TWI637344B - 空間繪畫計分方法、用於進行空間繪畫計分的裝置及系統 - Google Patents

空間繪畫計分方法、用於進行空間繪畫計分的裝置及系統 Download PDF

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Abstract

一種空間繪畫計分方法、用於進行空間繪畫計分的裝置及系統。所述方法包括：產生第一空間圖案；記錄電子裝置的移動軌跡及多個移動參數，並轉換所記錄的移動軌跡為第二空間圖案；計算第一空間圖案及第二空間圖案之間的相似度；以及依據所述多個移動參數以及相似度計算完成第二空間圖案的分數。

Description

空間繪畫計分方法、用於進行空間繪畫計分的裝置及系統
本發明是有關於一種空間繪畫計分方法、用於進行空間繪畫計分的裝置及系統。
現在手機的功能越來越強大，人們越來越離不開手機，導致很多人都是缺乏運動以及交際的「低頭族」。然而，人們對健康的意識和追求卻越來越強，但多半都沒有足夠的動力。現有的運動應用程式中，大多數都是利用能分享到朋友圈或者微博等社交網站來增加用戶對運動的興趣和動力。但是，此類的應用程式除了分享功能外，最重要還是運動本身的特性。若只是單純地進行類似跑步、伏地挺身等純運動難免令人感到乏味和缺少變化性。
因此，若能發展出一種既能滿足現代人玩手機不離身的習慣，又能運動、減肥、瘦身、鍛練智力、還能分享到社交軟體和朋友們互動分享的應用程式的話，勢必能讓更多的朋友加入到 運動健身的大軍隊伍當中讓亞健康和疾病遠離我們，讓我們在這個物欲橫流的社會也能找到屬於自己的淨土和寄託。
有鑑於此，本發明提出一種空間繪畫計分方法、用於進行空間繪畫計分的裝置及系統。本發明可讓用戶把電子裝置(例如智慧型裝置或穿戴式裝置)當成質點依據給定的第一空間圖案在空間中繪製出第二空間圖案，並藉由比較第一及第二空間圖案來進行計分。如此一來，本發明即可利用空間作畫的新穎性，帶動用戶時時刻刻都能運動，增強身體素質，同時減少沉迷玩手機的時間。另外，本發明在讓人們以電子裝置繪製第二空間圖案進行運動的同時還能鍛練對於空間圖形的想像能力。
本發明提出一種空間繪畫計分方法，適於電子裝置，包括：產生第一空間圖案；記錄電子裝置的移動軌跡及多個移動參數，並轉換所記錄的移動軌跡為第二空間圖案；計算第一空間圖案及第二空間圖案之間的相似度；以及依據所述多個移動參數以及相似度計算完成第二空間圖案的分數。
在本發明之一實施例中，所述多個移動參數包括總移動距離以及平均速度，且記錄電子裝置的移動軌跡及所述多個移動參數，並轉換所記錄的移動軌跡為第二空間圖案的步驟包括：反應於啟動操作而開始基於取樣週期記錄電子裝置的多個座標，其中所述多個座標形成移動軌跡；反應於停止操作而停止記錄電子 裝置的所述多個座標；依據所述多個座標計算電子裝置在從啟動操作至停止操作的期間中移動的總移動距離，並據以計算電子裝置在期間中的平均速度；以及連接所述多個座標以產生第二空間圖案。
在本發明之一實施例中，計算第一空間圖案及第二空間圖案之間的相似度的步驟包括：縮放第一空間圖案為第三空間圖案，並映射第三空間圖案至二維空間；映射第二空間圖案至二維空間，並在二維空間中對齊第二空間圖案與第三空間圖案；在二維空間中取出多條參考線；找出所述多個參考線相交於第二空間圖案的多個第一參考點，以及找出所述多個參考線相交於第三空間圖案的多個第二參考點；分別排序所述多個參考線中的第i個參考線對應的所述多個第一參考點及所述多個第二參考點，其中對應所述第i個參考線的所述多個第一參考點的數量為第一數量，對應所述第i個參考線的所述多個第二參考點的數量為第二數量，其中i為正整數；計算第j個第一參考點與第j個第二參考點之間的距離，其中j為不大於第三數量的整數，且第三數量為第一數量與第二數量中的較小者；以及依據距離與第三空間圖案的面積計算相似度。
在本發明之一實施例中，縮放第一空間圖案為第三空間圖案，並映射第三空間圖案至二維空間的步驟包括：計算第一空間圖案的第一面積與第二空間圖案的第二面積之間的比例值，其中比例值大於1；依據比例值放大第一空間圖案為第三空間圖案； 映射第三空間圖案至二維空間，並設定第三空間圖案的質心為二維空間的原點。映射第二空間圖案至二維空間，並在二維空間中對齊第二空間圖案與第三空間圖案的步驟包括：映射第二空間圖案至二維空間，並移動第二空間圖案以使其質心位於原點；以及旋轉第二空間圖案以使第二空間圖案與第三空間圖案之間的重合面積為最大。
在本發明之一實施例中，在依據所述多個移動參數、相似度計算完成第二空間圖案的分數的步驟之前，更包括依據電子裝置的所述多個移動參數及第一空間圖案的困難度計算完成第二空間圖案的複雜度。
在本發明之一實施例中，第一空間圖案為具有至少一個頂點及至少一個區域的二維圖案，所述多個移動參數包括電子裝置在繪製第二空間圖案時經歷的高度差以及總移動距離，且依據電子裝置的所述多個移動參數及第一空間圖案的困難度計算完成第二空間圖案的複雜度的步驟包括：基於高度差以及總移動距離計算高度差分數；基於所述至少一個頂點的數量及所述至少一個區域的數量計算以單筆畫連接所述至少一個頂點的步驟數，並據以推得第一空間圖案的困難度；以及加總高度差分數及困難度為複雜度。
在本發明之一實施例中，在依據所述多個移動參數、相似度計算完成第二空間圖案的分數的步驟之後，更包括將分數與乘以權重的複雜度加總以修正分數。
