TWM531862U - 智慧型體適能檢測系統 - Google Patents

Description

智慧型體適能檢測系統

本創作是關於一種體適能檢測系統，特別是關於一種智慧型體適能檢測系統。

體適能檢測是經由客觀及準確的檢測項目，使受測者能在安全且有效的檢測中瞭解個人目前的身體狀況及優缺點，而可作為個人安排運動項目的參考，以針對較差的體能項目進行訓練改善，且透過體適能檢測更是可作為個人經由運動後身體狀況的改善程度的依據，但由於體適能檢測需耗費大量的人力及時間進行檢測項目量測，一般是在特別場合中進行集體測驗，而較難隨時隨地的進行體適能檢測。

此外，目前已進入老齡化社會，因此體育署為老年人設計有銀髮族體適能檢測，包含30秒椅子坐立、肱二頭肌臂手臂屈舉、2分鐘原地站立抬膝及椅子坐立繞物…等，讓老年人可透過該些檢測項目了解自己的身體狀況，而可對較差的部位進行訓練，或是預防因身體狀況變差可能造成的傷害，但如上所述，銀髮族體適能檢測亦較難隨時隨地的進行檢測，使得老年人無法隨時得知自己的生理狀況。

本創作的主要目的在於使老年人能藉由智慧化體適能檢測系統隨時地進行體適能檢測，而可了解自己的身體狀況，以針對身體狀況較差的部位加強訓練，更可預防因身體退化而可能造成的傷害。

本創作之一種智慧型體適能檢測系統包含一偵測裝置、一處理器及一顯示裝置，該偵測裝置偵測一人體的動作以輸出一偵測訊號，該偵測訊號包含複數個骨架節點的三維資訊，該處理器接收該偵測裝置輸出之該偵測訊號，並藉由該些骨架節點的三維資訊計算複數個檢測結果，該顯示裝置耦接該處理器以接收該些檢測結果，且該顯示裝置用以顯示該些檢測結果。

本創作藉由該偵測裝置偵測該人體的行動，得到該些骨架節點的三維資訊，而可透過該些骨架節點的三維資訊判斷該人體的動作是否有達到體適能檢測的規範動作，以完成體適能之檢測，讓體適能的檢測場地限制較小，使年長者能經常性的透過體適能檢測了解自己的生理狀況。

請參閱第1圖，為本創作之一實施例，一種智慧型體適能檢測系統100的功能方塊圖，該智慧型體適能檢測系統100包含一偵測裝置110、一處理器120、一顯示裝置130及一伺服器140，該偵測裝置110、該顯示裝置130及該伺服器140耦接於該處理器120。

請參閱第1及2圖，該偵測裝置110偵測一人體B的動作以輸出一偵測訊號sen，在本實施例中，該偵測裝置110為微軟(Microsoft)所生產製造之Kinect，其藉由一紅外線發射器和一紅外線CMOS攝影機所構成的3D結構光深度感應器感測該人體B的動作，可使該偵測裝置110輸出之該偵測訊號sen包含複數個骨架節點n的三維資訊(x, y, z三維空間)，而可透過該些骨架節點n的三維資訊分析得知該人體B的動態動作。較佳的，請參閱第2圖，該些骨架節點n的數量為20個，在本創作中，所使用到的該些骨架節點n包含兩個肩節點Sn、兩個手肘節點En、兩個手腕節點Wn、一右髖節點Rhb、一右膝節點Rk、一右腳踝節點Ra、一左髖節點Lhb、一左膝節點Lk及一左腳踝節點La，其中該些肩節點Sn分別對應至該人體B之左右手的肩膀，該些手肘節點En分別對應至該人體B之左右手的手肘，該些手腕節點Wn分別對應至該人體B之左右手的手腕，該右髖節點Rhb對應至該人體B之一右腳Rl的髖關節，該右膝節點Rk對應至該人體B之該右腳Rl的膝蓋，該右腳踝節點Ra對應至該人體B之該右腳Rl的腳踝，該左髖節點Lhb對應至該人體B之一左腳Ll的髖關節，該左膝節點Lk對應至該人體B之該左腳Ll的膝蓋，該左腳踝節點La對應至該人體B之該左腳Ll的腳踝。

