TWI693925B - 將肢體運動特性數據化的裝置及方法 - Google Patents

Abstract

一種將複數肢體運動的一運動特性數據化的方法，其中此複數肢體運動係由複數個運動感測單元所感測，此方法包括步驟如下，藉此等複數運動感測單元來感測此等複數肢體運動並產生複數個運動訊號；藉一運動特性要件轉換程序將此等運動訊號轉換成對應的複數個物理量；以及藉由一運算法運算此等物理量以獲得對應此運動特性的一數據。

Description

將肢體運動特性數據化的裝置及方法

本發明是一種將操作的肢體運動特性所傳達的一抽象感受意識轉換成一可用來定性及定量評估此運動特性的實際數據資料的處理方法及裝置。

表演活動，譬如舞蹈，藉由舞蹈者的肢體運動，將舞蹈動作所承載、蘊含，或展現的運動特性意象傳遞給觀賞者接收，觀賞者心智由於內心喜好及經驗而與該接收的意象發生交互作用，產生感覺好看、喜悅的心理活動，因此發生賞心悅目的抽象感受意識。但心中此等因感受運動特性而產生的愉悅感覺該如何被實際且具象的掌握，描述，分析及評估以為後續的應用，卻少見技術揭露或討論？因此，本發明的目的就是要將無形的意識感覺轉換成數據化，並據此有形呈現，讓所謂的賞心悅目或美麗的感覺等抽象意識具體數據化，圖像化，以可資定性甚至量化評估特定運動所乘載的運動特性，進而可資揣摩身體活動。

體健活動，譬如健身運動，循環訓練，體操或瑜珈等肢體運動，操作時有所謂的運動到位。運動到位這個概念的進一步闡釋，則包括動作之運動幅度，運動速度，運動強度，運動持續程度，甚至運動敏捷程度等等關於運動規格的運動操作素質觀念，事實上此等觀念大多是教練或 健身達人累積的操作經驗，然而在運動實踐上，似乎未見明確的具體數據指標。不僅如此，此等寶貴的操作經驗如何有效掌握及傳遞，不因不同的時空環境、條件以及不同的健身運動之從事者而變異的相關技術或方法亦少見揭露及討論。所以本發明的目的就是將教練的指導經驗，以數字及圖表具象化，使該等抽象經驗變成客觀可參考，可傳遞的實際指標。

另外，醫療肢體復健方面，目前的復健操作尚著重動作之操作形式，復健活動原則上還是定性為主，也就是以肢體狀況條件來對應地從事適當的復健活動，然而肢體狀況的復健成效還尚難明確與復健方式，復健之動作特性，訓練時間，訓練份量上量化對應。所以本發明的目的便是要達成可量化復健動作的動作特性，運動量及運動程度，譬如運動幅度及頻率等實際物理量，並可藉此來定量評估復健成效。

本發明的技術觀念：由於體健運動於實務界及學界是將身體運動之運動特性要件式地以文字描述來定義，而運動操作者所操作之運動所蘊含的一運動特性其所傳達的意象被觀賞者接收而產生的抽象喜好的感知意識則與此運動特性的文字描述定義對應，而此等運動特性文字定義要件所傳達的感受意識則藉由解讀文字定義之文意以了解此等運動特性文字傳達之感受意識關聯的物理意涵，並將之更具體地對應到相關的被感測到的運動物理量及此等物理量的組合，藉此將文字定義的運動特性以運動物理特徵來表示，進而可以藉利用數學方法所衍生的處理方法來數據化運動特性，使運動特性可以被量化評價。

本發明的技術觀念流程如下所示：

肢體運動具特有之運動特性→傳達抽象感受意識→歸納特性要件→特性要件之文字定義及描述→對應出關聯物理量→以數學方法產生一處理方法→將關聯物理量數據化→將運動特性對應出一數據指運動標→評價兩個蘊含相同運動特性的肢體運動其等運動特性相符率。

本發明的技術執行：

基於上述的技術觀念，技術執行上，是將具有特定運動特性的運動，譬如協調性運動，穩定性運動，敏捷性運動等所傳達而被感受的，譬如運動協調性，穩定性，敏捷性等運動特性，歸納出具備此等運動特性之構成要件，再以文字描述定義出此等運動特性之構成要件，對應此等定義的構成要件內容來選定相關之個別的、合併的運動物理量，或是擬制的運動物理量來描述對應，藉此將相關的運動特性以運動物理量來描述，並引入相關的數學方法來處理此等物理量而使此等運動特性或感受意識具體化，數據化，以及指標化，而使此等運動可以進一步的被評估及應用。

此等運動特性的文字定義可以參考此方面運動的專家陳述於相關的文獻，教材，學術論文等的見解來建立。具體執行上，將多個運動感應器分別配戴在不同肢體上，以感測肢體操作運動的相關運動訊號，譬如加速度，速度及位移等運動物理量，並將此等運動物理量從此等感測的物理量中選出，將個別的、合併的或擬制的運動物理量與所感測的此運動所具備之運動特性相對應，藉此來定性及定量描述被感測的一個身體運動。

上述運動特性與相關物理特徵對應後，可進行一受測運動及一參考運動所表現的一相同運動特性的對比。也就是，此等對應運動特性的運動物理量再利用數學、運動物理學或力學相關的計算方法予以處理、分析，使運動特性與運動物理特徵關係數值化，藉之可比較一被感測運動相對於一參考運動之其等的運動特性，譬如運動協調性，運動穩定性，運動敏捷性等，進而可了解此等運動特性的對應符合程度。

另外，還可建構出此參考運動的運動特性與其運動物理特徵的一參考運動對應關係，藉此參考運動對應關係來評估一類似於此參考運動的一受測運動的運動特性，並為此受測運動建構出類似於此參考運動對應關係的一受測運動對應關係。

並藉由運動物理學及數學方法來衡量此參考運動對應關係與此受測運動對應關係之差異，藉之定性且定量的評估此受測運動之運動特性相較於此參考運動之運動特性的量化近似度，或差異，以提供執行此受測運動之執行者有效建議以改善其運動操作。

本發明的另加技術特徵：

除了上述之將運動特性的定義要件以關聯的物理特性予以描述並將此物理特性量化，再加以運算及比對以評估一受測運動與一參考運動具備之運動特性的相符率的技術特徵之外。本發明還對被衡量的運動操作提出了一個特徵運動整合概念，藉此將一受測的肢體操作運動規範成一個整體運動之架構及組成，也就是將完整的肢體操作運動視為一整體運動，而此整體運動則是由數個次運動所組成，此等的次運動個別有其運動成分，而藉由分析組成此整體運動之各個次運動對應的相關物理特性而產 生此次運動的關聯物理特性的一分析結果，將該分析結果與一預期運動或是一參考運動的次運動之物理特性相比對，以評估此受測運動之次運動與此預期運動之次運動之運動特性相符率。

本發明將各個次運動個別具備之運動特性相符率以數學方法整合成一整體運動相符率，以評估一測得的運動即一受測運動與一預期運動即一參考運動在整體運動層次的相符率。

本發明除了運動特性之文字定義對應關聯的物理特性的技術特徵，再進行物理特徵比對之外，進一步的技術特徵是，比對的內容可以是此等次運動的組成成分或是次運動的物理表現或是物理特性，包括，直接量到的運動物理量或是經推算得到的運動物理特性。直接量到的運動物理量可以是運動幅度，如加速度，速度，位移或是運動變換頻率等，而推算的物理特性可以是運動幅度峰值大小，時間差，運動幅度隨時間的變化量或變化率等。藉此了解次運動所含之成分的物理特性是否相符。

本發明進一步的特徵是，比對的內容可以是此等組成成分或是次運動發生的事件特性，而就次運動發生的事件特性可以包括，譬如次運動有無發生，各別對應比較的各個次運動所發生並持續的時間是否相等。

直接量得的運動物理量或是其後推算得的運動物理特性，譬如，運動隨時間的變化量或變化率。直接量得的運動物理量可以是加速度，速度或是運動變換頻率，推算的物理特性可以是峰值大小，時間差等。

三、運動組成

運動操作從起始到終了是一整體運動，此一整體運動係由至少兩個或兩個以上的次運動所組成，此等個別的次運動包含至少兩個或兩 個以上的運動成分或運動組成。

運動操作從起始到終了是一整體運動，此一整體運動至少兩個或兩個以上的次一階運動所組成，任一個次一階運動是由至少兩個或兩個以上的再次一階運動所組成，即整體運動是以階層的次階運動的形式所組成，而且，任一個次階運動可以由至少兩個或兩個以上的次運動所組成，此等個別的任一個次運動包含至少兩個或兩個以上的運動成分或運動組成，而此運動成分或運動組成尚包含運動組成細節等，此等運動組成細節可以是加速度，角加速度，速度，角速度，位移，角位移等物理量。

運動操作的整體運動可以用M表示，次運動以Mi表示，如M1，M2，M3...，分別表示次運動M1,次運動M2,次運動M3等以此類推，另外，運動成分則是以Mij表示，如M11,M12,M23...，分別表示次運動M1之運動成分1,次運動M1之運動成分2，及次運動M2之運動成分3等，以此類推。

運動操作的整體運動可以用M表示，此整體運動包含了複數個次階運動，用MXi表示，其中X可以代表某肢體運動，譬如MX1，MX2，MX3...等，代表第一肢體，第二肢體，第三肢體等次階運動，其他以此類推。該等次階運動的次運動以MXij表示，如MX11，MX12，MX23...，分別表示次階運動MX1的次運動MX11,次階運動MX1的次運動MX12,次階運動MX2的次運動MX23等以此類推，另外，次階運動的次運動之運動成分則是以MXijk表示，如MX111,MX122,MX234...，分別表示次階運動MX1之次運動MX11的運動成分MX111,次階運動MX1之次運動MX12之運動成分MX122，及次階運動MX2之次運動MX23之運動成分MX234等，以此類 推。

次運動及次運動間的轉換狀態，包括次運動間的轉換期間，轉換運動操作期間，轉換運動操作幅度峰值，轉換運動操作幅度峰值時間等。

整體運動計時起始至整體運動真實起始的延遲時間之轉換狀態，即整體運動的第一個次運動運動起始計時開始至真實獲得運動訊號之時間間隔期間的轉換狀態，包括起始運動轉換期間，起始期間運動操作幅度峰值，起始期間運動操作幅度峰值時間等。

整體運動計時終止至整體運動真實停止前之殘餘運動的一轉換狀態，即整體運動的最後一個次運動運動終止之時間至運動訊號停止發生之時間間隔期間的轉換狀態也就是殘餘運動，包括停止運動轉換期間，及殘餘運動期間，殘餘運動期間之殘餘運動操作幅度峰值，殘餘運動期間之殘餘運動操作幅度峰值時間等。

關於不同運動之整體運動的關聯性，次階運動與次階運動間的關聯性，次運動與次運動，次運動之運動組成之間的關聯性等，此等關聯係對應地評估整體運動，次階運動，次運動及運動組成的，譬如運動操作幅度，運動操作頻率，操作之運動相位等物理特徵而獲得。

1.整體運動

運動從起始到結束，是一整體運動M；

2.組成整體運動的各個次運動

整體運動M由數個次運動Mi,譬如M1,M2,M3及M4等次運動所組 成；

3.次運動中所包含的運動成分Mij,譬如M11,M12即次運動M1的運動成分M11及M12，或M23,M24即次運動M2的運動成分M23及M24等。

各個次運動Mi包含有其個別的運動成分Mij,譬如M11,M21,M22等。此整體運動的顯現，則可以由次運動Mi，或是各次運動之個別運動成分Mij，如操作頻率，操作幅度，運動或運動成分之幅度峰值，及相關的運動持續時間或峰值時間等物理特點描述。

