度計作為感測器來擷取穿戴者的動作資訊，藉以進一步計算的移動步伐。

然，這種基於加速度計來進行計數之裝置仍存在精準度不足的問題，亦無法適用於各種應用環境。例如，不同裝置的配戴方式/位置，以及不同的運動模式(垂直/水平移動)與運動速度。例如，配戴裝置會面臨包含上/下樓梯、快/慢跑及/或快/慢走等不同的使用情況。

因此，如何使計數裝置提升其應用層面(意即滿足更多的使用情況)，應為該領域亟待解決之課題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種基於加速度之計數裝置及方法，以滿足多種運動模式的動作計數目的。

根據本發明之目的，所提出之計數裝置，包含一波形轉換單元及一回饋單元。所述波形轉換單元係用以處理複數個取樣序列，該等取樣序列由數個取樣點組成，且該等取樣序列與一物體的加速度有關。該波形轉換單元以數個轉換方式中的至少一轉換方式將該等取樣序列轉換為一轉換序列，該轉換序列具有複數個波峰及波谷。所述回饋單元，係依據該轉換序列中的分布特徵，產生一回饋訊號。

根據本發明之目的，再提出之基於加速度之計數方法，由一處理模組所執行，包含：以數個轉換方式中的至少一轉換方式，將所述取樣序列轉換為一轉換序列，以及依據該轉換序列中的分布特徵來產生所述回饋訊號。

上述回饋訊號被提供至與處理取樣序列有關的各個單元及/或步驟中，作為處理參數調整之依據。藉此，賦予該計數裝置或執行該計數方法的裝置，能夠依據使用者的裝置佩戴狀態、運動狀態、運動環境等因素，調整裝置的處理模式，有助於動作計數的效率。

較佳地，所述轉換方式，係基於各取樣點與該各取樣點相鄰之其他取樣點的加速度分布，將取樣序列轉換為轉換序列。更具體而言，所述轉換方式，係基於各取樣點與該各取樣點相鄰之其他取樣點的加速度之和(與各取樣點所關聯的一累加值之平均有關)或差(與各取樣點所關聯的加速度變化之累加值有關)，將取樣序列轉換為轉換序列。

較佳地，所述回饋訊號的產生，可進一步依據轉換序列中每單位時間的波峰數量，以及依據轉換序列與等取樣序列中之一者的兩者波峰數量比例。

本發明前述各方面及其它方面依據下述的非限制性具體實施例詳細說明以及參照附隨的圖式將更趨於明瞭。

1‧‧‧計數裝置

10‧‧‧加速度計

20‧‧‧處理模組

201‧‧‧取樣單元

202‧‧‧波形轉換單元

203‧‧‧峰谷偵測單元

204‧‧‧突波過濾單元

205‧‧‧回饋單元

2051‧‧‧步伐偵測單元

2052‧‧‧位置判斷單元

2053‧‧‧模式判斷單元

2054‧‧‧調整及回饋單元

206‧‧‧計數單元

30‧‧‧儲存單元

40‧‧‧無線傳輸模組

50‧‧‧顯示器

60‧‧‧輸入介面

600至605‧‧‧步驟

第一圖為方塊示意圖，顯示本發明計數裝置之一實施例。

第二圖為方塊示意圖，顯示本發明處理模組中的各處理單元及其處理順序。

第三A至三E圖為數據圖，針對裝置繫於一特定位置(如腰部)，顯示根據本發明計數方法所獲得之三軸取樣序列、第一轉換序列(E1)及第二轉換序列(E2)以及根據其他習知方法所獲得之三軸取樣序列(S1、S2)。

第四A至四E圖為數據圖，針對裝置繫於另一特定位置(如腕部)，顯示根據本發明計數方法所獲得之三軸取樣序列、第一轉換序列(E1)及第二轉換序列(E2)以及根據其他習知方法所獲得之三軸取樣序列(S1、S2)。