在本發明之一實施例中，所述多個移動參數包括總移動距離及平均速度，且依據所述多個移動參數以及相似度計算完成第二空間圖案的分數的步驟包括：將總移動距離、平均速度以及相似度個別乘上第一權重、第二權重以及第三權重並加總為分數。
本發明提出一種用於進行空間繪畫計分的電子裝置，包括儲存單元以及處理單元。儲存單元儲存多個模組。處理單元耦接儲存單元，存取並執行所述多個模組。所述多個模組包括產生模組、記錄模組以及計算模組。產生模組產生第一空間圖案。記錄模組記錄電子裝置的移動軌跡及多個移動參數，並轉換所記錄的移動軌跡為第二空間圖案。計算模組計算第一空間圖案及第二空間圖案之間的相似度，以及依據所述多個移動參數以及相似度計算完成第二空間圖案的分數。
在本發明之一實施例中，所述多個移動參數包括總移動距離以及平均速度，且記錄模組經配置以反應於啟動操作而開始基於取樣週期記錄電子裝置的多個座標，其中所述多個座標形成移動軌跡；反應於停止操作而停止記錄電子裝置的所述多個座標；依據所述多個座標計算電子裝置在從啟動操作至停止操作的期間中移動的總移動距離，並據以計算電子裝置在期間中的平均速度；以及連接所述多個座標以產生第二空間圖案。
在本發明之一實施例中，計算模組經配置以：縮放第一空間圖案為第三空間圖案，並映射第三空間圖案至二維空間；映射第二空間圖案至二維空間，並在二維空間中對齊第二空間圖案 與第三空間圖案；在二維空間中取出多條參考線；找出所述多個參考線相交於第二空間圖案的多個第一參考點，以及找出所述多個參考線相交於第三空間圖案的多個第二參考點；分別排序所述多個參考線中的第i個參考線對應的所述多個第一參考點及所述多個第二參考點，其中對應所述第i個參考線的所述多個第一參考點的數量為第一數量，對應所述第i個參考線的所述多個第二參考點的數量為第二數量，其中i為正整數；計算第j個第一參考點與第j個第二參考點之間的距離，其中j為不大於第三數量的整數，且第三數量為第一數量與第二數量中的較小者；以及依據距離與第三空間圖案的面積計算相似度。
在本發明之一實施例中，計算模組經配置以計算第一空間圖案的第一面積與第二空間圖案的第二面積之間的比例值，其中比例值大於1；依據比例值放大第一空間圖案為第三空間圖案；映射第三空間圖案至二維空間，並設定第三空間圖案的質心為二維空間的原點；映射第二空間圖案至二維空間，並移動第二空間圖案以使其質心位於原點；以及旋轉第二空間圖案以使第二空間圖案與該第三空間圖案之間的重合面積為最大。
在本發明之一實施例中，計算模組更經配置以依據電子裝置的所述多個移動參數及第一空間圖案的困難度計算完成第二空間圖案的複雜度。
在本發明之一實施例中，第一空間圖案為具有至少一個頂點及至少一個區域的二維圖案，所述多個移動參數包括電子裝 置在繪製第二空間圖案時經歷的高度差以及總移動距離，且計算模組經配置以基於高度差以及總移動距離計算高度差分數；基於多個頂點的數量及所述至少一個區域的數量計算以單筆畫連接所述至少一個頂點的步驟數，並據以推得第一空間圖案的困難度；以及加總高度差分數及困難度為複雜度。
在本發明之一實施例中，計算模組更經配置以將分數與乘以權重的複雜度加總以修正分數。
在本發明之一實施例中，所述多個移動參數包括總移動距離及平均速度，且計算模組經配置以將總移動距離、平均速度以及相似度個別乘上第一權重、第二權重以及第三權重並加總為分數。
本發明提出一種用於進行空間繪畫計分的系統，包括智慧型裝置及穿戴式裝置。智慧型裝置產生第一空間圖案。穿戴式裝置連接於智慧型裝置，經配置以記錄穿戴式裝置的移動軌跡及多個移動參數，並回傳移動軌跡及所述多個移動參數至智慧型裝置。智慧型裝置轉換穿戴式裝置所記錄的移動軌跡為第二空間圖案，計算第一空間圖案及第二空間圖案之間的相似度，以及依據所述多個移動參數以及相似度計算完成第二空間圖案的分數。
在本發明之一實施例中，所述多個移動參數包括總移動距離以及平均速度，且穿戴式裝置經配置以反應於啟動操作而開始基於取樣週期記錄多個座標，其中所述多個座標形成移動軌跡；反應於停止操作而停止記錄穿戴式裝置的所述多個座標。智 慧型裝置經配置以依據所述多個座標計算穿戴式裝置在從啟動操作至停止操作的期間中移動的總移動距離，並據以計算穿戴式裝置在期間中的平均速度；以及連接所述多個座標以產生第二空間圖案。
在本發明之一實施例中，智慧型裝置經配置以縮放第一空間圖案為第三空間圖案，並映射第三空間圖案至二維空間；映射第二空間圖案至二維空間，並在二維空間中對齊第二空間圖案與第三空間圖案；在二維空間中取出多條參考線；找出所述多個參考線相交於第二空間圖案的多個第一參考點，以及找出所述多個參考線相交於第三空間圖案的多個第二參考點；分別排序所述多個參考線中的第i個參考線對應的所述多個第一參考點及所述多個第二參考點，其中對應所述第i個參考線的所述多個第一參考點的數量為第一數量，對應所述第i個參考線的所述多個第二參考點的數量為第二數量，其中i為正整數；計算第j個第一參考點與第j個第二參考點之間的距離，其中j為不大於第三數量的整數，且第三數量為第一數量與第二數量中的較小者；以及依據距離與第三空間圖案的面積計算相似度。
在本發明之一實施例中，智慧型裝置經配置以計算第一空間圖案的第一面積與第二空間圖案的第二面積之間的比例值，其中比例值大於1；依據比例值放大第一空間圖案為第三空間圖案；映射第三空間圖案至二維空間，並設定第三空間圖案的質心為二維空間的原點；映射第二空間圖案至二維空間，並移動第二 空間圖案以使其質心位於原點；以及旋轉第二空間圖案以使第二空間圖案與第三空間圖案之間的重合面積為最大。