四、與運動及運動成分關聯的物理性質

1.由運動感測器直接量測到的基本運動物理量

(1)加速度，速度，運動距離，運動幅度，振幅；

(2)上列運動物理量的峰值

(3)時間

2.推算出的運動關聯物理量

(1)頻率，週期，相位；

(2)能量，能量密度；

(3)時間間隔，時間差；

3.物理量描述領域，及物理量組合即擬制之運動物理量

3.1.物理量描述領域-頻率域(Frequency Domain)：

1)操作頻率(frequencies)

i.個別次運動操作頻率(sub-motion operation freq.smf)：f_Mi

下述是表示上述物理量，關聯物理量，以及物理量組合即擬制之運動 物理量的相關符號說明：例如：f_M1：次運動M1的操作頻率；f_M2：次運動M2的操作頻率；f_M3：次運動M3的操作頻率；f_M4：次運動M4的操作頻率；

ii.擬制整體運動操作頻率：以所有的個別次運動操作頻率的算術平均值或幾何平均值表示f_MiSA(f_MiSumAverage)。

例如：f_M4SA：是f_M1,f_M2,f_M3及f_M4四個次運動頻率的算術或幾何平均值

iii.各個次運動Mi對應其運動操作頻率f_Mi在頻率域的運動幅度峰值：P_Mi；

例如：Px_M2：次運動M2對應其運動操作頻率f_M2在x方向的運動幅度峰值；Py_M2：次運動M2對應其運動操作頻率f_M2在y方向的運動幅度峰值；Pz_M2：次運動M2對應其運動操作頻率f_M2在z方向的運動幅度峰值；Pxyz_M2：次運動M2對應其運動操作頻率f_M2在x,y及z各方向的運動向量和的運動幅度峰值；

iii.次運動Mi的運動成分Mij於時間域響應的運動幅度峰值：Ap_Mij；

例如：Apx_M11：次運動M1的運動成分M11在x方向的運動幅度峰值；Apy_M11：次運動M1的運動成分M11在y方向的運動幅度峰值；Apz_M11：次運動M1的運動成分M11在z方向的運動幅度峰值；Apxyz_M11：次運動M1的運動成分M11在x,y及z方向的運動向量和的運動幅度峰值；

2)操作幅度

操作幅度：以次運動的能量或功率頻譜密度PSD(f)(sub-motion power spectrum density：PSD)來表示各個次運動Mi的運動頻譜能量密度：PSD_Mi；例如：PSDx_M1：次運動M1在x方向運動的功率頻譜密度；PSDy_M1：次運動M1在y方向運動的功率頻譜密度；PSDz_M1：次運動M1在z方向運動的功率頻譜密度；PSDxyz_M1：次運動M1在x,y及z方向的運動幅度向量和的功率頻譜密度；PSDx_M2：次運動M2在x方向運動的功率頻譜密度；PSDy_M2：次運動M2在y方向運動的功率頻譜密度；PSDz_M2：次運動M2在z方向運動的功率頻譜密度；PSDxyz_M2：次運動M2在x,y及z方向的運動幅度向量和的功率頻譜密度；

i.擬制整體運動之功率頻譜密度：PSD_MiSA；

例如：PSDx_MiSA：所有的個別次運動Mi在x方向運動之PSD，例如PSDx_M4SA是指PSDx_M1,PSDx_M2,PSDx_M3及PSDx_M4的算術平均值或幾何平均值；PSDy_MiSA：所有的個別次運動Mi在y方向運動之PSD，例如，PSDy_M4SA是指PSDy_M1,PSDy_M2,PSDy_M3及PSDy_M4的算術平均值或幾何平均值；PSDz_MiSA：所有的個別次運動Mi在z方向運動之PSD，例如，PSDz_M4SA是指PSDz_M1,PSDz_M2,PSDz_M3及PSDz_M4的算術平均值或幾何平均值；PSDxyz_MiSA：所有的個別次運動Mi在x,y及z各方向運動幅度向量和之PSD，例如，PSDxyz_M4SA是指PSDxyz_M1,PSDxyz_M2,PSDxyz_M3及PSDxyz_M4的算術平均值或幾何平均值；

3.2.運動及運動成分之物理特點：

物理量描述領域-時間域-Time Domain：

1)運動期(Period)

i.整體運動期間：t_M；

t_M：整體運動M之操作期間t，將組成該整體運動的各個次運動Mi期間t_Mi相加而得；

ii.各個次運動Mi之期間：t_Mi

例如： t_M1：次運動M1之操作期間；t_M2：次運動M2之操作期間；

iii.次運動Mi之運動成分Mij期間：t_Mij；

例如：t_M11：次運動M1之運動成分M11之操作期間；t_M21：次運動M2之運動成分M21之操作期間；t_M22：次運動M2之運動成分M22之操作期間；；

iv.次運動間過渡轉換期間：t_Mi-Mi+1

次運動Mi轉換到次運動Mi+1的狀態轉換期間。

例如：t_M1-M2：次運動M1轉換到次運動M2之狀態過度轉換期間；

v.運動計時開始至整體運動確實起始的

(1)運動啟始延遲期間t_0-M1，運動特性是，原則上在x,y及z三方向的延遲時間相同，故各運動方向延遲時間皆可以t_0-M1表示；

(2)該運動啟始延遲期間之轉換狀態運動幅度峰值：Ap_0-M1；例如：Apx_0-M1：運動啟始延遲期間轉換狀態在x方向的運動幅度峰值；Apy_0-M1：運動啟始延遲期間轉換狀態在y方向的運動幅度峰值；Apz_0-M1：運動啟始延遲期間轉換狀態在z方向的運動幅度峰 值；

vi.若最後次運動M4當原則上完成後但運動卻未完全停止，而有殘餘運動的

(1)持續期間t_M4-E，運動特性是，原則上在x,y及z三方向的持續時間相同，故各運動方向持持續時間皆可以t_M4-E表示；

(2)該持續期間之轉換狀態運動幅度峰值：Ap_M4-E；例如：Apx_M4-E：持續期間轉換狀態在x方向的運動幅度峰值；Apy_M4-E：持續期間轉換狀態在y方向的運動幅度峰值；Apz_M4-E：持續期間轉換狀態在z方向的運動幅度峰值；

2)時間點(Time Point)

i.擬制整體運動幅度峰值發生時間：t_ApM

t_ApM：是取所有的擬制次運動Mi的峰值發生時間即t_ApM1,t_ApM2,t_ApM3以及t_ApM4的算術平均值或幾何平均值；

ii.擬制次運動Mi的運動幅度峰值發生時間：t_ApMi

t_ApMi：是取特定的次運動Mi其所有的運動成分Mij的峰值發生時間t_ApMij的算術平均值或幾何平均值；譬如，t_ApM1：次運動M1其所有的運動成分M11,M12,M13,M14...的峰值發生時間，即t_ApM11,t_ApM12,t_ApM13,t_ApM14....的算術平均值或是幾何平均值。

範例：

t_ApxM1：次運動M1其所有的運動成分M11,M12,M13,M14...在x方向的運動峰值發生時間，即t_ApxM11,t_ApxM12,t_ApxM13,t_ApxM14....的算術平均值或是幾何平均值；t_ApyM1：次運動M1其所有的運動成分M11,M12,M13,M14...在y方向的運動峰值發生時間，即t_ApyM11,t_ApyM12,t_ApyM13,t_ApyM14....的算術平均值或是幾何平均值；t_ApzM1：次運動M1其所有的運動成分M11,M12,M13,M14...在z方向的運動峰值發生時間，即t_ApzM11,t_ApzM12,t_ApzM13,t_ApzM14....的算術平均值或是幾何平均值；t_ApxyzM1：次運動M1其所有的運動成分M11,M12,M13,M14...等的個別運動成分在x,y及z方向的運動向量和的運動峰值發生時間，即t_ApxyzM11,t_ApxyzM12,t_ApxyzM13,t_ApxyzM14....的算術平均值或是幾何平均值；

ii.次運動Mi之運動成分Mij操作幅度峰值時間：t_ApMij；

例如：t_ApxM11：次運動M1之運動成分M11在x方向的運動或操作幅度峰值發生時間；t_ApyM21：次運動M2之運動成分M21在y方向的運動或操作幅度峰值發生時間；t_ApzM22：次運動M2之運動成分M22在z方向的運動或操作幅度峰值發生時間；t_ApxyzM22：次運動M2之運動成分M22在x,y及z三方向的運動 或操作幅度向量和的峰值發生時間；

iii.次運動Mi及Mi+1之間的過渡轉換時間(transient between sub-motions)：t_Mi-Mi+1；

例如：t_M1-M2：由次運動M1轉換到次運動M2的過渡轉換期間；t_M2-M3：由次運動M2轉換到次運動M3的過渡轉換期間；t_M3-M4：由次運動M1轉換到次運動M2的過渡轉換期間；

iv.計時開始至整體運動確實起始的延遲中運動峰值發生時間：

t_Ap0-M1；說明：t_Ap0-M1,0：表示起始運動計時開始，M1：表示運動開始，整體運動M是從次運動M1開始。

vii.次運動Mi及Mi+1之間的過渡轉換運動幅度峰值發生時間：

t_ApMi-Mi+1；例如：t_ApxM1-M2：次運動M1及M2之間的過渡轉換運動，相對於X方向的運動幅度峰值發生時間；t_ApxM2-M3：次運動M2及M3之間的過渡轉換運動，相對於X方向的運動幅度峰值發生時間；t_ApxM3-M4：次運動M3及M4之間的過渡轉換運動，相對於X方向的運動幅度峰值發生時間；t_ApxyzM3-M4：次運動M3及M4之間的過渡轉換運動，相對於x，y及z方向的運動向量和的運動幅度峰值發生時間；

viii.最後次運動完成後殘餘運動持續時運動峰值發生時間：

t_ApMf-E；範例說明：t_ApM4-E表示此段殘餘運動的峰值發生時間，其中M4：表示整體運動M的最後次運動是M4；E：是指M4完成後理應動作停止但未停止的殘餘運動直到E時間才完全停止。

3)操作幅度峰值(Amplitude Peak: Apx(t), y(t) and z(t))

i.擬制整體運動幅度峰值(在時間域)：Ap_M；

說明：單一時間操作或運動幅度，以時間域的幅度峰值來描述人體運動特性會比採用頻率的振幅峰值更能表現運動或操作特性，因為頻率的振幅峰值適合於機械式的往復振動，也就是採樣訊號時，當下的振幅及振頻變異不大，然而，人體運動的操作或是運動幅度及此運動的往復時間或頻率，相較於評量機械振動的振幅及振頻來說，變異較大，故採用時間域的操作幅度可以更貼近操作現況的評量運動特性。