第五圖為方塊示意圖，顯示本發明回饋單元中的各處理區塊。

第六圖為方塊流程圖，顯示本發明計數方法之一實施例。

本發明現將在下面參考形成其部分的附圖以更完全描述，且這些附圖係經由說明以顯示可實施本發明的特定示例性具體實施例。然而，本發明能夠以許多不同形式具體實施，且不應該構成對在此提出具體實施例的限制；而是，這些具體實施例提供是要對揭示內容徹底完全瞭解，並將本發明的範疇完全傳達給熟諳此項技術人士。除了其他特點以外，本發明可以方法或裝置具體實施。因此，本發明可採用整個硬體具體實施例、整個軟體具體實施例、或組合軟體和硬體態樣的具體實施例之形式。因此，下列詳細描述並非以限制性採用。

在整個說明書及申請專利範圍中，除非內容清楚聲明，否則下列術語採用在此明確關聯的意義。如在此使用的敘述語「在一實施例中」，雖可以是指相同的具體實施例，但在此不必然是指相同的具體實施例。此外，如在此使用的敘述語「在另一實施例中」或「在其他實施例中」，雖然可以是指不同的具體實施例，但在此不必然是指不同的具體實施例。因此，如下所述，本發明的各種不同具體實施例可組合，不致脫離本發明的範疇或精神。

此外，如在此的使用，除非內容清楚聲明，否則敘述字「或」是一包容「或」，且等同於「及/或」。除非內容清楚聲明，否則敘述語「基於」是沒有排他性，且允許基於未描述的其他因素。此外，在說明書中，「一」和「該」的意義包括複數意義之參照。「之中」的意義包括「之中」及「之上」。同樣地，除非清楚指明，否則敘述「峰值」可指「波峰」或「波谷」。除非以圖式為基礎，否則敘述「波峰」和「波谷」並未具有特定的上下關係。

第一圖顯示本發明基於加速度之計數裝置(以下簡稱計數裝置)的較佳實施例。為實作本發明，並非所有組件皆為必要，同時可在該等組件之排置和類型方面加以變化而不致悖離本發明精神或範圍。即如所示，第一圖之計數裝置1主要包含一加速度計10、一處理模組20及儲存單元30。所述計數裝置1可依據裝置本身所受到的移動而輸出一或多個序列值及一計數結果，所述序列值與裝置本身的移動加速度及移動方向有關。該計數裝置1可進一步包括無線傳輸模組40及/或顯示器50。所述無線傳輸模組40可與外部網路及/或裝置通訊連接。所述網路可為有線/無線的架構組成一或更多的區域網路(LAN)及/或廣域網路(WAN)。該網路可包含LAN、WAN、電話網路等等。無線傳輸模組40可具有透過TCP協定、HTTP協定或HTTPS協定來建立網路連線的能力，及/或可具有短程通訊和傳輸資料的能力，例如藍芽傳輸、NFC傳輸。顯示器50可依據計數裝置1的輸出而顯示一或多個計數值。

一般說來，計數裝置1典型的有智慧手機、或平板電腦、智慧手環等。計數裝置1典型的應用為動態計數，如步伐計算。以下實施例之說明，係以計步器的實施態樣為主軸；然，本發明並不僅限於計步器之應用。

加速度計10用以將一物體移動資訊轉換成與該移動資訊有關的加速度資訊。加速度計10，典型地，可由可動件、電極、介電材料及IC電路等組成的電容電路所施行。可動件的移動迫使電容產生變化，進而產生與加速度有關的資訊。所述加速度資訊可為一連續訊號。計數裝置1可包含一或多個加速度計10，每個加速度計10可為單軸、雙軸或多軸的設計，其決定加速度方向取得之數量，例如雙軸加速度計可獲得物體移動時的水平及垂直加速度。經加速度計10測得之加速可隨時間產生的變化，此變化由物體移動的型態而決定。本發明實施例主要以量測線性加速度的加速度計為說明主軸。加速度計10可包含類比/數位轉換單元(圖中未示)，用以輸出數位訊號供數位電路處理。