請參閱第1圖，該處理器120接收該偵測裝置110輸出之該偵測訊號sen，並藉由該些骨架節點n的三維資訊計算複數個檢測結果res，在本實施例中，該處理器120能選自於以無線或有線的方式連接至該偵測裝置110以接收該些偵測訊號sen，其中該處理器120具有一計算單元121、一判斷單元122及一處理單元123，該計算單元121根據該些骨架節點n的三維資訊計算複數個檢測數據，該判斷單元122接收該些檢測數據並進行判斷以輸出複數個人體行為數據，該處理單元123接收該些人體行為數據並進行處理以輸出該些檢測結果res。在本實施例中，該處理器120為一桌上型電腦，該計算單元121、該判斷單元122及該處理單元123整合於一中央處理器(圖未繪出)中，以對該些骨架節點n的三維資訊進行分析判斷。在其他實施例中，該處理器120可為筆記型電腦、平板電腦、遊戲主機或個人行動裝置，本創作不在此限。

請參閱第1圖，該顯示裝置130耦接於該處理器120以接收該些檢測結果res，且該顯示裝置130用以顯示該些檢測結果res。在本實施例中，該顯示裝置130為一投影機，該顯示裝置130將該些檢測結果res投影至一布幕上，以使受測者可清楚的看到該些檢測結果res。在其他實施例中，該顯示裝置130為液晶銀幕、電漿顯示器、CRT顯示器或其他顯示器，本創作並不在此限。

請參閱第1圖，該伺服器140接收該些檢測結果res，該伺服器140具有一儲存單元141，該些檢測結果res儲存於該儲存單元141中，其中，該伺服器140透過有線網路或無線網路與該處理器120連接，使該伺服器140能與多個該處理器120連接，接收多個該處理器120的檢測結果res，以進行大數據的分析，在本實施例中，該伺服器140可選自為實體伺服器或雲端伺服器。或在其他實施例中，該智慧型體適能檢測系統100僅供個人或私人場合使用，可不需將該處理器120連接至該伺服器140，而是將該些檢測結果res儲存於該處理器120之一儲存裝置(如HDD或SSD，圖未繪出)，以供往後檢視。

請參閱第1圖，較佳的，在實際進行體適能檢測時，該處理單元123傳送一測試訊號(圖未繪出)至該顯示裝置130並由該顯示裝置130顯示，該測試訊號包含進行檢測項目名稱、檢測內容及圖示說明，以引導受測者進行後續之檢測。在本實施例中，該智慧型體適能檢測裝置100另包含一擴音裝置(圖未繪出)，該處理單元123傳送一音訊訊號至該擴音裝置，使該擴音裝置能以聲音引導受測者進行體適能檢測。

以下說明各體適能檢測項目的檢測方式：

請參閱第1圖，於一30秒椅子坐立模式中，該處理單元123傳送至該顯示裝置130的該測試訊號是引導受測者坐在椅子中央，雙腳平踩地面，雙手交叉於胸前，告知受測者此項目為檢測30秒內起立、坐下的次數，並以倒數的方式告知受測者開始進行檢測。

請參閱第3及4圖，於該30秒椅子坐立模式中，受測者進行站立及坐下的動作，其中該計算單元121藉由該髖節點Rhb、Lhb、該膝節點Rk、Lk及該腳踝節點Ra、La的三維資訊定義同一隻腳之該膝節點Rk、Lk至該髖節點Rhb、Lhb為一第一線段L1、定義同一隻腳之該膝節點Rk、Lk至該腳踝節點為一第二線段L2、並計算該第一線段L1及該第二線段L2之間所形成之一夾角A的角度大小，而該判斷單元122藉由該第一線段L1及該第二線段L2之間之該夾角A的角度大小判斷該人體B呈一站立狀態或為一坐下狀態，該處理單元123再根據該人體B呈該站立狀態或呈坐下狀態計算該人體B於30秒的一坐立次數，其中該人體B完成起立及坐下後計數為一次，且完成之次數同步地顯示於該顯示裝置130上，令受測者能立即得知自己的身體狀況。