Ap_MAS：所有擬制之次運動Mi(及其運動成分Mij)的運動或操作幅度峰值Ap_MiSA的算術平均數或幾何平均數；例如：Ap_MAS：為擬制之次運動M1,M2,M3及M4的運動或操作幅度峰值Ap_M1SA,Ap_M2SA,Ap_M3SA及Ap_M4SA的算術平均數或是幾何平均數；

ii.各個次運動Mi的擬制幅度峰值Ap_MiSA是其運動成分Mij的運動或操作幅度峰值Ap_Mij的算術平均數或是幾何平均數；

例如：次運動M1的擬制幅度峰值Ap_M1SA是其運動成分M11,M12,M13及M14的運動或操作幅度峰值Ap_M11,Ap_M12,Ap_M13及Ap_M14的算術平均數或是幾何平均數；另外，Apx_M1SA：是次運動M1的運動成分M11,M12,M13及M14在x方向的運動或操作幅度峰值Apx_M11,Apx_M12,Apx_M13及Apx_M14的算術平均數或是幾何平均數；Apy_M1SA：是次運動M1的運動成分M11,M12,M13及M14在y方向的運動或操作幅度峰值Apy_M11,Apy_M12,Apy_M13及Apy_M14的算術平均數或是幾何平均數；Apz_M1SA：是次運動M1的運動成分M11,M12,M13及M14在z方向的運動或操作幅度峰值Apz_M11,Apz_M12,Apz_M13及Apz_M14的算術平均數或是幾何平均數；Apxyz_M1SA：是次運動M1的運動成分M11,M12,M13及M14在x,y及z方向的運動向量和的運動或操作幅度峰值Apxyz_M11,Apxyz_M12,Apxyz_M13及Apxyz_M14的算術平均數或是幾何平均數；

iii.次運動Mi之運動成分Mij之運動或操作幅度峰值：Ap_Mij；

例如：Apx_M11：次運動M1之運動成分M11在x方向的運動或操作幅度 峰值；Apy_M11：次運動M1之運動成分M11在y方向的運動或操作幅度峰值；Apz_M11：次運動M1之運動成分M11在z方向的運動或操作幅度峰值；Apxyz_M11：次運動M1之運動成分M11在x,y及z方向的運動向量和的運動或操作幅度峰值；Apxyz_M21：次運動M2之運動成分M21在x,y及z方向的運動向量和的運動或操作幅度峰值；Apxyz_M22：次運動M2之運動成分M22在x,y及z方向的運動向量和的運動或操作幅度峰值；

iv.次運動Mi與Mi+1之間過渡轉換運動峰值：Ap_Mi-Mi+1；

例如：Apx_M1-M2：次運動M1與次運動M2之間過渡轉換運動在x方向上的運動幅度峰值；Apy_M1-M2：次運動M1與次運動M2之間過渡轉換運動在y方向上的運動幅度峰值；Apz_M1-M2：次運動M1與次運動M2之間過渡轉換運動在z方向上的運動幅度峰值；Apxyz_M1-M2：次運動M1與次運動M2之間過渡轉換運動在x,y及z方向上的運動向量和的運動幅度峰值；

v.運動計時開始至整體運動M確實起始之前的一延遲運動的運動 幅度峰值：Ap_0-M1；

例如：Apx_0-M1：運動計時開始至整體運動M確實起始前的一延遲運動在x方向的運動幅度峰值，整體運動M起始即是次運動M1的起始；Apy_0-M1：運動計時開始至整體運動M確實起始前的一延遲運動在y方向的運動幅度峰值，整體運動M起始即是次運動M1的起始；Apz_0-M1：運動計時開始至整體運動M確實起始前的一延遲運動在z方向的運動幅度峰值，整體運動M起始即是次運動M1的起始；Apxyz_0-M1：運動計時開始至整體運動M確實開始前的一延遲運動在x,y及z各方向的運動向量和的運動幅度峰值；

vi.最後次運動Mf完成後的一殘餘運動的運動幅度峰值，也就是最後次運動Mf到殘餘運動完全消失之間的一轉換狀態：Ap_Mf-E

說明：原則上，最後次運動完成後，一整體運動M便完成，不應該再有運動訊號發生，若還有便是一殘餘運動。

例如：註：此範例中，一整體運動M的一最後次運動是次運動M4。

Apx_M4-E：最後次運動即次運動M4完成後的一殘餘運動在x方向的運動幅度峰值；Apy_M4-E：最後次運動即次運動M4完成後的一殘餘運動在y方向的運動幅度峰值；Apz_M4-E：最後次運動即次運動M4完成後的一殘餘運動在z方向的運動幅度峰值； Apxyz_M4-E：最後次運動即次運動M4完成後的一殘餘運動在x,y及z各方向的運動向量和的運動幅度峰值；

五、用來評估運動特性的數學或統計關係式

(1)算術平均(Arithmetic Average)

or

，

(2)幾何平均(Geometrical Average)

or

，

(3)統計標準差(Standard Deviation：SD)：σ

，平均數(mean value)

上述(1),(2),(3)的w _i 可以是基本運動物理特性，譬如頻率或是振幅，也可以是擬制運動物理量，或是基本運動物理量組合。另外，n是樣本數，μ則是n個w _i 的算術平均數。

(4)交互關係(Cross-Correlation)

此處w可以是基本運動物理特性，譬如運動頻率、振幅或是運動操作幅度，也可以是擬制運動物理量，或是基本運動物理量組合。

(5)功率頻譜密度(Power Spectrum Density：PSD)

(Ref.：https://en.wikipedia.org/wiki/Spectral_density)

PSD：

,(where w _n is the discrete time variables in a finite window 1≦n≦N,and the total measurement period is T=NΔt).

此處w _n 是在表現一有限區間1≦n≦N內的離散時間物理量，該物理量是運動幅度或振幅，而整體的量測時間是T=NΔt，其中N是量測的總次數，Δt則是採樣時間。

1)1:一多重運動感應裝置

2)2:訊號接收及處理裝置

3)21:行動裝置

4)21-App1:應用程式一

5)21-App2:應用程式二

6)22:電腦

7)22-SW1:軟體程式一

8)22-SW2:軟體程式二

9)3:特定資料庫

10)4:雲端資料庫

11)T12:有線或無線傳輸通道

12)T13:傳輸通道

13)T14:傳輸通道

14)T2122:傳輸通道

15)T23:傳輸通道

16)T24:傳輸通道

17)T34:傳輸通道

18)T34:傳輸通道傳

19)RH:右手

20)LH:左手

21)RHD:右手穿戴式運動感測單元

22)LHD:左手穿戴式運動感測單元

23)RFD:右腳穿戴式運動感測單元

24)CG:廣義參考座標

25)CL:左手運動座標

26)CR:右手運動座標

第一圖：本發明構想的較佳實施例的肢體運動感測及其運動特性數據化的裝置。

第二圖：本發明構想的較佳實施例採用的節拍器以1Hz擺盪，當作協調運動之節奏參考。

第三圖(A)：本發明構想的較佳實施例的運動型態I之次運動M1(Type I-M1)。

第三圖(B)：本發明構想的較佳實施例的運動型態I之次運動M2(Type I-M2)。

第三圖(C)：本發明構想的較佳實施例的運動型態I之次運動M3(Type I-M3)。

第三圖(D)：本發明構想的較佳實施例的運動型態I之次運動M4(Type I-M4)。

第四圖(A)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態I的一參考運動的加速度訊號於時間域之分布(Type I Reference Motion in Time Domain)。

第四圖(B)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態I的一參考運動的加速度訊號於頻率域之分布(Type I Reference Motion in Frequency Domain)。

第五圖(A)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態I的一受測運動的加速度訊號於時間域之分布(Type I Measured Motion in Time Domain)。

第五圖(B)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態I的一受測運動的加 速度訊號於頻率域之分布(Type I Measured Motion in Frequency Domain)。

第六圖(A)：本發明構想的較佳實施例的運動型態II之次運動M1(Type II-M1)。

第六圖(B)：本發明構想的較佳實施例的運動型態II之次運動M2(Type II-M2)。

第六圖(C)：本發明構想的較佳實施例的運動型態II之次運動M3(Type II-M3)。

第六圖(D)：本發明構想的較佳實施例的運動型態II之次運動M4(Type II-M4)。

第七圖(A)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態II的一參考運動的加速度訊號於時間域之分布(Type II Reference Motion in Time Domain)。

第七圖(B)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態II的一參考運動的加速度訊號於頻率域之分布(Type II Reference Motion in Frequency Domain)。

第八圖(A)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態II的一受測運動的加速度訊號於時間域之分布(Type II Measured Motion in Time Domain)。

第八圖(B)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態II的一受測運動的加速度訊號於頻率域之分布(Type II Measured Motion in Frequency Domain)。

第九圖(A)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態II的一受測運動的運動特性加速度訊號分析(Measured Motion Characteristics Analysis)。

第九圖(B)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態II的一參考運動的運動特性時間域分析(Analysis of Characteristics of the Reference Motion of Type II Motion)。

第九圖(C)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態II的一量測運動的運動特性時間域分析(Analysis of Characteristics of the Measured Motion of Type II Motion)。

第十圖：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態III。

第十一圖(A)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態III的一參考運動加速度訊號-兩手運動：左手運動(上圖)及右手運動(下圖)。

第十一圖(B)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態III運動的一參考運動加速度訊號-兩手運動之交互關聯性。

第十二圖(A)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態III的一受測運動加速度訊號-兩手運動：左手運動(上圖)及右手運動(下圖)。

第十二圖(B)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態III運動的一受測運動加速度訊號-兩手運動之交互關聯性。

第十三圖：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態IV。

第十四圖(A)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態IV的一受測運動加速度訊號對比一參考運動加速度訊號-左手運動：受測運動之左手運動(上圖)及參考運動之左手運動(下圖)。

第十四圖(B)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態IV的一受測運動左手運動訊號相對於一參考運動左手運動訊號-兩左手運動之交互關聯性。

第十五圖(A)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態IV的一受測運動加速度訊號對比一參考運動加速度訊號-右手運動：受測運動之右手運動(上圖)及參考運動之右手運動(下圖)。

第十五圖(B)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態IV的一受測運動右手運動訊號相對於一參考運動右手運動訊號-兩右手運動之交互關聯性。

第十六圖(A)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態IV的一受測運動加速度訊號對比一參考運動加速度訊號-右腳運動：受測運動之右腳運動(上圖)及參考運動之右腳運動(下圖)。

第十六圖(B)：本發明構想的較佳具體實施例的運動型態IV的一受測運動右腳運動訊號相對於一參考運動右腳運動訊號-兩右腳運動之交互關聯性。

表一：運動特性要件物理特性特徵化-協調性運動特性要件(註1)及其評估方式。

表二：一受測運動訊號相對於一參考運動訊號之運動協調性量化評估。

圖式含運動特性分析對比圖

本發明使用多個運動感測穿戴裝置，分別配戴於不同肢體上，用來感測個別肢體運動，進行運動特性分析，描述運動特性，藉之對比一參考運動及一受測運動兩者間的運動特性的關聯程度。

第一圖是依據本發明構想的一較佳實施例的多重運動感應及運動特性辨析裝置架構圖，其中一多重運動感應裝置1，最少具有三個穿戴式的運動感測單元RHD，LHD及RFD，分別穿戴在運動者的右手手腕，左手手腕及右腳踝及小腿附近，用來感測運動者操作的肢體運動並傳出運動感測訊號(圖式未示出)，如第一圖所示，一訊號接收及處理裝置2，可以是一行動裝置21，譬如手機，平板，或導航裝置，或是一電腦22等，用來接收由此多重運動感應裝置1經由有線或無線傳輸通道T12傳出的運動感測訊號，並藉此行動裝置21上的一應用程式(APP)21-App1或此電腦22中的一軟體程式22-SW1來處理該等運動感測訊號以產生一運動資料(圖式未示出)，產生的此運動資料經由傳輸通道T23而傳送到一特定資料庫3，譬如某一運動者資料庫或是一健身會館的資料庫等，傳送到此特定資料庫中的運動資料可以視需要再予以處理，或是經由傳輸通道T34傳送到一雲端資料庫4予以儲存或為後續應用。另外，此運動感測訊號也可以讓此行動裝置21中的另一應用程式21-App2處裡，產生的資料可以再經由傳輸通道T2122傳送給此電腦22中的另一個軟體程式22-SW2處理，產生另一運動資料可以經由傳輸通道T23傳送到此特定資料庫3，之後再經由傳輸通道傳T34送到此運端資料庫4，或者此另一種運動資料也可經由傳輸通道T24從此訊號接收及處 理裝置2直接傳送到此雲端資料庫4。此外，由此多重運動感測裝置1傳出的此運動感測訊號也可經由傳輸通道T13或T14直接傳輸到此特定儲資料庫3，或此雲端資料庫4。