處理模組20用以執行一或多個儲存單元30中的應用程式及負責數據之計算。處理模組20接收加速度計10所產生的加速度資訊，並經由特定的演算法及/或應用程式將所述資訊轉換成特定結果。在本發明其他實施例中，處理模組20可由分散於不同的終端裝置所組成，例如與該計數裝置1通訊連線的其他遠端裝置亦可接收加速度計10所收集到的加速度資訊並計算。儲存單元30用以儲存可執行之應用程式及/或演算法，並可記錄處理模組20的運算結果，如在一時間內與該計數裝置1有關的行走步伐計數值。

參閱第二圖所示，該處理模組20所執行的處理可由複數模塊表示，其包含取樣單元201、波形轉換單元202、峰谷(crest-trough)偵測單元203、突波過濾單元204、回饋單元205及計數單元206，其依序處理從加速度計10所獲得的加速度資訊。

取樣單元201係用以對加速度計10產生的連續訊號進行取樣。對於連續訊號的取樣頻率可經由輸入介面60的設定來決定。例如，取樣頻率可分為三個等級供使用者依據其動作模式來選取。或是，可依據回饋單元205所產生的回饋訊號來自發地調整所述取樣頻率。如第三A圖及第四A圖，其分別顯示將本發明計數裝置1配置在一特定位置(如腰部)及另一特定位置(如腕部)的三軸加速度取樣結果(序列)，其中橫軸數值與取樣時間有關，縱軸數值(標準化數值)與各軸加速度值有關。值得注意的是，第三A圖的Z軸加速度相較其他軸來得有變化，而第四A圖的Y軸加速度相對其他軸來得有變化。原因在於，配戴於腰部及腕部的計數裝置1，分別會在主要的一個方向上呈現較劇烈的加速度變化，以至於有明顯的峰值落差。當然，X、Y、Z所呈現的序列除了與計數裝置1的配戴部位有關，該計數裝置1在一部位上配戴的方向也會有所影響。然而，經由波形轉換單元202，序列中的重要資訊得以被萃取及放大。

波形轉換單元202用以將所得到的三軸加速度序列轉換為特徵明顯可供辨識之序列(波形)。為了強化三軸訊號波形的變化程度以及弱化三軸波形訊號中的地心引力成份，波形轉換單元202可採取第一種波形轉換方式來處理所接收的三軸序列：其中，n為三軸序列中的第n個取樣點；m為三軸序列中的取樣總數；i為第i個鄰近n之取樣點；j為與第n個取樣點相鄰的取樣點數量；V1(n)等於|X|+|Y|+|Z|(即三軸各別絕對值之總和)；E1(n)為經由波形轉換後的序列。根據公式[1]的描述，E1(n)的轉換值，是基於已知的E1(n-1)、V1(n)、以及與V1(n)有關的累加平均值所計算。

具體而言，所述累加平均值為，在V1(n)中，與第n個取樣點相鄰的數個取樣點(包含此第n個)的累加值，其平均(除以相鄰取樣數量j)，即。

其中，第i個取樣點為累加的起始點。一般而言，較佳地，i鄰近於第n個取樣點，例如可設定i等於n±1，意即以序列中的第n個取樣點的前或後一個取樣點作為累加運算的起始點。或者，在某些狀況下，可設定i等於n。

累加運算的終點由相鄰取樣點的數量j所決定。以j=16來說，累加運算的終點為第n個點後的第16個點。舉例而言，若計算與取樣點n=1有關的累加值，當設定j=16時，則累加值之平均為。

在本發明的其他實施例中，與第n個取樣點相關的起點和終點亦可分別設定為，起點i落在所要運算之第n個取樣點之前，而終點落在所要運算的第n個取樣點之後。舉例而言，起點和終點分別為第n-8個及第n+8個，則累加值之平均計算可描述成。

又或是，起點i接落在所要運算的第n個取樣點之前，而終點落在所要運算的第n個取樣點。舉例而言，終點和起點分別為第n-16個及第n個，則累加值之平均計算可描述成。

應注意，在計算V1(n)的第一個取樣點V1(0)時，起點i即為V1(0)，同時公式[1]中的計算項目E1(n-1)不列入考慮。另外，無論累加運算的上下限(起點和終點)分別對應至哪個取樣點，上下限中的取樣點必須包含第i個(與第n個相近的)取樣點。這樣的計算意義是在於獲得第n個取樣點附近的累積數值。所述i和j的數值，可基於所述取樣頻率與V1(n)的波形分布的關聯性，所決定。