在本發明之一實施例中，智慧型裝置更經配置以依據穿戴式裝置的所述多個移動參數及第一空間圖案的困難度計算完成第二空間圖案的複雜度。
在本發明之一實施例中，第一空間圖案為具有至少一個頂點及至少一個區域的二維圖案，所述多個移動參數包括穿戴式裝置在繪製第二空間圖案時經歷的高度差以及總移動距離，且智慧型裝置經配置以基於高度差以及總移動距離計算高度差分數；基於至少一個頂點的數量及所述至少一個區域的數量計算以單筆畫連接所述至少一個頂點的步驟數，並據以推得第一空間圖案的困難度；以及加總高度差分數及困難度為複雜度。
在本發明之一實施例中，智慧型裝置更經配置以將分數與乘以權重的複雜度加總以修正分數。
在本發明之一實施例中，所述多個移動參數包括總移動距離及平均速度，且智慧型裝置經配置以將總移動距離、平均速度以及相似度個別乘上第一權重、第二權重以及第三權重並加總為分數。
基於上述，本發明提出的空間繪畫計分方法、用於進行空間繪畫計分的裝置及系統，可讓用戶把電子裝置(例如智慧型裝置或穿戴式裝置)當成質點依據給定的第一空間圖案在空間中繪製出第二空間圖案，並藉由比較第一及第二空間圖案來進行計 分。如此一來，本發明即可利用空間作畫的新穎性，帶動用戶時時刻刻都能運動，增強身體素質，同時減少沉迷玩手機的時間。另外，本發明在讓人們以電子裝置繪製第二空間圖案進行運動的同時還能鍛練對於空間圖形的想像能力。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧電子裝置
112‧‧‧儲存單元
112_1‧‧‧產生模組
112_2‧‧‧記錄模組
112_3‧‧‧計算模組
114‧‧‧處理單元
310、320‧‧‧第一空間圖案
311~314、321~329‧‧‧頂點
311’~312’、321’~324’‧‧‧區域
410、420、520、520’、610‧‧‧第二空間圖案
510、620‧‧‧第三空間圖案
810‧‧‧智慧型裝置
820‧‧‧穿戴式裝置
R_1~R_n‧‧‧參考線
RP1_1、RP1_1’~RP1_3’‧‧‧第一參考點
RP2_1、RP2_1’~RP2_2’‧‧‧第二參考點
S210~S240‧‧‧本發明實施例的空間繪畫計分方法的步驟
圖1是依據本發明之一實施例繪示的電子裝置示意圖。
圖2是依據本發明之一實施例繪示的監測伺服器的方法流程圖。
圖3A是依據本發明之一實施例繪示的第一空間圖案示意圖。
圖3B是依據本發明另一實施例繪示的第一空間圖案示意圖。
圖4A是依據圖3B實施例繪示的小範圍繪製第二空間圖案的示意圖。
圖4B是依據圖3B實施例繪示的大範圍繪製第二空間圖案的示意圖。
圖5是依據本發明之一實施例繪示的映射第一空間圖案及第三空間圖案至同一二維空間的示意圖。
圖6是依據本發明之一實施例繪示的計算相似度機制的示意圖。
圖7是依據本發明之一實施例繪示的依據各種運動方式來繪製第二空間圖案所對應的分數示意圖。
圖8是依據本發明之一實施例繪示的用於進行空間繪畫計分的系統示意圖。
圖1是依據本發明之一實施例繪示的電子裝置示意圖。在本實施例中，電子裝置100例如是手機、智慧型手機、穿戴式裝置、個人電腦(personal computer，PC)、筆記型電腦(notebook PC)、網本型電腦(netbook PC)、平板電腦(tablet PC)、遊戲機(game console)、可擕式裝置、或可擕式多媒體播放器(portable multimedia player)等，但可不限於此。電子裝置100可包括儲存單元112及處理單元114。儲存單元112例如是記憶體、硬碟或是其他任何可用於儲存資料的元件，而可用以記錄多個模組。處理單元114耦接儲存單元112。處理單元114可為一般用途處理器、特殊用途處理器、傳統的處理器、數位訊號處理器、多個微處理器(microprocessor)、一個或多個結合數位訊號處理器核心的微處理器、控制器、微控制器、特殊應用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、場可程式閘陣列電路(Field Programmable Gate Array，FPGA)、任何其他種類的積體電路、狀態機、基於進階精簡指令集機器(Advanced RISC Machine，ARM)的處理器以及類似品。
在本實施例中，電子裝置100可在產生第一空間圖案並透過例如觸控螢幕等用戶界面告知用戶後，作為質點讓用戶揮舞或是帶著移動以在三度空間中繪製出第二空間圖案。接著，電子裝置100可依據第一空間圖案及第二空間圖案之間的相似度、完成第二空間圖案的複雜度以及電子裝置100在用於繪製第二空間圖案過程中的各個移動參數來計算完成第二空間圖案的分數。以下將進行詳細的說明。
在一實施例中，處理單元114可存取並執行儲存單元112中的產生模組112_1、記錄模組112_2以及計算模組112_3以執行本發明提出的空間繪畫計分方法。
圖2是依據本發明之一實施例繪示的監測伺服器的方法流程圖。本實施例的方法可由圖1的電子裝置100執行，以下即搭配圖1的元件來說明本方法的詳細步驟。
在步驟S210中，產生模組112_1可產生第一空間圖案。在一實施例中，第一空間圖案例如是具有多個頂點(其數量以V代表)及多個區域(其數量以Ar代表)的二維圖案，而產生模組112_1可根據歐拉定理和一筆畫的原則來產生此二維圖案。