第二圖是一外部節拍器產生的一特定節拍訊號1Hz。此特定節拍訊號用來評量一運動特性，譬如評量一運動協調性之韻律的一參考拍點。也就是藉由參考節拍器(Metronome)產生的節拍以協調運動之操作，表現動作之律動，讓觀賞者感受運動之韻律感及協調性。此處節拍器產生的節拍為每秒一次，即1Hz。本發明利用節拍器來比對參考運動及受測運動的節拍及律動，以進行運動特性關聯性分析。

為更清楚說明本發明的技術特徵，也就是將藉由表現操作所傳達的一肢體運動其所包含的一運動特性使一觀賞者藉視聽感官接收所產生的一感受意識被轉換成一具體數據或一指標的實際作法。

本案實際作法，藉由所列舉的運動型態I，II，III及IV等實施例來表現協調性運動，其等所具有的運動特性便是運動協調性。本實施例說明將此運動特性即運動協調性，藉本發明的方法將無形的抽象感受意識轉換成具體數據及指標，並經由評價實施例中用來對比具有類似運動特性的兩個個別運動，也就是一參考運動以及一受測運動兩者間所分別具有的運動特性即運動協調性的相符程度，並以數據表示。

此處所舉的運動型態則誠如於

第三圖所示的運動型態I-小臂相對肘關節轉動協調運動，其中第三圖(A)是運動型態I的次運動M1的運動操作圖，第三圖(B)運動型態I的次運動M2的運動操作圖，第三圖(C)是運動型態I的次運動M3的運動操作 圖，第三圖(D)是運動型態I的次運動M4的運動操作圖；

第六圖所示的運動型態II-小臂相對肘關節扭轉揮擺協調運動，其中第六圖(A)是運動型態II的次運動M1的運動操作圖，第六圖(B)是運動型態II的次運動M2的運動操作圖，第六圖(C)是運動型態II的次運動M3的運動操作圖，第六圖(D)是運動型態II的次運動M4的運動操作圖；

第十圖所示的運動型態III-兩手小臂相對肘關節交互扭轉擺動協調運動；及第十三圖所示的運動型態IV-手臂及上半身相對腰部左右轉動並搭配左右腿同時踏階協調運動。

為了將此運動特性，即此處實施例所處理的將運動協調性數據化或指標化，須先行明確界定此運動特性即運動協調性的要件，而此等要件則是藉由文字描述來定義(註1)。

此運動協調性之成立要件的文字描述定義再以適當或是相關的物理量，物理量組合或是擬制物理量等物理特性來對應，使運動特性要件因對應的物理特性而被特徵化，讓此意識上的無形感受的運動特性被對應到有形實體的物理世界，使該無形的意識感受得以藉具體數據予以描述。此等運動特性即運動協調性與物理特性之對應則如下表一所示：

將運動特性要件與相關物理量完成對應之後，相關的，如本揭露書[0035]段第五項所述的數學關係式，便用來評估運動特性；最後，以運動型態II來說明運動協調性如何具體量化及評價。

簡述上面所提的將感受之抽象運動特性轉換成具體數據或指標過程，如下所示：

1.展現的肢體運動具特有之運動特性；

2.此運動特性讓觀賞聽聞者產生一抽象感受意識；

3.藉該感受意識歸納此運動特性之要件；

4.特性要件藉文字定義及描述；

5.將該文字定義及描述來對應或擬制關聯物理量或物理特性；

6.藉數學方法來處理上述關聯物理量或物理特性；

7.將關聯物理量或物理特性數據化；

8.將運動特性對應出一數據運動指標；

9.評價兩個蘊含相同運動特性的肢體運動其等之運動特性相符程度或是相符率。

此處提出的四種類型運動中，如第三圖，第四圖及第五圖所示的是關於運動型態I-小臂相對肘關節轉動協調運動，用來說明一整體運動M係藉四個分時操作的獨立次運動M1,M2,M3及M4而形成的觀念。

運動型態I-小臂相對肘關節轉動協調運動，如第三圖(A),(B),(C)及(D)所示，單肢體穿戴單一運動感應單元，即左手腕上穿戴一個具有6或9軸運動感測自由度的運動感測單元LHD，左手掌心則是與手部一起運動的運動座標定義CL之所在，感測到的運動訊號，皆相對此運動座標定義CL來表示及進行後續處理。另外，也可以視需要將此感測到的運動訊號相對於一廣義參考座標定義CG來表示或處理。

關於運動型態I-小臂相對肘關節轉動協調運動的操作方式請參閱第三圖(A)，(B)，(C)及(D)。其中，

運動感測裝置1穿戴：單一運動感測單元，單一肢體穿戴運動感應單元，即左手腕穿戴一個6或9軸之運動感測單元LHD。

運動座標定義：左手腕以配置穿戴裝置，其運動感測方向則以附著於該左手掌且操作運動時一起運動的直角座標CL方向所定義，如第三圖(A)(U)所示。

次運動一：M1

起始姿態：左手肘放置桌面，左小臂及左手掌朝天空方向伸直與水平桌面間約為90°，如第三圖(A)(U)所示。

運動操作：左小臂連同手掌以肘關節為支點運動，手掌面朝上臂內側往複擺動，如第三圖(A)之(U)(C)及(S)所示，做四下；

次運動二：M2

起始姿態：左手肘放置桌面，左小臂伸直，手掌朝天空方向，小臂與桌面間之角度約為45°；如第三圖(B)(U)所示。

運動操作：左小臂與桌面間保持45°，以肘關節為支點運動，手掌面朝上臂內側往複擺動，同時手腕及手掌逆時鐘方向扭動，如第三圖(B)(R)所示，手掌扭動角度約180°(D)，如第三圖(B)(D)所示，再順時鐘方向扭轉回復起始運動狀態，如第三圖(B)(U)所示，往複做四下；

次運動三：M3

起始姿態：左手肘放置桌面，左小臂朝天空方向伸直，左手掌朝右側方向，左小臂與桌面間之角度約為90°；如第三圖(C)(U)所示。

運動操作：左手掌及左小臂保持朝右側方向時，以肘為支點朝向桌面進行往復運動，像比賽腕力運動一般，做四下；如第三圖(C)之(U)(C)及(F)所示。

次運動四：M4

起始姿態：左手肘放置桌面，左小臂朝天空方向伸直，左手掌朝右側方向，左小臂與桌面間之角度約為90°；如第三圖(D)(U)所示。

運動操作：以放置在桌面上的左手肘為支點，如次運動三(M3)之左手掌面朝桌面如比賽腕力運動的同時，第三圖(D)(E)所示，左手掌及左手臂向外側迴轉伸直第三圖(D)(S)所示，再迴轉回起始運動點，第三圖(D)(U)所示的往復迴轉運動，做四下。

上述四個次運動M1，M2，M3及M4依順序各做四下，並於操作運動時，利用穿戴的運動感測裝置1以10Hz頻率採樣收集此等運動訊號，進行分析。

實施例之運動型態I，以時間上分段次運動，明確的表現不同的次運動M1，M2，M3及M4。此運動型態I的一第一受測運動的次運動M1，它在時間域及頻率域的運動描述分別如圖式之第四圖(A)及(B)所示。第四圖(A)表示，此次運動M1相對於此運動座標CG定義的X方向，Y方向及Z方向在時間域上的操作幅度x(t),y(t)及z(t)的加速度訊號變化，它是藉由第三圖(A)的運動感測單元LHD所感測出的左手臂LH之運動操作相對於X，Y，Z三方向的運動加速度訊號。就此等訊號比較來看，此次運動M1於Z方向的操作幅度z(t)相較於X及Y方向有更顯著的周期變換及幅度變化。另外，如第四圖(B)所示之在X，Y，Z三方向的x(t)，y(t)，z(t)運動加速度訊號的頻譜圖可看出，此次運動M1頻率域上的響應，在0.75Hz頻率上，X，Y及Z方向的操作幅度皆發生峰值，然而Z(S)之最高峰值明顯高於X(S)及Y(S)之最高峰值。

第五圖(A)及(B)所示的是此運動型態I的一第二受測運動的整體運動M，分別在時間域及頻率域的操作運動分布。第五圖(A)中的M1，M2，M3及M4等四個區域中的操作幅度x(t)，y(t)及z(t)等運動加速度訊號隨時間的變化，分別是相對應的第三圖(A)，(B)，(C)及(D)所示的次運動M1,M2,M3及M4所產生的運動訊號。第五圖(B)則是第五圖(A)所示之運動操作於時間域之加速度訊號x(t),y(t)及z(t)對應於頻率域的操作頻率訊號及操作幅度訊號，也就是頻譜圖。第五圖(B) 表示了運動型態I的第二受測運動之整體運動M中的所有次運動M1,M2,M3及M4的頻域響應，而第四圖(B)則是運動型態I的第一受測運動的整體運動M中的次運動M1的頻譜圖。

第六圖，第七圖，第八圖及第九圖所示是運動型態II-小臂相對肘關節扭轉揮擺協調運動，此等圖式說明運動型態II的一整體運動M的四個分時操作獨立次運動M1,M2,M3及M4及其操作幅度峰值，並指出次運動所包含的運動成分，以及此等次運動在時間域與頻率域上響應的對應關係。

運動型態II-小臂相對肘關節扭轉揮擺協調運動，請參閱圖式第六圖(A),(B),(C)及(D)，單肢體穿戴單一運動感應單元，即左手腕上穿戴一個具有6或9軸運動感測自由度的運動感測單元LHD，左手掌心則是與手部一起運動的運動座標定義CL之所在，感測到的運動訊號，皆相對此運動座標定義CL來表示及進行後續處理。另外，也可以視需要將此感測到的運動訊號相對於一廣義參考座標定義CG來表示或處理。

關於運動型態II-小臂相對肘關節扭轉揮擺協調運動，其構成的四個次運動，基本上與運動型態I之相同，差別在於將此等次運動重新配置操作順序，以產生更顯著的運動訊號區隔以利說明。運動型態II的次運動操作，請參閱第六圖(A)，(B)，(C)及(D)。其中，運動感測裝置1穿戴：單一運動感測單元，單一肢體穿戴運動感應單元，即左手腕穿戴一個6或9軸之運動感測單元LHD。

運動座標定義：左手腕以配置穿戴裝置，其運動感測方向則以 附著於該左手掌且操作運動時一起運動的直角座標CL方向所定義，如第六圖(A)(U)所示。

次運動一：M1(此次運動同運動型態I之次運動M2)

起始姿態：左手肘放置桌面上，左手掌及左小臂朝天空方向伸直與水平桌面間約為45°；如第六圖(A)(U)所示。

運動操作：左小臂與桌面間保持45°，以肘關節為支點運動，手掌面朝上臂內側往複擺動，同時手腕及手掌逆時鐘方向扭動，如第六圖(A)(R)所示，手掌扭動角度約180°(D)，如第六圖(A)(D)所示，再順時鐘方向扭轉回復起始運動狀態，如第六圖(A)(U)所示，往複做四下，最慢速，小於1Hz；如圖式第六圖(A)之(U)，(R)及(D)所示。