經由累加值之平均，原V1(n)序列中的步伐特徵得以被強化，同時經由平均計算而弱化地心引力(重力加速度)的特徵。

參閱第三A圖，此為將計數裝置1配戴於如腰部所量測之三軸序列。參閱第三D圖，此顯示三軸序列經處理模組20的波形轉換單元202，以公式[1]，所產生的轉換結果。可發現轉換後所得到的E1(n)序列，具有明顯的波峰與波谷(與行走步伐的動作有關)，其識別度相較原始序列提升，有助於處理模組20進行後續的計數判斷。

本發明所提供之波形轉換單元202可採取一或多種波形轉換手段，以應付前述計數裝置所處的各種使用情境。波形轉換單元202可基於三軸中每一軸的加速度變化量來產出新的序列。波形轉換單元202可選擇經由第二波形轉換方式來運算處理三軸序列：其中，V(n)等於Dx(n)+Dy(n)+Dz(n)；n為三軸序列中的第n個取樣點；m為三軸序列中的取樣總數；q為第n個取樣點後的第q個取樣點。其中，Dx(n)=|Xn+1-Xn|；Dy(n)=|Yn+1-Yn|；Dz(n)=|Zn+1-Zn|。故，此處V(n)的波形分布可理解為與三軸中各軸相鄰加速度的變化有關。具體而言，E2(n)之計算，係以V(n)序列中的第n個點作為起點，而V(n)序列中的第n個點後的第q個點作為終點，並由累加該起點和終點之間的數值所獲得。

應注意，q值的設定會影響E2(n)的波形。若q值過大，E2(n)所呈現的波形起伏較小；反之，E2(n)所呈現的波形起伏較大，例如鋸齒型。q值之設定可依據所述取樣頻率的大小而決定，一般而言，q值約為7。

參閱第四A圖，此為將計數裝置1配戴於如腕部所量測之三軸序列。參閱第四E圖，此顯示三軸序列經處理模組20的波形轉換單元202，以公式[2]，所產生的可辨識波形。

第三B、三C圖及第四B、四C圖顯示採用兩種習知波形轉換對兩組量測數據的轉換結果，其中，而S2=|X|+|Y|+|Z|。比較第三A至三E圖，對於腰部配戴式所測得的數據，S1和S2仍呈現可辨識的波形，但辨識特徵仍不及於第三D圖的E1。又比較第四A至四E圖，對於腕部配戴式所測得的數據，S1和S2的波形已經呈現無法辨識的樣貌，遠不及於第四E圖的E2。本發明所提供的波形轉換E1和E2，相較於一些習知的手段，已明顯在波形特徵的萃取上有所改進。

比較第三A、三D、三E圖及第四A、四D、四E圖之兩組測量及對應的轉換序列，很明顯地，依據轉換波形呈現的結果，E1計算方式比起E2來得適用於如腰部配戴式的計數裝置；而E2計算方式較E1適用於如腕部配戴式的計數裝置。當然，本發明之計數裝置可包含甚至更多種波形轉換方式以滿足各種使用情境。甚至，本發明的波形轉換單元202可以數個轉換方式中的至少一轉換方式來處理取樣序列。本發明之計數裝置，可經由使用者輸入，而切換至適合特定配戴方式的波形轉換方式；或者，經由回饋單元205的回饋訊號來切換所述轉換模式。回饋單元205的有關內容將於後續段落描述。

一旦轉換出可辨識之波形後，峰谷偵測單元203接著找出波形中的波峰及波谷數值。峰谷偵測單元203為計數序列中波峰及波谷的數目，且可依據波形轉換的方式而採取不同的計數方法。