請參照圖3A，其是依據本發明之一實施例繪示的第一空間圖案示意圖。在本實施例中，第一空間圖案310例如是包括4個頂點311~314(即，V為4)以及2個區域311’~312’(即，Ar為2)的二維圖案。依據歐拉定理及一筆畫原則，完成第一空間圖案310的步驟數(表示為B)可依據「V+Ar-B=1」的公式而得出 B為5，也就是需要5個步驟才能將頂點311~314連接起來。所述5個步驟例如是依序經過頂點311~314以及313的步驟，如圖3A的箭號所示，但本發明的可實施方式不限於此。
請再參照圖3B，其是依據本發明另一實施例繪示的第一空間圖案示意圖。在本實施例中，第一空間圖案320例如是包括9個頂點321~329(即，V為9)以及4個區域321’~324’(即，Ar為4)的二維圖案。依據歐拉定理及一筆畫原則，完成第一空間圖案320的步驟數同樣可依據「V+Ar-B=1」的公式而得出B為12，也就是需要12個步驟才能將頂點321~329連接起來。所述12個步驟例如是依序經過頂點321~329以及321的步驟，如圖3B的箭號所示，但本發明的可實施方式不限於此。
在一實施例中，第一空間圖案的困難度可依據B的數值來進行定義。舉例而言，B小於10的第一空間圖案可定義為困難度1；B介於10與20之間的第一空間圖案可定義為困難度2；B介於20與30之間的第一空間圖案可定義為困難度3；B大於30的第一空間圖案可定義為困難度4，但本發明的可實施方式不限於此。另外，如第一空間圖案為非封閉圖案，可將第一空間圖案的起點與終點連接以計算B。
在其他實施例中，產生模組112_1亦可依據設計者的需求而將第一空間圖案設計為其他的態樣，例如各式各樣的幾何圖案、曲線、折線或其組合等。
接著，在步驟S220中，記錄模組112_2可記錄電子裝置 100的移動軌跡及多個移動參數，並轉換所記錄的移動軌跡為第二空間圖案。所述多個移動參數例如包括電子裝置100在被用於繪製第二空間圖案的過程中的總移動距離及平均速度，但可不限於此。在一實施例中，記錄模組112_2可反應於啟動操作而開始透過陀螺儀、全球定位系統(global positioning system，GPS)或其他類似的定位裝置來基於取樣週期(例如0.001秒)記錄電子裝置100在三度空間中的多個座標，其中所述多個座標形成移動軌跡。啟動操作例如可由用戶對電子裝置100施加某種操作(例如按下某個實體/虛擬按鍵或輸入某個手勢等)而觸發。接著，記錄模組112_2可反應於停止操作而停止記錄電子裝置100在三度空間中的所述多個座標。相似於啟動操作，停止操作也可由用戶對電子裝置100執行某種操作(例如按下某個實體/虛擬按鍵或輸入某個手勢等)而觸發。
之後，記錄模組112_2可依據所述多個座標計算電子裝置100在從啟動操作至停止操作的期間中移動的總移動距離，並據以計算電子裝置在期間中的平均速度(以VA表示)。並且，記錄模組112_2可連接所述多個座標以產生第二空間圖案。
簡言之，記錄模組112_2可在用戶觸發啟動操作後開始記錄電子裝置100的移動軌跡，並在用戶觸發停止操作之後將所記錄到的移動軌跡映射為第二空間圖案。
在不同的實施例中，用戶可在較小的空間(例如小於2立方公尺的空間)中以揮舞電子裝置100的方式來小範圍地繪製 第二空間圖案，也可在較大的空間(例如大於2立方公尺的空間)中以帶著電子裝置100移動(例如行走、奔跑或搭乘交通工具)的方式來大範圍地繪製第二空間圖案。
請參照圖4A，其是依據圖3B實施例繪示的小範圍繪製第二空間圖案的示意圖。在本實施例中，用戶可在手持電子裝置100的情況下，以揮舞的方式在三度空間中依據圖3B的第一空間圖案320繪製第二空間圖案410。請再參照圖4B，其是依據圖3B實施例繪示的大範圍繪製第二空間圖案的示意圖。在本實施例中，用戶可帶著電子裝置100移動(例如行走、奔跑或搭乘交通工具)的方式來依據圖3B的第一空間圖案320而大範圍地繪製第二空間圖案420。應了解的是，雖然第二空間圖案410及420在圖式中看似大小相仿，但第二空間圖案420的尺寸實際上可能是第二空間圖案410的數十至數百倍。
之後，在步驟S230中，計算模組112_3可計算第一空間圖案及第二空間圖案之間的相似度。在一實施例中，計算模組112_3可縮放第一空間圖案為第三空間圖案，並映射第三空間圖案至二維空間。接著，計算模組112_3可映射第二空間圖案至二維空間，並在二維空間中對齊第二空間圖案與第三空間圖案。
具體而言，計算模組112_3可計算第一空間圖案的第一面積與第二空間圖案的第二面積之間的比例值，其中比例值大於1；依據比例值放大第一空間圖案為第三空間圖案；映射第三空間圖案至二維空間，並設定第三空間圖案的質心為二維空間的原 點；映射第二空間圖案至二維空間，並移動第二空間圖案以使其質心位於原點；以及旋轉第二空間圖案以使第二空間圖案與第三空間圖案之間的重合面積為最大。
請參照圖5，其是依據本發明之一實施例繪示的映射第一空間圖案及第三空間圖案至同一二維空間的示意圖。在本實施例中，第三空間圖案510例如是依據所述比例值放大後的第一空間圖案，而計算模組112_3可在算出第三空間圖案510的質心之後，設定第三空間圖案510的質心為圖5的二維空間的原點。接著，計算模組112_3可映射第二空間圖案520至圖5的二維空間，並移動第二空間圖案520以使其質心同樣位於原點。接著，計算模組112_3可旋轉第二空間圖案520以使第二空間圖案520與第三空間圖案510之間的重合面積為最大。旋轉後的第二空間圖案520例如是第二空間圖案520’，其與第三空間圖案510之間的重合面積為最大。在本實施例中，當找到與第三空間圖案510之間的重合面積為最大的第二空間圖案520’時，即定義第二空間圖案於第三空間圖案。