次運動二：M2(此次運動同運動型態I之次運動M4)

起始姿態：左手肘放置桌面，左小臂朝天空方向伸直，左手掌朝右側方向，左小臂與桌面間之角度約為90°；如第六圖(B)(U)所示。

運動操作：以放置在桌面上的左手肘為支點，如運動型態I的次運動三(M3)之左手掌面朝桌面如比賽腕力運動的同時，如第六圖(B)(E)(第三圖(D)(E))所示，左手掌及左手臂向外側迴轉伸直，如第六圖(B)(S)(第三圖(D)(S))所示，再迴轉回起始運動點，如第六圖(B)(U)(第三圖(D)(U))所示的往復迴轉運動，迴轉角度約180度，做四下，次慢速約2Hz；如圖式第六圖(B)之(U)(E)及(S)所示。

次動作三：M3(此次運動同運動型態I之次運動M1)

起始姿態：左手肘放置桌面，左小臂及左手掌朝天空方向伸直與水平桌面間約為90°；如第六圖(C)(U)所示。

運動操作：左小臂連同手掌以肘關節為支點運動，手掌面朝上臂內側往複擺動，做四下。原則上，左小臂平行重力方向，左手掌面朝上臂內側往複擺動，擺動角度約90度，做四下，稍快，約3~4Hz；如圖式第六圖(C)之(U)，(C)及(S)所示。

次動作四：M4(此次運動同運動型態I之次運動M3)

起始姿態：左手肘放置桌面，左小臂朝天空方向伸直，左手掌朝右側方向，左小臂與桌面間之角度約為90°；如第六圖(D)(U)所示。

運動操作：左手掌及左小臂保持朝右側方向時，以肘為支點朝向桌面進行往復運動，像比賽腕力運動一般，運動角度90度，做四下，快，約5Hz；如圖式第六圖(D)之(U)(C)及(F)所示。

上述四個次運動M1，M2，M3及M4依順序各做四下，並於操作運動時，利用穿戴的運動感測單元以10Hz頻率採樣收集此等運動訊號，進行分析。

此實施例運動型態II也是類似運動型態I，係以單一運動感測單元來感測單一肢體運動的運動組成。它可依次運動之操作順序在時間上明顯分段的感測次運動，以明確的表示不同的次運動訊號，以及個別次運動中的運動成分，以利本發明概念之解析及說明。運動型態II所包含的諸個次運動之分解，區隔，及此等次運動及其所組成的整體運動的辨識方式則如圖式第七圖第八圖，及第九圖所示。

其中，圖式第七圖(A)及(B)描述的是被用來當作對照標準的一參考運動分別在時間域及頻率域的運動響應訊號，至於圖式第八圖(A)及(B)則是用來比對此參考運動的一受測運動，它分別在時間域及頻 率域的運動響應訊號。此等圖式中在時間域的描述部分如第七圖(A)及第八圖(A)上的M1,M2,M3及M4分別對應此運動型態II的次運動M1，次運動M2，次運動M3及次運動M4，分別在X，Y及Z方向在時間域上的運動幅度相對於時間的變化，至於在頻率域中的描述部分如第七圖(B)及第八圖(B)上的M1,M2,M3及M4分別對應此參考運動及此受測運動的次運動M1，次運動M2，次運動M3及次運動M4分別在X，Y及Z方向上藉此單一運動感測單元感測到的最近似於簡諧運動響應於頻率域中的最大幅度在單位時間內的往復值，或說操作頻率。

另外，請看第七圖(B)，次運動M4在X(s)圖表上的M4x及Z(s)圖表上的M4z，可以看出M4x的響應頻率約為2.5Hz，而M4z的則高於2,5Hz，約為2.6Hz，或說M4z相對的相位領先M4x約0.1Hz，也就是此參考運動其次運動M4在操作上，於Z方向的運動操作速度稍快於相對X方向的操作速度。此同一次運動中，相對於不同運動方向上的操作運動在時間域上的速度差異或說於頻率域上響應的相位領先或落後的情形也可以用來辨析區隔運動特性的相符程度。第八圖(B)所描述的此受測運動的次運動M2也具有類似情形，其說明如同上述。

第九圖(A)則是藉運動型態II之此受測運動相對於X方向上的運動操作在時間域上的操作幅度相對時間的變化來進一步的描述整體運動組成，次運動組成，運動成分等的相關概念。此受測運動係一個整體運動M，包含此整體運動M的各個次運動的運動M1~M4，以及此等次運動分別包含的運動成分，譬如，M11,M12,M21,M31...等，並特別標示出運動成分M22或M34為例說明它們分別在次運動M2或M3 上的構成。另外，尚有其他的次運動間的操作變異，譬如計時開始至整體運動確實起始的延遲期間如t_0-M1，計時開始至整體運動確實起始的延遲中運動幅度峰值，如Apx_0-M1，計時開始至整體運動確實起始的延遲中運動峰值發生時間則是t_Ap0-M1；由次運動M1轉換到次運動M2的次運動間過渡轉換期間；t_M1-M2，次運動M1與次運動M2之間過渡轉換運動在x方向上的運動幅度峰值，Apx_M1-M2，次運動M1及M2之間的過渡轉換運動，相對於X方向的運動幅度峰值發生時間，t_ApM1-M2；最後次運動M4原則上完成後而運動卻未完全停止的殘餘運動持續時間，t_M4-E，最後次運動M4完成後殘餘運動的持續時運動幅度峰值發生時間，t_ApM4-E，最後次運動M4完成後殘餘運動的持續時間運動幅度峰值，Apx_M4-E等等。此等次運動的數量，次運動的組成，次運動中所含的運動成分，次運動間的操作變異等等皆可用來描述，辨析，對比及量化或數據化運動特性。

第九圖(B)及(C)則是對比運動型態II之此參考運動以及此受測運動中各個次運動所包含的運動成分，其中t_M1，t_M2，t_M3及t_M4則分別表示次運動M1，M2，M3及M4的操作時間。另外，Apx_M14，Apx_M22，Apx_M32，Apx_M43則用來舉例，分別指出運動成分M14，M22，M32及M43，在時間域上，相對X方向運動的運動操作幅度峰值。由此等運動成分的運動幅度峰值可以比較出，譬如以運動成分M22來看，此參考運動的Apx_M22其幅度峰值約為2，是發生在運動成分M22的起始時間，相對於此受測運動的Apx_M22，其幅度峰值則是約為1.6，且其發生在運動成分M22的終了時間，也就 是運動成分的運動幅度峰值相對於次運動之主要運動成分的構成分布來說，此參考運動係接近運動成分起始時間發生，而此受測運動則是接近終了時間發生，且兩者的幅度峰值亦有不同，此等差異以可用來辨析，比對並量化或數據化此參考運動及此受測運動兩者之運動特性的相近程度。

運動型態III-兩手小臂相對肘關節交互扭轉擺動協調運動，如第十圖所示，左手及右手兩肢體分別配戴一運動感應單元，即左手腕及右手腕分別穿戴一個具有6或9軸運動感測自由度的運動感測單元LHD及RHD，左手掌心及右手掌心則是個別與左手臂及右手臂一起運動的運動座標定義CL及CR之所在，感測到的左手及右手運動訊號，皆分別相對此運動座標定義CL及CR來表示及進行後續處理。另外，也可以視需要將此感測到的運動訊號相對於一廣義參考座標定義CG來表示或處理。

運動型態III-兩手小臂相對肘關節交互扭轉擺動協調運動，請參閱圖式第十圖(S)(1)(2)(3)...(10)，其中

運動感測裝置1穿戴：雙運動感測單元，分別穿戴於兩肢體，即左手及右手個別穿戴運動感應單元。

運動座標定義：左右兩手腕分別穿戴有穿戴裝置LHD及RHD，其運動感測方向則以分別附著於左右兩手掌操作運動時一起運動的直角座標CR及CL之方向所定義，如第十圖(S)所示。

起始姿態：左右兩小臂以個別的手肘支撐於桌面，兩手臂相對一水平桌面約為45°向上伸出伸直；如第十圖所示，描述細節如下：

1)手臂及手掌姿態：請參閱圖式第十圖(S)；

a.左手小臂以手肘為支點置於桌面；

b.手掌與小臂一併伸直；

c.手掌面與小臂內側面向肩膀及大臂；

d.伸直的手掌與小臂相對桌面夾角約45度；

e.右手姿態與左手同，且也以手肘支撐於桌面；

f.兩肘在桌面距離與肩膀同寬；

2)運動操作：兩手運動組合規劃-兩手臂交互運動(Cross-Correlation btw two Hands Motions)，如第十圖(1)~(10)所示：

(1)左手掌及左小臂朝右手方向，順時鐘方向扭轉左手掌的同時左小臂以肘為支點朝向桌面方向向下擺動；

(2)順時鐘方向扭轉左手掌達90°的同時左小臂以肘為支點朝向桌面擺動90°，近乎貼近桌面；

(3)逆時鐘方向扭轉左手掌的同時左小臂以肘為支點讓左手掌以離開桌面方向向上擺動同時，右手掌及右小臂朝左手方向，逆時鐘方向扭轉右手掌且右小臂以肘為支點朝向桌面方向向下擺動；

(4)逆時鐘方向扭轉左手掌達90°並同時讓左小臂以肘為支點讓左手掌以離開桌面方向向上擺動達90°，使左手位置及狀態短暫恢復在第十圖(S)所示的運動起始狀態的同時，逆時鐘方向扭轉右手掌達90°的同時右小臂以肘為支點朝向桌面擺動90°，近乎貼近桌面；

(5)左手掌及左手臂重複(1)的同時，順時鐘方向扭轉右手掌並讓右小臂以肘為支點讓右手掌以離開桌面方向向上擺動；

(6)左手掌及左手臂重複(2)的同時，順時鐘方向扭轉右手掌達90°並同時讓右小臂以肘為支點讓右手掌以離開桌面方向向上擺動達90°，使右手位置及狀態短暫恢復在第十圖(S)所示的運動起始狀態；

(7)(8)(9)(10)重複上述(1)(2)(3)(4)(5)(6)。

運動型態III-兩手小臂相對肘關節交互扭轉擺動協調運動的運動方式如參考圖式Fig.10(S),(1)~(10)所示，是一兩手同時交錯進行運動，形成兩手運動組合。上述兩手運動組合，以一手兩次，兩手共四次為一組運動操作，共進行四組的4x4運動組合。在操作運動時，利用分別穿戴在左右兩手腕的運動感測單元以10Hz頻率採樣收集擷取上述兩手運動組合之訊號，用於後續分析，解讀，以利將該兩手交錯運動所蘊含的一運動特性，譬如運動協調性數據化或指標化。

運動訊號組成，本運動型態III之運動訊號係由分別穿戴與左右兩手腕上的兩個單一運動感測單元個別感測到的手部運動的運動訊號所組成。

運動型態III的整體運動M是由左右兩手同時交錯運動而產生，而左右兩手分別穿戴一個單一運動感測單元來感測運動操作，所以兩手同時交錯運動之整體運動M的次運動Mi可僅以單手運動來劃分，如左手運動為此運動型態III整體運動M的左手次運動MLi，而右手運動就是此整體運動M的右手次運動MRi。至於此單手次運動的運動分析，譬如左手次運動MLi或是右手次運動MRi的運動分析，便可以各別再細分為左手次運動之次運動MLij或是右手次運動之次運動MRij等下一階次的次運動來分解或區隔，也就是此運動型態III的個別單手 次運動之下的各階次運動之分解，區隔，及該階次運動及其所包含的運動成分的辨識方式也可藉類似於上述之如第四圖，第五圖或第七圖第八圖及第九圖對運動型態I或II的處理方法來分析。