對於一轉換之波形E(n)，峰谷偵測單元203依序讀取各取樣點的數值，即依序讀取E(0)、E(1)、E(2)…E(k)...至E(m)。當E(k)的數值小於E(k-1)，則峰谷偵測單元203視E(k)為一最新最小值(Absmin)(但未認定為波谷)。這是因為，當峰谷偵測單元203讀取波峰至波谷的取樣點時，所述最新最小值會不斷地被更新並記錄，直到序列上升。若峰谷偵測單元203所量測到的某個取樣點E(k)小於一預設最小值，則峰谷偵測單元203即立刻將此E(k)的最新最小值(Absmin)等於該預設最小值，但仍尚未認定為波谷。

獲得所述最新最小值(Absmin)後，峰谷偵測單元203仍繼續讀取後續取樣點。當接下來的某個取樣點E(k)大於a 倍的最新最小值(Absmin)，其中a>1，或是某個取樣點E(k)與所述最新最小值(Absmin)的落差大於一峰谷高度閥值(THgap)，即確認具有所述最新最小值(Absmin)的取樣點為波谷；反之，峰谷偵測單元203仍繼續讀取。另一方面，與確認此波谷有關的某個取樣點E(k)即被認定為一最新最大值(Absmax)。尋找波谷的方式可由以下數學描述：若E(k)<E(k-1)，則E(k)=最新最小值(Absmin)；若E(k)<預設最小值，則E(k)=預設最小值(Absmin)；若E(k)>a*Absmin或(E(k)-Absmin)>THgap，則Absmin=波谷且Absmax=E(k)。

得知序列的最新最大值(Absmax)後，峰谷偵測單元203繼續讀取後續取樣點，尋找波峰。由於此時序列上升，最新最大值(Absmax)會不斷地更新，直到序列下降。當峰谷偵測單元203讀取某個取樣點E(k)的數值小於b倍的最新最大值(Absmax)，其中b<1，或是某個取樣點E(k)與最新最大值(Absmax)的落差大於一峰谷高度閥值(THgap)，則確認具有該最新最大值(Absmax)的取樣點為波峰；否則，當峰谷偵測單元203持續讀取後續取樣點。另一方面，與確認此波峰有關的取樣點E(k)即被認定為一最新最小值(Absmin)。尋找波峰的方式可由以下數學描述：若E(k)<b*Absmax or[Absmax-E(k)]>THgap，則Absmax=波峰且Absmin=E(k)。

上述倍數a和b以及峰谷高度閥值(THgap)，可經由回饋單元205來調整，其中峰谷高度閥值(THgap)可依據峰谷偵測單元203判別的對象，E1(n)序列或E2(n)序列，來切換為不同的預設值。

在本發明的另一實施例中，峰谷偵測單元203可以另一方式尋找波峰。當某個取樣點E(k)的數值與最新最大值 (Absmax)的落差大於一第一落差值(△Min)，且E(k)的數值與最新最大值(Absmax)的落差加上最新最大值(Absmax)和最新最小值(Absmin)的差大於一第二落差值(△Sum)，則確認此最新最大值(Absmax)為波峰。此方式可以數學描述如下：若(Absmax-E(k))>△Min且(Absmax-E(k))+(Absmax-Absmin)>△Sum，則Absmax=波峰，同時Absmin=E(k)。

上述參數△Min和△Sum亦可由回饋單元205調整。由上述說明可知，峰谷偵測單元203經由依序讀取及更新序列中的最大值和最小值，並基於最新最小值和最新最大值來輪流確認波峰與波谷所屬的位置。一般而言，一個波谷至下一個相鄰波峰(或一個波峰至下一個相鄰波谷)的區段與一步的動作有關。

突波過濾單元204可設置於該計數裝置1中，以過濾存在於序列中的不合理波峰或波谷，也就是所謂的突波。突波的形成通常與正常動作的轉變或打斷有關，例如受到外力的碰撞，或是閃避動作發生。諸如此類的異常動作，一般而言，與實際的步伐計數無關，故應將其剔除在計數目標之外。每當序列中的波峰或波谷出現時(經由峰谷偵測單元203確認)，突波過濾單元204可根據取樣頻率的相關資訊計算，最新發現的波峰或波谷與前一次出現的波峰或波谷之間的時間間隔(△t)。當△t大於等於一週期門檻(△T)，則確認此最新的波峰或波谷為可計數之標的；反之，則認定為此新發現的波峰或波谷為突波，不列入計數。所述△T可由回饋單元205調整，所述△T與使用者的動作頻率有關，例如走路和跑步的動作頻率不同。突波過濾單元204可與峰谷偵測單元203同時運作，並可進一步標記哪些峰谷值屬於突波，哪些峰谷值為可計數之波峰和波谷。