在映射第一及第三空間圖案至同一二維空間並將其在二維空間中對齊之後，計算模組112_3可基於特定的機制來計算第一空間圖案及第二空間圖案之間的相似度，詳情如下。
請參照圖6，其是依據本發明之一實施例繪示的計算相似度機制的示意圖。在本實施例中，第二空間圖案610及第三空間圖案620已在圖6的二維空間中對齊。接著，計算模組112_3可 在圖6的二維空間中取出多條參考線R_1~R_n(n為正整數)。在本實施例中，參考線R_1~R_n例如可平行於圖6中的Y軸，但本發明的實施方式可不限於此。在其他實施例中，計算模組112_3也可將所述多條參考線設定為平行於圖6中的X軸，或是依設計者的需求而任意設定參考線的態樣。
接著，計算模組112_3可找出R_1~R_n參考線相交於該第二空間圖案610的多個第一參考點，以及找出R_1~R_n參考線相交於該第三空間圖案620的多個第二參考點。舉例而言，計算模組112_3可找出參考線R_1~R_n中的第i個參考線(以參考線R_i表示)，計算模組112_3可找出參考線R_i相交於第二空間圖案610的多個第一參考點，以及找出參考線R_i相交於第三空間圖案620的多個第二參考點，其中i為正整數。以參考線R_1為例，計算模組112_3可找出相交於第二空間圖案610的第一參考點RP1_1，以及相交於第三空間圖案620的第二參考點RP2_1。再以參考線R_2為例，計算模組112_3可找出相交於第二空間圖案610的第一參考點RP1_1’~RP1_3’，以及相交於第三空間圖案620的第二參考點RP2_1’~RP2_2’。
之後，計算模組112_3可分別排序參考線R_i對應的所述多個第一參考點及所述多個第二參考點，其中對應參考線R_i的所述多個第一參考點的數量為第一數量，對應參考線R_i的所述多個第二參考點的數量為第二數量。並且，對於參考線R_i，計算模組112_3可計算第j個第一參考點與第j個第二參考點之間的 一距離，其中j為不大於第三數量的整數，且第三數量為第一數量與第二數量中的較小者。
以參考線R_2(即，i等於2)為例，其對應3個(即，第一數量)第一參考點RP1_1’~RP1_3’及2個(即，第二數量)第二參考點RP2_1’~RP2_2’。在此例中，由於第二數量小於第一數量，因此第三數量為2(即，第二數量)。接著，計算模組112_3可分別排序第一參考點RP1_1’~RP1_3’及第二參考點RP2_1’~RP2_2’。在一實施例中，計算模組112_3可依據第一參考點RP1_1’~RP1_3’及第二參考點RP2_1’~RP2_2’在二維空間中的Y座標值分別降冪排序第一參考點RP1_1’~RP1_3’及第二參考點RP2_1’~RP2_2’。之後，計算模組112_3可分別計算第一參考點RP1_j’與第二參考點RP2_j’之間的距離，其中j介於1與2(即，第三數量)之間。所述距離例如是歐基里德距離(Euclidean distance)，但本發明的可實施方式不限於此。在一實施例中，假設第一參考點RP1_j’的Y座標為Aj，而第二參考點RP2_j’的Y座標為Bj，則所述距離例如可表徵為「」。
基於上述教示，參考線R_i對應的距離通式應可對應推得，即「」。接著，計算模組112_3可依據該距離與第三空間圖案的面積(以S3表示)計算相似度。具體而言，計算模組112_3可計算參考線R_1~R_n個別對應的距離d1~dn，而距離d1~dn的平均值為「d=(d1+...+dn)/n」。之後，計算模組112_3可 計算相似度(以Sim表示)為「Sim=1-d/」，但本發明的可實施方式不限於此。
在一實施例中，計算模組112_3可依據電子裝置100的所述多個移動參數及第一空間圖案的困難度計算完成第二空間圖案的複雜度。在本實施例中，所述多個移動參數包括電子裝置100在繪製第二空間圖案時經歷的高度差以及總移動距離。在此情況下，計算模組112_3可基於高度差(以HD表示)以及總移動距離(以S表示)計算高度差分數(以H表示)。在一實施例中，H可表徵為「H=1+(HD/S)」，但可不限於此。接著，計算模組112_3可基於歐拉定理、所述多個頂點的數量及所述多個區域的數量計算以單一筆畫連接所述多個頂點的步驟數，並據以推得第一空間圖案的困難度。計算模組112_3推得第一空間的困難度的方式可參照先前實施例的說明，在此不再贅述。之後，計算模組112_3可加總高度差分數及困難度為複雜度(以C表示)，即「C=X+H」。
在步驟S240中，計算模組112_3可依據所述多個移動參數以及相似度計算完成第二空間圖案的分數。在一實施例中，計算模組112_3可將總移動距離、平均速度以及相似度個別乘上第一權重(以k1表示)、第二權重(以k2表示)以及第三權重(以k3表示)並加總為所述分數(以G表示)，即「G=k1×+k2×+k3×Sim」。在一實施例中，計算模組112_3還可依據前述的複雜度修正上述分數。具體而言，計算模組112_3可將複雜度乘上第四權重(以k4表示)並與上述分 數加總為修正後分數(以G’表示)，即「G'=G+k4×C」。