運動型態III以兩個運動感測器分別感測左手及右手運動的操作方式相較於運動型態II以單一運動感應器感測單手運動的最大不同在於，運動型態III的左右兩手運動是兩個相同或類似的運動同時操作，所以兩個運動之間的關聯性，譬如運動快慢，運動相位差，或運動幅度之大小便可用來了解此兩手運動間的關聯程度，因此在此使用了訊號處理中的交互關聯運算(Cross-Correlation)來分析左右兩手運動的關聯狀況。

第十一圖是關於運動型態III的一參考運動訊號，它是左手及右手同時交錯運動的兩手運動所產生，也就是如第十圖所描述的運動型態III的一參考運動分別由左右兩手運動感測單元LHD及RHD所量測到的左右兩手交錯整體運動在X方向的運動加速度訊號。第十一圖是被用來當作對照標準的一運動型態III的一參考運動，它的左右兩手交互運動的關聯程度。其中，第十一圖(A)描述了左手(上圖)右手(下圖)分別表現兩手執行運動時，相對於X方向感測到的運動加速度訊號x(t)。由此圖可看出，左手運動週期稍短於右手的運動之操作週期，右手的運動操作幅度也稍大於左手的操作運動幅度，在執行相似的運動下，左右兩手運動訊號的波形也有相當差異，然而此兩手運動所具有的此等差異可用來表示此參考運動所操作之運動的運動特性表現，可將此等差異數據化而形成此參考運動具有的一運動特性的一參 考運動特性操作指標。譬如，第十一圖(B)是對應第十一圖(A)的運動型態III的左右兩手運動相對於X方向的加速度訊號x(t)，藉由[0035]段第五項的交互關聯性來評估獲得的兩手運動的交互關聯性程度，此關聯性程度之垂直軸上的數值大部分在水平軸以下即小於0，表示交錯運動的此兩手運動，它們的姿態方位及運動方向大致反向，另外，在水平軸上0.5秒處對應到最大垂直軸之數據-16，其絕對值16，也就是最大的關聯性發生，表示操作擺動並迴轉運動的此兩手運動整體時間的左手運動時間落後右手約0.5秒，也就是口語說的左手運動比右手慢。而此等數值可用來當作此參考運動特性操作指標中的一參考運動速度指標。

第十二圖是關於運動型態III的一受測運動訊號，它是左手及右手同時交錯運動的兩手運動所產生，也就是如第十圖所描述的運動型態III的一受測運動分別由左右兩手運動感測單元LHD及RHD所量測到的左右兩手交錯整體運動在X方向的運動加速度訊號x(t)。第十二圖所示的是被用來與第十一圖所示的參考運動相比對的一受測運動，它的左右兩手交互運動的關聯程度。其中，第十二圖(A)描述了左手(上圖)右手(下圖)分別表現兩手執行運動時，相對於X方向感測到的運動加速度訊號x(t)。由此圖可看出，左手運動週期與右手的運動之操作週期約略近似，右手的運動操作幅度也大略等於左手的操作運動幅度，且在執行相似的運動下，左右兩手運動訊號的波形也有相當差異，然而此兩手運動所具有的此等差異可用來表示此受測運動所操作之運動的運動特性表現，或將此等差異數據化而形成達成一運動特 性的操作指標。另外，左右兩手運動的關聯性，特別是運動操作相位的關聯性可以引用[0035]第五項所列的交互關係(Cross-Correlation)來估算，此關聯性的估測結果如第十二圖(B)所示。第十二圖(B)是對應第十二圖(A)的左右兩手運動藉由交互關聯性評估而獲得的兩手運動的交互關聯性程度，此關聯性程度之垂直軸上的數值，最大是8，最小是-14，其絕對值為14，但交互曲線圖形大部分係在水平軸以下即小於0，表示交錯運動的此兩手運動，它們的姿態方位及運動方向有部分是同向，但大部分是反向，此種具小部分同向但大部分係反向的運動方向或方位分布可能因為手臂擺動角度、迴轉角度，手臂起始運動的姿態或穿戴裝置配戴時的初始方位而發生。另外，在水平軸上2秒處對應到最大垂直軸之數據絕對值14，也就是最大的關聯性發生，表示操作擺動並迴轉運動的此兩手運動整體時間的左手運動時間落後右手約2秒，也就是口語說的左手運動比右手慢。此等數值也可用來表示此受測運動所表現的運動特性之運動相符指標中的受測運動速度相符指標。

運動型態IV-手臂及上半身相對腰部左右轉動並搭配右腿同時踏階協調運動，即兩手合併單腿(右腿)運動組合規劃(Cross-Correlation among two Hands and one Leg Motions)，請參閱第十三圖，其中，

運動感測裝置1穿戴：多個，即至少三個運動感測單元，三肢體個別穿戴運動感應單元。即左手腕，右手腕及右腳踝，分別穿戴一個6或9軸之運動感測單元LHD,RHD及RFD)，如第十三圖所示。

運動座標定義：左右兩手腕以及右腳踝分別穿戴有穿戴裝置，其運動 感測方向則以分別附著於左右兩手掌及右腳踝且操作運動時一起運動的直角座標CL，CR，CA方向所定義，如第十三圖(L)所示。

起始姿態：兩腿約與肩同寬站立，上半上挺直，全身放鬆，左右兩大臂垂直放鬆，左右小臂以肘關節約舉成水平，左掌心朝右，右掌心朝左，兩手掌心相對，與大臂成45°；如第十三圖(S)所示。

運動操作：上半身以腰部左右轉動，右腳以大腿腰部關節，膝蓋關節及腳踝進行抬腿上下台階運動。運動操作內容如第十三圖(L)及(R)所示，其中

關於穿戴裝置之穿戴方式

a.在手腕處，將穿戴裝置穿戴於手腕關節骨以上的小臂部分，在腳踝則附著到腳踝以上的小腿部位，附著的位置原則上不影響手腕運動及腳掌與腳踝運動，穿戴裝置在肢體上的附著緊迫度須能免除穿戴裝置於運動時鬆動或晃動。

b.穿戴裝置附著於手腕及小腿的方位以易於被手指碰觸操作為原則。

2)運動方式(簡易踏階韻律操)-請參閱圖式第十三圖(S),(L)及(R)。

a.於第十三圖(S)之身體姿態，上半身以腰部向左側轉動到如第十三圖(L)所示之姿態，伸出左手小臂使之與大臂於手肘處之相對角度大於60°；

b.從第十三圖(L)之身體姿態，左手小臂同時與上半身以腰部向右側轉動，同時提高右腿膝蓋使腳掌脫離地板並踏上階梯，使身體姿態如第十三圖(R)所示；

c.上半身以腰部向左側轉動，同時收回左手小臂使之與大臂接觸，如 第十三圖(S)所示，同時

d.伸出右手小臂使之與大臂於手肘處之相對角度大於60°；

e.上半身以腰部向左側轉動，稍提高右腿膝蓋使腳掌脫離階梯，轉身右側同時，放低膝蓋讓腳掌踩踏地面，如第十三圖(L)所示；

f.重複上述a~e項動作；

g.上述兩手及單腿運動組合，以轉身為一次，進行四次為一組的運動操作方式，共進行4組的運動組合。

在操作運動時，利用分別穿戴在左右兩手腕以及右腳踝的運動感測裝置1以10Hz頻率採樣收集擷取上述兩手運動合併右腳運動之運動組合之訊號，用於後續分析，解讀，以利將該兩手合併右腳運動所蘊含的一運動特性，譬如運動協調性數據化或指標化。擷取上述兩手運動組合之訊號。

運動型態IV的整體運動是由左右兩手，以及一腳譬如右腳，同時交錯運動而產生，而左右兩手及右腳分別穿戴一個運動感測單元來感測此等肢體的運動訊號。此運動型態IV的兩手及一腳同時交錯運動所組成的整體運動，可以視該整體運動中的雙手交錯運動、左手與右腳同時運動、或右手與右腳同時運動等次運動為一階次運動，譬如左手及右手之同時交錯運動為該整體運動的一階次運動，而該一階運動中的單手運動則可視為一個二階次運動，該二階次運動則是由類似處理運動型態II的方式來區隔次運動的次運動，也就是以時間再來分段區隔出三階、四階次運動等，而分割出的最低階次運動則具有各種運動成分。也就是本實施例之運動型態IV中 的二階次運動之分解，區隔，及該二階次運動及其所包含的運動成分的辨識方式也可採用類似於第七圖，第八圖及第九圖的方法來處理。

運動型態IV以三個運動感測器感測運動的操作方式與運動型態III以兩個運動感應器感測運動的最大不同在於，運動型態III的左右兩手運動是兩個相同或類似的運動同時操作，所以只需兩個運動之間的關聯性，譬如評估動作快慢，或運動幅度之大小之關聯性便了解此兩運動間的關聯程度，然而，運動型態IV則是除了有兩手因身體轉動發生的運動訊號之外，尚有腿部踏階運動所產生的訊號，此等身體轉動連動的手部運動及踏階運動，包含了運動型態III及運動型態II不具備的上半身肢體及下半身肢體間的交互關聯運動特性，譬如協調性及律動性。因此，在此也使用了列於[0035]段第五項的應用於訊號處理的交互關聯運算(Cross-Correlation)來分析左右兩手運動及右腳踏階運動的關聯狀況。

圖式第十四圖是關於第十三圖所示的運動型態IV之用來當作對照標準的一參考運動及對比於此參考運動的一受測運動，此兩運動中各別左手運動狀態的交互關聯程度。其中，第十四圖(A)描述了此受測運動之左手(上圖)及此參考運動之左手(下圖)分別執行運動時，相對於X方向感測到的運動加速度訊號。由此圖可看出，此受測運動的左手運動週期稍短於此參考運動之左手運動之操作週期，且前者的運動操作幅度也稍大於後者的操作運動幅度，然而在執行相似的運動下，此兩受測及參考運動的左手運動訊號的波形則為相似。此兩次左 手運動所具有的週期快慢及運動幅度大小差異可用來評量此受測運動相對於此參考運動，此兩者的運動特性的表現差異，也就是可以將此等差異數據化來決定具有相同運動特性，譬如運動協調性的此受測運動符合於此參考運動的運動特性接近指標，譬如此受測運動相對於此參考運動，兩者所具有的的運動協調性的接近或符合指標，此處可以先假設，此參考運動所具有的是一個完美的運動協調，以作為此受測運動的對比標準。另外，此受測運動的左手運動及此參考運動的左手運動的關聯性，特別是運動操作相位的關聯性可以引用[0035]第五項(4)所列的交互關係(Cross-Correlation)來估算，此關聯性的估測結果如第十四圖(B)所示，此受測運動的左手運動係運動相位領先此參考運動的左手運動，也就是此受測運動的左手整體運動約領先此參考運動的左手整體運動約4.4秒，此一數值也可用來表示此受測運動相對於此參考運動的運動特性之達成率或說運動特性接近指標或是相符指標。