回饋單元205接著處理已標記波峰和波谷(或已排除突波)之序列，並基於波峰和波谷的資訊判斷使用者狀態，以及依據此狀態產生回饋訊號。

參閱第五圖所示，回饋單元205尚包含步伐偵測單元2051、位置判斷單元2052、模式判斷單元2053、調整及回饋單元2054。步伐偵測單元2051用以判斷序列中所呈現的波峰和波谷是否為雜訊，而決定該計數裝置1是否進行計數狀態。一般而言，雜訊的形成與裝置的額外晃動有關。例如，從口袋拿取物品時，腕部配戴式之計數裝置容易因手部的動作而產生非步行行為之晃動，導致加速度計輸出相關訊號。步伐偵測單元2051根據一持續時間內的數個波峰之間的時間間隔是否小於該持續時間的0.375倍，來決定該計數裝置為進行計數狀態或是停止狀態。舉例而言，當連續4秒以上出現數個波峰，且相鄰波峰間的時間間隔小於1.5秒，則這4秒內的序列為可計數，裝置為計數狀態；反之，這4秒內的峰值被視為雜訊擾動，不列入計數。虛列可因此被標記為特定區段為可計數，其他為不可計數的區段。被標記為可計數的區段序列，則成為回饋單元205主要處理的部分。

位置判斷單元2052用以判斷，在計數狀態下，該計數裝置1所配戴的位置。具體而言，位置判斷單元2052依據三軸序列中辨識度較佳之一者(如X、Y或Z波形震幅較明顯者)與轉換後的序列(E1或E2)之間的波峰(或波谷)數量比例，是否落在一預設比例區間，來判斷該裝置所佩帶的位置。舉例而言，若兩者的波峰數量比例趨近1：1，則計數裝置的位在身體上的可能性較大。若兩者波峰數量比例趨近1：1.5乃至1：2，則計數裝置位在腕部的可能性較大；其原因在於，兩步之步伐僅對應一次來回的手部擺動，故X、Y、Z三軸的波峰數量僅約為實際步伐數的一半。所述預設比例區間可關聯至特定的配戴位置。所述預設比例區間可有一或多種，且可預先載入於儲存單元30，作為各種配戴位置判斷的依據。

模式判斷單元2053用以判斷，在計數狀態下，使用者正從事的運動模式。具體而言，模式判斷單元2053主要基於序列中之相鄰波峰波谷間的時間間隔及位置落差(峰值高度落差)，來判斷一運動模式。此處所指的運動模式，主要包含至少在一個維度上有周期性特徵的運動，例如往復式運動、擺動、轉動。所述運動模式與相鄰波峰波谷間的時間間隔及位置落差之組合或其運算數值有關。舉例而言，可將相鄰波峰波谷間的時間間隔及位置落差分別劃分為三個等級，如高、中、低，每個等級可與特定的數值有關。舉例而言，跑步時，身體上下震動幅度相較走路來得大，且跑步的步伐頻率也相較於走路來的大。因此，跑步相關的相鄰波峰波谷間的時間間隔及位置可落在「高」等級。儲存單元30可預先載入一或多個關聯於不同運動模式的等級設定，每個運動模式所屬的峰谷間隔及其位置落差可經收集大量的實際量測數據而得知，作為各種配戴位置判斷的依據。換言之，回饋單元205可以外部大數據做為訓練樣本，有助於提升位置判斷及/或運動模式判斷的能力。