由於用戶在揮舞電子裝置100或帶著電子裝置100移動以繪製第二空間圖案時將必須移動身體，因此可一併達到運動的效果。並且，由於必須在腦中勾勒出繪製第二空間圖案的移動軌跡，因而還可達到鍛練對於空間圖形的想像能力的效果。此外，在其他實施例中，電子裝置100還可將所得出的分數上傳至用戶的社交網站與其他朋友分享，從而增加用戶對運動的興趣和動力。
在不同的實施例中，k1、k2、k3及k4可依設計者的需求而設定。在一實施例中，由於S、VA、Sim以及C的數值差距可能相當大，因此k1、k2、k3及k4可設計為使上述各值乘上各自的權重後較為平均的數值。
請參照圖7，其是依據本發明之一實施例繪示的依據各種運動方式來繪製第二空間圖案所對應的分數示意圖。在本實施例中，k1、k2、k3及k4可分別設定為1、0.55、100及50，但本發明的可實施方式不限於此。在「100m跑步最好成績」的運動方式中，用戶被假設為以世界紀錄中最快完成100m跑步的速度完成第二空間圖案的繪製，而對應的分數則為「204.7446384」。另外，在「馬拉松跑步最好成績」的運動方式中，用戶被假設為以世界紀錄中最快完成馬拉松跑步的速度完成第二空間圖案的繪製，而對應的分數則為「367.0201644」。在「100m跑步普通人」的運動方式中，用戶被假設為以普通人完成100m的平均速度完成第二空間圖案的繪製，而對應的分數則為「195.5163576」。在「馬拉松跑步 普通人」的運動方式中，用戶被假設為以普通人完成馬拉松的平均速度完成第二空間圖案的繪製，而對應的分數則為「348.5917971」。在「2km散步」的運動方式中，用戶被假設為完成2km散步的平均速度完成第二空間圖案的繪製，而對應的分數則為「135.7213595」。在「4km快走」的運動方式中，用戶被假設為完成4km快走的平均速度完成第二空間圖案的繪製，而對應的分數則為「184.3702939」。
另外，在空間難度1~空間難度4的運動方式中，除了第一空間圖案的困難度相異(分別為X=1~X=4)之外，其餘參數皆相同。從空間難度1~空間難度4對應的分數可看出，第一空間圖案的困難度越高，對應的分數也越高。其餘運動方式對應的用戶繪製第二空間圖案方式以及所對應的分數應可依據上述教示推得，在此不再贅述。
請參照圖8，其是依據本發明之一實施例繪示的用於進行空間繪畫計分的系統示意圖。在本實施例中，系統800包括智慧型裝置810以及穿戴式裝置820。智慧型裝置810例如是手機、智慧型手機、個人電腦、筆記型電腦、網本型電腦、平板電腦、遊戲機、可擕式裝置、或可擕式多媒體播放器等，但可不限於此。穿戴式裝置820則例如是智慧手環、智慧鞋、智能眼鏡，或是其他可穿戴於用戶身上並透過例如藍牙等近距離通訊協定、無線通訊與智慧型裝置810進行資料交換的裝置等。在本實施例中，智慧型裝置810以及穿戴式裝置820可合作地完成圖1電子裝置100 所執行的空間繪畫計分方法。
具體而言，智慧型裝置810可產生第一空間圖案。接著，穿戴於用戶身上的穿戴式裝置820可記錄其移動軌跡及多個移動參數，並回傳移動軌跡及所述多個移動參數至智慧型裝置810。以圖4A，用戶可在配戴穿戴式裝置820的情況下，在三度空間中揮舞穿戴式裝置820以如圖4A所示地繪製第二空間圖案。或者，用戶也可在配戴穿戴式裝置820的情況下，大範圍地移動以繪製第二空間圖案，如圖4B所示。
接著，智慧型裝置810轉換穿戴式裝置820所記錄的移動軌跡為第二空間圖案，計算第一空間圖案及第二空間圖案之間的相似度，依據穿戴式裝置820的所述多個移動參數及第一空間圖案的困難度計算完成第二空間圖案的複雜度，以及依據所述多個移動參數、相似度以及複雜度計算完成第二空間圖案的分數。上述操作的細節可參照圖2各個步驟中的說明，在此不再贅述。
綜上所述，本發明提出的空間繪畫計分方法、用於進行空間繪畫計分的裝置及系統，可讓用戶把電子裝置或穿戴式裝置當成質點依據給定的第一空間圖案在空間中繪製出第二空間圖案，並藉由比較第一及第二空間圖案來進行計分。如此一來，本發明除了可達到讓用戶運動的效果之外，還可鍛練對於空間圖形的想像能力以及提升用戶對運動的興趣和動力。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的 精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (24)

  1. 一種空間繪畫計分方法，適於一電子裝置，包括：產生一第一空間圖案；記錄該電子裝置的一移動軌跡及多個移動參數，並轉換所記錄的該移動軌跡為一第二空間圖案，其中該些移動參數包括一總移動距離以及一平均速度；計算該第一空間圖案及該第二空間圖案之間的一相似度；以及依據該些移動參數以及該相似度計算繪製該第二空間圖案的一分數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中記錄該電子裝置的該移動軌跡及該些移動參數，並轉換所記錄的該移動軌跡為該第二空間圖案的步驟包括：反應於一啟動操作而開始基於一取樣週期記錄該電子裝置的多個座標，其中該些座標形成該移動軌跡；反應於一停止操作而停止記錄該電子裝置的該些座標；依據該些座標計算該電子裝置在從該啟動操作至該停止操作的一期間中移動的該總移動距離，並據以計算該電子裝置在該期間中的該平均速度；以及連接該些座標以產生該第二空間圖案。