較佳的，請參閱第3及4圖，當該第一線段L1及該第二線段L2之間之該夾角A大於170度時，該判斷單元122判斷該人體B呈該站立狀態，而當該第一線段L1及該第二線段L2之間之該夾角A小於100度時，該判斷單元122判斷該人體B呈該坐下狀態。但相對地，當該第一線段L1及該第二線段L2之間之該夾角A逐漸變大但未達到170度即逐漸變小時，該判斷單元122發出一警告訊號War至該顯示裝置130並由該顯示裝置130顯示，以告知受測者其站立動作並不確實，而當該第一線段L1及該第二線段L2之間之該夾角A逐漸變小但未達到100度即逐漸變大時，該判斷單元122發出該警告訊號War至該顯示裝置130並由該顯示裝置130顯示，以告知受測者其坐下動作並不確實。

請參閱第1圖，於一椅子坐立繞物模式中，該處理單元123傳送至該顯示裝置130的該測試訊號是引導受測者坐在椅子上，接著，指示受測者以最快的步行速度繞過該物體，並回到椅子上坐好，告知受測者此項目為檢測繞物所需之時間，並以倒數的方式告知受測者開始進行檢測。

請參閱第3及4圖，相同的，於該椅子坐立繞物模式中，該判斷單元122根據該計算單元121計算之該第一線段L1及該第二線段L2之間之該夾角A判斷該人體B是呈該站立狀態或呈該坐下狀態，進而使該處理單元123能根據該人體B為該站立狀態或該坐下狀態及該髖節點Rhb、Lhp的三維資訊計算該人體B坐立繞物所需之時間。詳言之，當受測開始後，當該計算單元121計算之該第一線段L1及該第二線段L2之間之該夾角A大於170度時，可表示為受測者已站立進行步行，而開始計時，接著，該判斷單元122根據該髖節點Rhb、Lhp的三維資訊得知該受測者的移動距離，最後，當該計算單元121計算之該第一線段L1及該第二線段L2之間之該夾角A小於100度時，可表示為受測者已坐下完成步行，而結束計時，其中，受測者完成坐立繞物所需之時間亦同步顯示於該顯示裝置130，令受測者能立即得知自己的身體狀況。

其中，當該判斷單元122根據該髖節點Rhb、Lhp的三維資訊得知該受測者的移動距離未達設定距離(規定為2.44米)時，該判斷單元122發出該警告訊號War至該顯示裝置130並由該顯示裝置130顯示，以告知受測者其移動距離不足。

請參閱第1圖，於一肱二頭肌手臂屈舉模式中，該處理單元123傳送至該顯示裝置130的該測試訊號是引導受測者坐在慣用手的椅子邊緣，背部挺直，雙腳平踩地面，慣用手拿起啞鈴，上臂夾緊，告知受測者此項目為檢測30秒內手臂握持啞鈴時，手肘彎曲、伸直的次數，並以倒數的方式告知受測者開始進行檢測。

請參閱第5及6圖，於該肱二頭肌手臂屈舉模式中，受測者進行手臂握持啞鈴舉放的動作，其中該計算單元121藉由同一隻手之該肩節點Sn、該手肘節點En及該手腕節點Wn的三維資訊定義該肩節點Sn至該手肘節點En為一第一線段L1，定義該手肘節點En至該手腕節點Wn為一第二線段L2，該計算單元121並計算該第一線段L1及該第二線段L2之間所形成之一夾角A的角度大小，而該判斷單元122藉由該第一線段L1及該第二線段L2之間之該夾角A的角度大小判斷該人體B之手臂呈一放下狀態或為一舉起狀態，該處理單元123再根據該人體B之手臂呈該放下狀態或呈舉起狀態計算該人體B手臂於30秒的一舉放次數，其中該人體B之手臂完成舉起及放下後計數為一次，且完成之次數同步地顯示於該顯示裝置130上，令受測者能立即得知自己的身體狀況。

較佳的，請參閱第5及6圖，當該第一線段L1及該第二線段L2之間之該夾角A大於170度時，該判斷單元122判斷該人體B之手臂呈該放下狀態，而當該第一線段L1及該第二線段L2之間之該夾角A小於80度時，該判斷單元122判斷該人體B之手臂呈該舉起狀態。但相對地，當該第一線段L1及該第二線段L2之間之該夾角A逐漸變大但未達到170度即逐漸變小時，該判斷單元122發出一警告訊號War至該顯示裝置130並由該顯示裝置130顯示，以告知受測者其手臂伸直不確實，而當該第一線段L1及該第二線段L2之間之該夾角A逐漸變小但未達到80度即逐漸變大時，該判斷單元122發出該警告訊號War至該顯示裝置130並由該顯示裝置130顯示，以告知受測者其手臂彎曲並不確實。