調整及回饋單元2054，至少基於該裝置所配戴的位置及/或該裝置所應用的運動模式，來產生一回饋訊號。如第二圖所示，該回饋訊號回傳至取樣單元201、波形轉換單元202、峰谷偵測單元203及/或突波過濾單元204。所述回饋訊號包含一或多個調整指令，用以指派新的調整參數至處理模組20中的各單元201至204。該取樣單元201依據該回饋訊號調整其取樣頻率。波形轉換單元202依據該回饋訊號選擇波形轉換的方式，如給出一腕部配戴該裝置的結果，則波形轉換單元202採取公式[2]，並可再依據之後的回饋訊號調整q值。峰谷偵測單元203依據該回饋訊號調整峰谷倍率值a和b、高度閥值THgap、△Min和△Sum以及時間門檻值△T等相關參數。

舉例而言，在跑步時，所量測到的序列，甚至是轉換得到的序列，其波形振幅及頻率均上升。在此狀態下，回饋訊號應令取樣頻率、峰谷高度閥值THgap、△Min及△Sum調升，同時令突波的時間門檻值△T縮短。

上述回饋訊號，較佳地，可於回饋單元205產生新的判斷結果時而產生；抑或是，每隔一段時間回饋單元205自動組織一回饋訊號並發送至前級處理單元。在本發明的其他實施例中，上述參數亦可透過輸入介面60調整。例如，使用者可選擇跑步模式、快走模式或是散步模式。

針對序列中被標記為可計數的部分，計數單元206則依據該序列中的波峰波谷數量及位置來關聯至一計數值。該計數值隨著新發現的波峰和波谷而累積，並經由無線傳輸模組40傳送至遠端裝置(例如智慧手機)儲存並經由顯示器50顯示，以達監控目的。

在本發明的某些實施例中，回饋單元205亦可設置於前級處理單元201至204之間，以提早給出需調整的參數，提升計數裝置1的應變能力。

參閱第六圖所示，步驟600至605示範本發明計數裝置所執行的方法。本實施例之計數裝置可設定為在供電狀態下採取這些步驟。一旦計數裝置開啟，加速度計10依據裝置的移動而產生一或多個加速度訊號。所述加速度訊號經處理模組20取樣後獲得一或多個加速度序列，如第三A圖及第四A圖所示(步驟600)。較佳地，對於三軸的取樣頻率及取樣起始點相同。

經取樣之加速序列，其含有重力加速度的成分在內，以及雜訊等因素，使其波形辨識度不佳。在步驟601中，處理模組20，基於多個轉換方式中的至少一者，對加速度序列中的每個取樣點進行轉換，以獲得一轉換序列。處理模組20主要依據該計數裝置所套用的運動模式來選擇轉換方式，如在前述公式[1]及公式[2]擇一執行。若運動模式為未知，則處理模組20可從多個轉換方式中選擇一優先的轉換方式；或者，處理模組20可採該計數裝置最近一次套用的轉換模式來執行步驟601。

在步驟602中，處理模組20依序讀取該轉換序列中的每個取樣點，並基於相鄰取樣點之數值比較來獲得該轉換序列的最新最小值(Absmin)及最新最大值(Absmax)之位置。當某個取樣點與最新最小值(Absmin)的位置，兩者之間高度落差達一閥值，則確認該最新最小值(Absmin)的位置為波谷。當最新最大值(Absmax)的位置與某個取樣點，兩者的高度落差達一另一閥值，則確認該最新最大值(Absmax)的位置為波峰。上述閥值可設定為相同。

步驟602，可進一步包含過濾轉換序列中的突波。處理模組20，基於上述波峰與波峰之間以及波谷與波谷之間的時間間隔，來辨認突波。具體而言，當相鄰峰值位置的時間間隔小於及/或大於一時間閥值(如前述△T)，則認定該相鄰峰值位置的其中一者為突波，並標記為不可計數。

在步驟603中，處理模組20進一步依據該轉換序列的峰谷值分布情形來給出一判斷結果，其包含該計數裝置是否進入計數狀態、該計數裝置所在位置以及該計數裝置所應用的運動模式為何。

步驟603的處理包含，處理模組20基於在一時間內所出現的峰值數量，也就是波峰或波谷在時間軸上的分布密度(如每單位時間的波峰數量)，來決定該時間內的轉換序列是否為可計數的狀態。當所述峰值分布密度出現不可預期的程度，即太鬆散或是太密集，則將該時間內的轉換序列視為雜訊擾動。