第十四圖(B)所示的是進行運動型態IV的此參考運動及此量測運動中個別的左手運動的兩組運動訊號，即相對於X方向的加速度訊號x(t)，藉由交互關聯性評估而獲得所操作的此參考運動及此量測運動中個別的左手運動之間的交互關聯性程度。此關聯性程度之垂直軸上的數值，最大超過400，且交互曲線圖形皆在水平軸以上即皆大於0，表示此參考運動及此受測運動中個別的左手運動，它們的姿態方位及運動方向都是同向的。另外，在水平軸上4.4秒處對應到超過400以上的最大垂直軸之數據絕對值，也就是最大的關聯性發生，表示操 作此參考運動中的左手運動的整體時間約30秒對應的此受測運動中左手運動的整體時間約25秒來看，此參考運動時間落後此受測運動時間約4.4秒，也就是所謂的操作受測運動時的左手運動比操作參考運動時的左手運動來的快。

第十五圖表示運動型態IV的一參考運動的右手運動相對於一受測運動的右手運動的運動訊號比較。其中，第十五圖(A)是表示操作運動型態IV的一受測運動中的一右手運動(上圖)以及一參考運動中的一右手運動(下圖)之由感測單元所量測到的此兩個右手運動在X方向的運動加速度訊號，由此圖可看出，此受測運動的右手運動操作週期稍短於此參考運動之右手運動之操作週期，且前者的運動操作幅度在同X方向上也稍大於後者的操作運動幅度，但在逆於X方向上兩者操作幅度則約略相同，也就是此受測運動中的右手運動相較於此參考運動的右手運動，其等之運動幅度之中心位置後者較前者朝X<0的方向更遠離座標原點0。另在執行此運動型態IV的相似運動下，此兩受測及參考運動的右手運動訊號的波形則為相似。此兩次右手運動所具有的週期快慢及運動幅度大小差異可用來評量此受測運動相對於此參考運動，此兩者的運動特性的表現差異，也就是可以將此等差異數據化來決定具有相同運動特性，譬如運動協調性的此受測運動符合於此參考運動的運動特性接近指標，譬如此受測運動相對於此參考運動，兩者所具有的的運動協調性的接近或符合指標。第十五圖(B)則是關於第十五圖(A)的運動型態IV的此參考運動中的右手運動及此受測運動中的右手運動，此兩者運動訊號的交互關聯性。

第十五圖表示運動型態IV的一參考運動的右手運動相對於一受測運動的右手運動的運動訊號比較。在十五圖(A)中，操作運動型態IV的一參考運動及一受測運動兩者中的右手運動相對應兩組運動訊號，即相對於X方向的運動加速度訊號。第十五圖(B)則是表示藉由交互關聯性評估獲得此參考運動及此受測運動的交互關聯性程度。如第十五圖(B)所示，此關聯性程度之垂直軸上的數值，最大超過160，且交互曲線圖形皆在水平軸以上即皆大於0，表示右手先後操作的此參考運動及此量測運動，它們的姿態方位及運動方向都是同向的。另外，在水平軸上5秒處對應到超過160以上的最大垂直軸之數據絕對值，也就是最大的關聯性發生，表示，如第十五圖(A)的時間座標所示的，右手操作參考運動的整體時間約30秒對應的操作受測運動整體時間約25秒來看，參考運動時間落後量測運動時間約5秒，也就是操作受測運動時的右手運動比操作參考運動時的右手運動要快。

第十六圖表示運動型態IV的一參考運動的右腳運動相對於一受測運動的右腳運動的運動訊號比較。其中，第十六圖(A)是表示操作運動型態IV的一受測運動中的一右腳運動(上圖)以及一參考運動中的一右腳運動(下圖)之由感測單元所量測到的此兩個右腳運動在X方向的運動加速度訊號，由此圖可看出，此受測運動的右腳運動操作週期稍短於此參考運動之右腳運動之操作週期，且前者的運動操作幅度在同X>0的方向上稍大於後者的操作運動幅度，但在X<0的方向上則是稍小於後者的操作運動幅度，也就是此受測運動中的右腳運動相較於此參考運動的右腳運動，其等之運動幅度之中心位置前者較後者朝 X>0的方向遠離座標原點0，而後者較前者朝X<0的方向遠離座標原點0。另在執行此運動型態IV的相似運動下，此兩受測及參考運動的右腳運動訊號的波形則為相似。此兩次右腳運動所具有的週期快慢及運動幅度大小差異可用來評量此受測運動相對於此參考運動，此兩者的運動特性的表現差異，也就是可以將此等差異數據化來決定具有相同運動特性，譬如運動協調性的此受測運動符合於此參考運動的運動特性接近指標，譬如此受測運動相對於此參考運動，兩者所具有的的運動協調性的接近或符合指標。

第十六圖(B)運動型態IV的一參考運動中的右腳運動相對於一受測運動中的右腳運動兩者運動訊號的交互關聯性，本圖式表示第十六圖(A)之運動型態IV，此參考運動中的右腳運動及此受測運動中的右腳運動的兩組運動訊號，相對X方向的加速度訊號，藉由[0035]段第五項所列的交互關係(Cross-Correlation)數學式來評估此兩右腳運動的交互關聯性程度。如第十六圖(B)所示，此關聯性程度之垂直軸上的數值，最大超過40，且交互曲線圖形皆在水平軸以上即皆大於0，表示此參考運動中的右腳運動及此受測運動中的右腳運動，它們的姿態方位及運動方向都是同向的。另外，在水平軸上0.6秒處對應到超過40以上的最大垂直軸之數據絕對值，也就是最大的關聯性發生，表示此參考運動中的右腳運動的整體時間約42秒對應於操作此受測運動中的右腳運動的整體時間約48秒來看，前者的即參考運動操作時間落後後者的及受測運動時間約0.6秒，也就是此受測運動中的右腳運動比操作此參考運動中的右腳運動來得快。

運動特性數據化及指標化實施例-以協調性運動為例

此處是以第六圖所示的運動型態II來進行運動特性，也就是感受到的運動協調性的意識予以數據化及指標化的操作實施例。實際作法是將第七圖，第八圖及第九圖描述的第六圖之運動型態II的運動訊號數值藉本揭露書[0035]段(1)算術平均(Arithmetic Average)、(2)幾何平均(Geometrical Average)、(3)統計標準差(Standard Deviation：SD)、(4)交互關係(Cross-Correlation)或(5)功率頻譜密度(Power Spectrum Density：PSD)等數學關係式依據下列表二中的”特性要件以運動之物理特性評估”來運算，譬如表二中以計算動作正確性來評估是否滿足動作正確要件，並進而對應出一動作正確指標，藉此將此受測運動的運動特性相對於此參考運動的運動特性對比來獲得此受測運動相對於此參考運動的一個運動特性的接近指標或是符合指標的一種量化對應的指標，而此運動特性接近指標或符合指標，可以由如表二中，滿足或符合動作正確要件的動作正確性指標，滿足或符合動作圓滑要件的動作圓滑性指標，滿足或符合方向恰當要件的動作方向恰當性指標，滿足或符合速率相當要件的動作速率相當性指標，滿足或符合平衡穩定要件的動作平衡穩定性指標，滿足或符合韻律性要件的動作韻律性指標，滿足或符合運動收縮及放鬆要件的動作收縮及放鬆性指標等，另外，還有動作交互關聯的動作交互關聯指標等。

表二：一受測運動訊號相對於一參考運動訊號之運動協調性量化評估

表二是一受測運動訊號相對一參考運動訊號之運動協調性量化評估表，用來表示運動型態II之此受測運動相對於此參考運動的具體實施例的運動訊號在運動協調性的相符程度的量化評估結果。此量化評估使用本揭露書所列的數學及統計關係式來計算用來描述各個協調性運動要件的物理特性，並將各個運動特性要件的比較結果予以量化，用來判定此受測運動相對於此參考運動在運動特性，譬如運動協調性上的關聯或是相似程度

註1：人體運動協調性的文字定義：

文獻一：林學宜，國家教育研究院，教育大辭書，2002,12月；協調性是指正確、圓滑且有效地進行各項運動的能力，也就是指作用肌群使用的時機正確，而且動作方向及速率恰當、平衡穩定且有韻律性，能使全身動作一致，肌群不會產生相互頡頏的現象。

http://terms.naer.edu.tw/detail/1306197/?index=5

文獻二：Oxford Dictionary; Coordination: The act of making parts of somethings, groups of people, etc. work together in an efficient and organized way; https://en.oxforddictionaries.com/definition/coordination

文獻三：Merriam-Webster Dictionary; Coordination: The ability to move different parts of your body together well or easily; http://www.merriam-webster.com/dictionary/coordination

具有完美協調性的參考運動及具有操作協調性的受測運動之比對內容：

(1)動作正確：組成整體運動之各個次運動是否對應發生？

1)原則：比對內容，包含角度，角速度，角加速度，加速度；

2)作法：用運動資訊比對確認。

3)比對條件：對應所有的次運動或再加上次運動的運動成分。

4)比對內容：

i.由於整體運動是由所包含的次運動所形成，所以檢測整體運動是否正確可以比較組成的次運動及此等次運動所包含的運動成分來判別所量測得的運動與參考運動間的一致性進而判斷動作正確性。本案實施例中，動作正確與否的判定，主要比對參考運動及量測運動兩個整體運動所包含的各個次運動是否一對一的發生。

5)動作正確性指標之定義及計算：

指標定義：比對參考運動整體運動之次運動與受測運動整體運動之次運動兩者的數目。

計算方法：受測運動之次運動數目/參考運動之次運動數目；受測運動之某個次運動之運動成分數目/參考運動之某個次運動之運動成分數目。

(2)動作圓滑：次運動間之轉換運動的運動特性是否相符？

1)原則：比對次運動間的轉換狀態，包括轉換期間，轉換之操作運動幅度；

2)作法：無超過限定的加速度發生，另，如何判定是加速度運動還是角度？

3)比對條件：轉換時間及轉換幅度峰值。

4)比對內容：

i.次運動間過渡轉換：

次運動間過渡轉換期間：t_Mi-Mi+1；次運動間過渡轉換運動幅度峰值時間：t_ApMi-Mi+1及次運動間過渡轉換運動幅度峰值：Ap_Mi-Mi+1；

ii.次運動間過渡轉換運動峰值時間差：

dt_tApMi-Mi+1=t_ApMi-Mi+1(受測運動)-t_ApMi-Mi+1(參考運動)；次運動間過渡轉換運動幅度峰值差：dAp_tMi-Mi+1=Ap_Mi-Mi+1(受測運動)-Ap_Mi-Mi+1(參考運動)；

5)動作圓滑性指標之定義及計算：

指標定義：比對計算參考運動及受測運動兩者各自的次運動間的過渡轉換期間，過渡轉換運動幅度峰值時間，以及次運動間過渡轉換峰值時間差及峰值差。

計算方法：

1.個別比對受測運動相對於參考運動兩者每一個次運動間過渡轉換期間，次運動間過渡轉換運動幅度峰值時間，次運動間過渡轉換運動幅度峰值的比例值，再將各類比例值取算術平均值或是幾何平均值後，此等平均值再以幾何平均或是算術平均來形成一動作圓滑性指標數據。

2.也可以將所有的次運動間的次運動間過渡轉換運動峰值時間差或是次運動間過渡轉換運動幅度峰值差以幾何平均或是算術平均來形成一動作圓滑性指標數據。

3.上述數據也可以參考運動及受測運動兩者間之各個次運動轉換狀態等數據的絕對差及相對差來形成動作圓滑性指標。

(3)方向恰當：運動幅度方向是否一致？

1)原則：比對受測運動的次運動之動作方向與標準動作之參考運動的次運動之運動方向一致；多運動感應器測得之受測運動之多個次運動彼此間方向配置符合作為標準之參考動作對應之多個次運動的動作表現；

2)作法：考慮運動角度方向或姿態方位角。

3)比對條件：操作之運動幅度方向及操作時間比。

4)比對內容：

i.整體運動期間：t_M；

ii.各個次運動期間：t_M1,t_M2,...(t_Mi)；

iii.次運動之運動成分期間：t_M11,t_M21,t_M22,...(t_Mij)；

iv.上述各類時間之絕對及相對差

v.以上述i~iv定義方向指標

5)方向恰當性指標之定義及計算：

指標定義：比對在時間域上當受測運動與參考運動之次運動運動幅度是同方向時的各個次運動的期間。

計算方法：將受測運動及參考運動之整體運動的所有次運動的 運動期間和進行絕對差或是相對差的計算，再將此相對差或是 絕對差的結果設定為方向洽當性指標數據。

(4)速率相當：運動頻率是否一致？

1)原則：比對受測運動之動作軌跡或速度對時間之變率與參考動作之時間變率大小有否一致。

2)作法：考慮角速度，角加速度及加速度資料。

3)比對條件：各個次運動之往復運動頻率比對。

4)比對內容：

i.擬制整體運動操作頻率：f_MiSA將所有的個別次運動頻率取算術平均值。

ii.各個次運動操作頻率：f_M1,f_M2,(f_Mi)...

iii.次運動之運動成分操作頻率：f_M11,f_M21,f_M22,(f_Mij)...