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中計算該第一空間圖案及該第二空間圖案之間的該相似度的步驟包括：縮放該第一空間圖案為一第三空間圖案，並映射該第三空間圖案至一二維空間；映射該第二空間圖案至該二維空間，並在該二維空間中對齊該第二空間圖案與該第三空間圖案；在該二維空間中取出多條參考線；找出該些參考線相交於該第二空間圖案的多個第一參考點，以及找出該些參考線相交於該第三空間圖案的多個第二參考點；分別排序該些參考線中的第i個參考線對應的該些第一參考點及該些第二參考點，其中對應所述第i個參考線的該些第一參考點的數量為一第一數量，對應所述第i個參考線的該些第二參考點的數量為一第二數量，其中i為正整數；計算第j個第一參考點與第j個第二參考點之間的一距離，其中j為不大於一第三數量的整數，且該第三數量為該第一數量與該第二數量中的一較小者；以及依據該距離與該第三空間圖案的一面積計算該相似度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中縮放該第一空間圖案為該第三空間圖案，並映射該第三空間圖案至該二維空間的步驟包括：計算該第一空間圖案的一第一面積與該第二空間圖案的一第二面積之間的一比例值，其中該比例值大於1；依據該比例值放大該第一空間圖案為該第三空間圖案；映射該第三空間圖案至該二維空間，並設定該第三空間圖案的質心為該二維空間的一原點；其中，映射該第二空間圖案至該二維空間，並在該二維空間中對齊該第二空間圖案與該第三空間圖案的步驟包括：映射該第二空間圖案至該二維空間，並移動該第二空間圖案以使其質心位於該原點；以及旋轉該第二空間圖案以使該第二空間圖案與該第三空間圖案之間的一重合面積為最大。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在依據該些移動參數、該相似度計算繪製該第二空間圖案的該分數的步驟之前，更包括依據該電子裝置的該些移動參數及該第一空間圖案的一困難度計算繪製該第二空間圖案的一複雜度。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中該第一空間圖案為具有至少一頂點及至少一區域的一二維圖案，該些移動參數包括該電子裝置在繪製該第二空間圖案時經歷的一高度差以及該總移動距離，且依據該電子裝置的該些移動參數及該第一空間圖案的該困難度計算繪製該第二空間圖案的該複雜度的步驟包括：基於該高度差以及該總移動距離計算一高度差分數；基於該至少一頂點的數量及該至少一區域的數量計算以單一筆畫連接該些頂點的一步驟數，並據以推得該第一空間圖案的該困難度；以及加總該高度差分數及該困難度為該複雜度。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中在依據該些移動參數、該相似度計算繪製該第二空間圖案的該分數的步驟之後，更包括將該分數與乘以一權重的該複雜度加總以修正該分數。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中依據該些移動參數、該相似度計算繪製該第二空間圖案的該分數的步驟包括：將該總移動距離、該平均速度以及該相似度個別乘上一第一權重、一第二權重以及一第三權重並加總為該分數。
  9. 一種用於進行空間繪畫計分的電子裝置，包括：一儲存單元，儲存多個模組；以及一處理單元，耦接該儲存單元，存取並執行該些模組，該些模組包括：一產生模組，產生一第一空間圖案；一記錄模組，記錄一移動軌跡及多個移動參數，並轉換所記錄的該移動軌跡為一第二空間圖案，其中該些移動參數包括一總移動距離以及一平均速度；以及一計算模組，計算該第一空間圖案及該第二空間圖案之間的一相似度以及依據該些移動參數、該相似度計算繪製該第二空間圖案的一分數。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該記錄模組經配置以：反應於一啟動操作而開始基於一取樣週期記錄該電子裝置的多個座標，其中該些座標形成該移動軌跡；反應於一停止操作而停止記錄該電子裝置的該些座標；依據該些座標計算該電子裝置在從該啟動操作至該停止操作的一期間中移動的該總移動距離，並據以計算該電子裝置在該期間中的該平均速度；以及連接該些座標以產生該第二空間圖案。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該計算模組經配置以：縮放該第一空間圖案為一第三空間圖案，並映射該第三空間圖案至一二維空間；映射該第二空間圖案至該二維空間，並在該二維空間中對齊該第二空間圖案與該第三空間圖案；在該二維空間中取出多條參考線；找出該些參考線相交於該第二空間圖案的多個第一參考點，以及找出該些參考線相交於該第三空間圖案的多個第二參考點；分別排序該些參考線中的第i個參考線對應的該些第一參考點及該些第二參考點，其中對應所述第i個參考線的該些第一參考點的數量為一第一數量，對應所述第i個參考線的該些第二參考點的數量為一第二數量，其中i為正整數；計算第j個第一參考點與第j個第二參考點之間的一距離，其中j為不大於一第三數量的整數，且該第三數量為該第一數量與該第二數量中的一較小者；以及依據該距離與該第三空間圖案的一面積計算該相似度。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中該計算模組經配置以：計算該第一空間圖案的一第一面積與該第二空間圖案的一第二面積之間的一比例值，其中該比例值大於1；依據該比例值放大該第一空間圖案為該第三空間圖案；映射該第三空間圖案至該二維空間，並設定該第三空間圖案的質心為該二維空間的一原點；映射該第二空間圖案至該二維空間，並移動該第二空間圖案以使其質心位於該原點；以及旋轉該第二空間圖案以使該第二空間圖案與該第三空間圖案之間的一重合面積為最大。