步驟603的處理尚包含，處理模組20基於取樣序列與轉換序列，兩者的波峰數量比例，來決定計數裝置所呈現的移動方式。移動方式通常與計數裝置的設置位置有關，例如以計步器而言，可設置於腰部或腕部，其分別令計數裝置主要呈現一維或二維的加速度變化量。這是由於，走路時，腰部主要涉及水平移動，而腕部主要涉及一平面上的擺動。這樣的差異會反映在轉換前後的序列的波峰數量。如同前述內容，三軸取樣序列中的波峰數量僅為實際步伐數量的一半，故轉換序列中的波峰數量趨近三軸波峰數量的兩倍左右。

步驟603處理又包含，處理模組20至少基於轉換序列中相鄰波峰與波谷的時間間隔以及其高度落差，來決定該計數裝置應套用的運動模式，如跑步、走路、上樓梯或下樓梯等。對於相同的計數裝置來說，不同的運動模式套用在該裝置上應呈現出不同的序列波形，每種序列波形應不盡相同，尤其是波峰和波谷的分布。甚至序列波形的單一周期內可存在主波峰和次波峰的情形。各種的波形分布情形可利用機器學習的方法來加強裝置的應變能力，使裝置能夠依據波形辨認出所屬運動模式。

處理模組20係設定以每隔一段時間啟動步驟603，以便能夠及時地對於裝置的使用環境做出反應。步驟603所處理的判斷，需要經由前述步驟累積一定的數據量。若數據量過少(取樣點數量不足，序列長度過短)，則可能會影響步驟603給出的判斷結果。相對地，累積數據量需要足夠時間，但延遲步驟603的起始時間可能影響裝置的應變能力。步驟603的起始時間可由已發現的波峰及/或波谷的數量而決定。另外，在本發明的另一實施例中，步驟603所包含的處理可分散於其他步驟中執行。舉例而言，計數狀態的判斷，可於步驟603前啟動。

當步驟603給出的判斷結果不同於前一次步驟603給出的判斷結果，則處理模組20產生一回饋訊號，以調整前述步驟600至601所採取的參數值(步驟604)。該回饋訊號具有參數調整的指令。例如，處理模組20可基於該回饋訊號而調整步驟600中的取樣參數(如取樣頻率)。例如，處理模組20可基於該回饋訊號而選擇執行步驟601所採取的轉換方式及/或與轉換方式有關的參數(如前述i值、j值或q值)。例如，處理模組20基於該回饋訊號而調整步驟602中判斷序列峰谷值的高度閥值(如前述THgap、△Min、△Sum)。

若在步驟603判定序列為可計數的狀態，則處理模組20針對序列中的波峰和波谷進行統計(步驟605)，並將統計結果轉換成一計數值。例如，相鄰的一波峰和一波谷之組合計為一次計數。

綜上所述，本發明所提出之基於加速度之計數裝置及方法，藉由本發明所賦予的回饋機制及調整機制，本發明計數裝置能夠適時地選擇處理數據的手段，以回應從不同使用條件中所得到的回饋資訊，使計數裝置能夠應付各種運動型態的計數。再者，本發明所提出之計數裝置及方法可整合於不同類型的可攜式裝置(包含穿戴式裝置)，且該可攜式裝置適用於手持握，以可適於穿戴至身上。

至此，本發明基於加速度之計數裝置及方法的較佳實施例，已經由上述說明以及圖式加以說明。在本說明書中所揭露的所有特徵都可能與其他方法結合，本說明書中所揭露的每一個特徵都可能選擇性的以相同、相等或相似目的特徵所取代，因此，除了特別顯著的特徵之外，所有的本說明書所揭露的特徵僅是相等或相似特徵中的一個例子。經過本發明較佳實施例之描述後，熟悉此一技術領域人員應可瞭解到，本發明實為一新穎、進步且具產業實用性之發明，深具發展價值。本發明得由熟悉技藝之人任施匠思而為諸般修飾，然不脫如附申請範圍所欲保護者。