5)運動速率相當性指標的定義及計算：

指標定義：運動相位或頻率之相符程度。

計算方法：將受測運動及參考運動之整體運動的所有次運動頻率之和進行絕對差或是相對差的計算，再將此相對差或是絕對差的 結果設定為運動速率相當性指標數據。

(5)平衡穩定(運動穩定性)：次運動幅度及操作時間之變化？

1)原則：比對動作訊號之終了幅度係收斂在一特定範圍內，不會發散出界；

2)作法：判讀角度往復或交替訊號，角度是否超出所定範圍。動作穩定及對稱。

3)比對條件：次運動幅度及操作時間之絕對及相對差之比對。

4)比對內容：

i.各個次運動期間：t_M1,t_M2,...(t_Mi)；

ii.各個次運動時間的絕對及相對誤差；

iii.各個次運動操作幅度峰值(Amplitude peak_Mi)：Ap_M1,Ap_M2,...

iv.各個次運動操作幅度峰值的絕對及相對誤差；

5)動作平衡穩定性指標之定義及計算：

指標定義：比對所有個別次運動時間或峰值的標準差來決定操作運動的平衡穩定。

計算方法：將受測運動及參考運動之所有的個別次運動時間或是運動幅度的標準差進行絕對差或是相對差的計算，再將此相對差或是絕對差的結果設定為平衡穩定性指標數據。也可以將上述之時間及運動幅度標準差以加權的方式整合成數據而形成平衡穩定性指標數據。

(6)韻律性：運動頻率相對於標準節拍頻率之差異

韻律性(Rhythm)：A regular, repeated pattern of sounds or movements; A regular, repeated pattern of events, changes, activities, etc.

文獻四：Merriam-Webster http://www.merriam-webster.com/dictionary/rhythm

1)原則：確認動作節拍一致，重複或交替動作週期相符或是有一相關倍率或比例；多動作間彼此節拍相關。在律動變化中，相同的元素會在一個規律的狀態中重複與交替出現；

2)作法：歸納動作幅度或角度訊號之週期規律及重複來對比韻律。

3)比對條件：各個次運動頻率相對標準節拍頻率之標準差比對，相對或絕對變異比對。

4)比對內容：

i.節拍器節拍(Metronome freq.Hz)，即參考操作頻率，此實施例為1Hz；

ii.各個次運動操作頻率：f_M1,f_M2,(f_Mi)...；

5)韻律性相符指標的定義及計算：

指標定義：韻律性指標包括節拍比及韻律性，其中節拍比，即參考訊號或受測訊號之操作頻率相對於節拍器節拍頻率之比；節拍差，即參考訊號或受測訊號之操作頻率與節拍器節拍頻率之差；韻律性，即以參考訊號節拍比為參考值，而將受測訊號節拍比與之相比。

計算方法：受測訊號之各個次運動的節拍差與參考訊號之各個次運動之節拍差之諸個差值的統計標準差值或是此統計標準差值與1之差為韻律性相符指標或韻律性相符指標數值。

(7)運動頡頏性(肌肉運動收縮同時相應放鬆以控制運動)：

運動幅度對應頻率或速度是否一致？

1)原則：比對操作運動時，肌肉動作收縮對應放鬆之狀態。

2)作法：由多運動感應器個別感測的運動相位及角度大小的整合狀態以適於歸納運動整合的能量頻譜或能量密度頻譜來表示。

3)比對條件：各個次運動之運動幅度PSD大小比對。

4)比對內容：

i.節拍器產生之節拍PSD(Power Spectral Density; Power Spectrum)

ii.擬制整體運動操作幅度能量密度：以所有的個別次運動的最大PSD的算術平均值表示：PSD_MiSA；

iii.各個次運動操作幅度能量密度：PSD_M1,PSD_M2,...(PSD_Mi)

iv.次運動之運動成分之操作幅度能量密度：PSD_M11,PSD_M21,PSD_M22,...(PSD_Mij)；

5)動作頡頏性指標的定義及計算：

指標定義：頡頏運動為諸相關肌肉收縮及放鬆的整合運動操作，故運動係相關肌肉操作的運動幅度，角度，頻率或相位的整合表現。

計算方法：受測訊號之各個次運動的PSD與參考訊號之各個次運動之PSD之間對應的諸個差值的統計標準差值或是此統計標準差值與1之差為動作頡頏性相符指標或頡頏性相符指標數值。

(8)運動關聯性：針對多肢體運動之運動特性評估

1)原則：動作運動間的操作幅度大小及操作頻率關聯性分析。

2)作法：以訊號交互關聯性之運算方式運動分析。

3)比對條件：肢體間之運動關聯性評估及比對。

4)比對內容：

i.同一次運動中，各肢體之間的運動關聯性；

ii.相同運動但在不同次運動中，同一肢體的運動關聯性；

5)運動關聯性指標的定義及計算：

指標定義：不同操作運動間之操作幅度，頻率，相位等物理特徵中的關聯或對應程度。

計算方法：將上述物理特徵以本揭露書之五、(4)交互關係(Cross-Correlation)計算所得之相位領先或落後時間數值以及運動幅度相同或相反之數值，或另以其他關係式處理上述兩數值之再生數值等，可視評估適當性用來當作運動關聯性指標，或是關聯性指標數據。

註：本實施例運動型態II之運動特性指標化，未估測運動關聯性指標。運動關聯性指標適合於估測運動型態IV類型之多肢體運動。

1)1:一多重運動感應裝置

2)2:訊號接收及處理裝置

3)21:行動裝置

4)21-App1:應用程式一

5)21-App2:應用程式二

6)22:電腦

7)22-SW1:軟體程式一

8) 22-SW2:軟體程式二

9) 3:特定資料庫

10) 4:運端資料庫

11)T12:有線或無線傳輸通道

12)T13:傳輸通道

13)T14:傳輸通道

14)T2122:傳輸通道

15)T23:傳輸通道

16)T24:傳輸通道

17)T34:傳輸通道

18)

Claims (18)

1. 一種將複數肢體運動的一運動特性數據化的方法，其中此等複數肢體運動係由複數個運動感測單元所感測，此方法包括步驟如下：藉此等複數運動感測單元來感測具有複數個次運動的此等複數肢體運動並產生複數個運動訊號；藉一運動特性要件轉換程序將此等複數運動訊號轉換成對應的複數個物理量；以及藉由一運算法處理此等複數個物理量以獲得對應此運動特性的一數據。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中此複數肢體是，手指，手掌，前臂，上臂，肩膀，腳趾，腳掌，小腿，大腿，臀部，腰部，背部，胸部及關節等至少兩個以上的肢體。
3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中此複數肢體運動是指至少兩個肢體以上的運動。
4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中此等複數肢體運動是一整體運動，此整體運動包含了複數個次階運動。
5. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中此等複數個次階運動中的任一個是此等複數肢體中的任一肢體之運動。
6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中，此等複數個次運動中的任一個包括複數個運動成分，此等複數個運動成分中的任一個包括複數個運動細節。
7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中此運動特性要件轉換程序包含一運動特性要件定義，用來闡述形成此運動特性的一構成要件。
8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中此構成要件至少對應一運動物理特徵評估條件。
9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中此運算法係一物理關係式或是一數學關係式用來估算此運動物理特徵評估條件以獲得此數據。
10. 如申請專利範圍第5項所述的數據化方法，其中此等複數個運動感測單元可以感測的物理量是時間，頻率，加速度，或速度。
11. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中此等複數個物理量可以包含一擬制物理量，此擬制物理量係由此等複數個物理量中至少兩個所組成。
12. 一種將一肢體運動的一運動特性數據化的方法，其中此肢體運動係由至少一個運動感測單元所感測，此方法包括步驟如下：藉此運動感測單元來感測此肢體運動並產生一運動訊號；藉一運動特性要件轉換程序將此運動訊號轉換成對應的一個擬制物理量；以及藉由一運算法運算此物理量以獲得對應此肢體運動特性的一數據。
13. 一種量化評估複數肢體所表現的一受測複數肢體運動的一運動特性的數據化方法，其中此等複數肢體對應地配置複數個運動感測單元，此方法包括步驟如下：藉此等複數運動感測單元來分別感測一參考複數肢體運動以及此受測複數肢體運動以分別對應地產生複數個參考運動訊號及複數個受測運動訊號；藉一運動特性要件轉換程序將此等參考運動訊號以及此等受測運動訊號分別地轉換成對應的複數個參考物理量以及複數個受測物理量； 藉一運算程序運算此等參考物理量以及此等受測物理量以分別對應地獲得此參考複數肢體運動所具有的一參考運動特性的一參考數據以及此受測複數肢體運動所具有的一受測運動特性的一受測數據；以及藉一分析程序分析此參考數據及此受測數據，以決定此受測運動特性與此參考運動特性相符程度的一數據指標。
14. 如申請專利範圍第13項所述的數據化方法，其中此分析程序包括一物理關係式或一數學關係式用來估算此數據指標。
15. 一種將複數肢體運動的一運動特性數據化的裝置，用於將感受此運動特性而產生的一抽象意識認知轉化成一可具體評量的數據，使此運動特性可被定量化評估，此裝置包括：複數個運動感測單元，分別配戴在個別的複數肢體上，用來感測具有複數個運動成分的此等複數肢體運動；一處理裝置，該處理裝置訊號連接此等複數個運動感測單元，用來接收複數個運動感測訊號；一運動特性要件對應物理效應轉換程序，用來將此等運動感測訊號轉換成對應的複數個物理量；一運算法，用來評估此等複數個物理量以獲得相對於此運動特性的一數據。
16. 如申請專利範圍第15項所述的裝置，其中此運動特性要件對應物理效應轉換程序包含一運動特性要件定義，用來闡述形成此運動特性的一構成要件。
17. 如申請專利範圍第16項所述的裝置，其中此構成要件至少對應一運動物 理特徵評估條件。
18. 如申請專利範圍第15項所述的裝置，其中此運算法係一物理關係式或是一數學關係式用來估算此等複數個物理量以獲得此數據。

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