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的電子裝置，其中該計算模組更經配置以依據該電子裝置的該些移動參數及該第一空間圖案的一困難度計算繪製該第二空間圖案的一複雜度。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，其中該第一空間圖案為具有至少一頂點及至少一區域的一二維圖案，該些移動參數包括該電子裝置在繪製該第二空間圖案時經歷的一高度差以及該總移動距離，且該計算模組經配置以：基於該高度差以及該總移動距離計算一高度差分數；基於該至少一頂點的數量及該至少一區域的數量計算以單一筆畫連接該些頂點的一步驟數，並據以推得該第一空間圖案的該困難度；以及加總該高度差分數及該困難度為該複雜度。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的電子裝置，其中該計算模組更經配置以將該分數與乘以一權重的該複雜度加總以修正該分數。
  16. 如申請專利範圍第9項所述的電子裝置，其中該計算模組經配置以：將該總移動距離、該平均速度以及該相似度個別乘上一第一權重、一第二權重以及一第三權重並加總為該分數。
  17. 一種用於進行空間繪畫計分的系統，包括：一智慧型裝置，產生一第一空間圖案；一穿戴式裝置，連接於該智慧型裝置，經配置以記錄該穿戴式裝置的一移動軌跡及多個移動參數，並回傳該移動軌跡及該些移動參數至該智慧型裝置，其中該些移動參數包括一總移動距離以及一平均速度，其中，該智慧型裝置轉換該穿戴式裝置所記錄的該移動軌跡為一第二空間圖案，計算該第一空間圖案及該第二空間圖案之間的一相似度，以及依據該些移動參數、該相似度計算繪製該第二空間圖案的一分數。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的系統，其中該穿戴式裝置經配置以：反應於一啟動操作而開始基於一取樣週期記錄該穿戴式裝置的多個座標，其中該些座標形成該移動軌跡；反應於一停止操作而停止記錄該穿戴式裝置的該些座標；其中，該智慧型裝置經配置以：依據該些座標計算該穿戴式裝置在從該啟動操作至該停止操作的一期間中移動的該總移動距離，並據以計算該穿戴式裝置在該期間中的該平均速度；以及連接該些座標以產生該第二空間圖案。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的系統，其中該智慧型裝置經配置以：縮放該第一空間圖案為一第三空間圖案，並映射該第三空間圖案至一二維空間；映射該第二空間圖案至該二維空間，並在該二維空間中對齊該第二空間圖案與該第三空間圖案；在該二維空間中取出多條參考線；找出該些參考線相交於該第二空間圖案的多個第一參考點，以及找出該些參考線相交於該第三空間圖案的多個第二參考點；分別排序該些參考線中的第i個參考線對應的該些第一參考點及該些第二參考點，其中對應所述第i個參考線的該些第一參考點的數量為一第一數量，對應所述第i個參考線的該些第二參考點的數量為一第二數量，其中i為正整數；計算第j個第一參考點與第j個第二參考點之間的一距離，其中j為不大於一第三數量的整數，且該第三數量為該第一數量與該第二數量中的一較小者；以及依據該距離與該第三空間圖案的一面積計算該相似度。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的系統，其中該智慧型裝置經配置以：計算該第一空間圖案的一第一面積與該第二空間圖案的一第二面積之間的一比例值，其中該比例值大於1；依據該比例值放大該第一空間圖案為該第三空間圖案；映射該第三空間圖案至該二維空間，並設定該第三空間圖案的質心為該二維空間的一原點；映射該第二空間圖案至該二維空間，並移動該第二空間圖案以使其質心位於該原點；以及旋轉該第二空間圖案以使該第二空間圖案與該第三空間圖案之間的一重合面積為最大。
  21. 如申請專利範圍第17項所述的系統，其中該智慧型裝置更經配置以依據該穿戴式裝置的該些移動參數及該第一空間圖案的一困難度計算繪製該第二空間圖案的一複雜度。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的系統，其中該第一空間圖案為具有至少一頂點及至少一區域的一二維圖案，該些移動參數包括該穿戴式裝置在繪製該第二空間圖案時經歷的一高度差以及該總移動距離，且該智慧型裝置經配置以：基於該高度差以及該總移動距離計算一高度差分數；基於該至少一頂點的數量及該至少一區域的數量計算以單一筆畫連接該些頂點的一步驟數，並據以推得該第一空間圖案的該困難度；以及加總該高度差分數及該困難度為該複雜度。
  23. 如申請專利範圍第21項所述的系統，其中該智慧型裝置更經配置以將該分數與乘以一權重的該複雜度加總以修正該分數。
  24. 如申請專利範圍第17項所述的系統，其中該智慧型裝置經配置以：將該總移動距離、該平均速度以及該相似度個別乘上一第一權重、一第二權重以及一第三權重並加總為該分數。
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