請參閱第1圖，於一2分鐘原地抬膝模式中，該處理單元123傳送至該顯示裝置130的該測試訊號是引導受測者依序地抬高兩隻腳的膝蓋至另一隻腳的髕骨(膝蓋)與骼骨(髖關節)中間的高度，告知受測者此項目為檢測2分鐘內依序抬高兩隻腳之膝蓋的次數，並以倒數的方式告知受測者開始進行檢測。

請參閱第7及8圖，於該2分鐘原地抬膝模式，受測者進行膝蓋抬放的動作，其中該判斷單元122定義該右髖節點Rhb及該右膝節點Rk之間具有一右判定點Rpo，定義該左髖節點Lhb及該左膝節點Lk之間具有一左判定點Lpo，其中當該左膝節點Lk高於該右判定點Rpo時，該判斷單元122判定該左腳L1抬至足夠之高度，當該右膝節點Rk高於該左判定點Lpo時，該判斷單元122判定該右腳Rl抬至足夠高度，該處理單元123再計算一時段內該右腳Rl及該左腳Ll有抬至足夠高度的次數，且完成之次數同步地顯示於該顯示裝置130上，令受測者能立即得知自己的身體狀況。

較佳的，請參閱第7及8圖，該左判定點Lpo至該左髖節點Lhb的距離等於該左判定點Lpo至該左膝節點Lk的距離，該右判定點Rpo至該右髖節點Rhb的距離等於該右判定點Rpo至該右膝節點Rk的距離。且當該判斷單元122判定該右腳Rl或該左腳Ll未抬至足夠高度時，該處理單元123傳送一警告訊號War至該顯示裝置130，且該顯示裝置130顯示該警告訊號War，以告知受測者其膝蓋抬起的高度不足。

本創作藉由該偵測裝置110偵測該人體B的行動，得到該些骨架節點n的三維資訊，而可透過該些骨架節點n的三維資訊判斷該人體B的動作是否有達到體適能檢測的規範動作，以完成體適能之檢測，讓體適能的檢測場地限制較小，使年長者能經常性的透過體適能檢測了解自己的生理狀況。

本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本創作之保護範圍。

100‧‧‧智慧型體適能檢測系統
110‧‧‧偵測裝置
120‧‧‧處理器
121‧‧‧計算單元
122‧‧‧判斷單元
123‧‧‧處理單元
130‧‧‧顯示裝置
140‧‧‧伺服器
141‧‧‧儲存單元
B‧‧‧人體
sen‧‧‧偵測訊號
n‧‧‧骨架節點
res‧‧‧檢測結果
L1‧‧‧第一線段
L2‧‧‧第二線段
A‧‧‧夾角
War‧‧‧警告訊號
Rhb‧‧‧右髖節點
Rk‧‧‧右膝節點
Ra‧‧‧右腳踝節點
Rl‧‧‧右腳
Lhb‧‧‧左髖節點
Lk‧‧‧左膝節點
La‧‧‧左腳踝節點
Ll‧‧‧左腳
Rpo‧‧‧右判定點
Lpo‧‧‧左判定點
Sn‧‧‧肩節點
En‧‧‧手肘節點
Wn‧‧‧手腕節點

第1圖：依據本創作之一實施例，一種智慧型體適能檢測系統的功能方塊圖。 第2圖：依據本創作之一實施例，複數個骨架節點對應一人體的示意圖。 第3至8圖：依據本創作之一實施例，該些骨架節點於體適能檢測時的示意圖。

100‧‧‧智慧型體適能檢測系統

110‧‧‧偵測裝置

120‧‧‧處理器

121‧‧‧計算單元

122‧‧‧判斷單元

123‧‧‧處理單元

130‧‧‧顯示裝置

140‧‧‧伺服器

141‧‧‧儲存單元

sen‧‧‧偵測訊號

res‧‧‧檢測結果

War‧‧‧警告訊號

Claims (17)

1. 一種智慧型體適能檢測系統，其包含： 一偵測裝置，偵測一人體的動作以輸出一偵測訊號，該偵測訊號包含複數個骨架節點的三維資訊； 一處理器，接收該偵測裝置輸出之該偵測訊號，並藉由該些骨架節點的三維資訊計算複數個檢測結果；以及 一顯示裝置，耦接該處理器以接收該些檢測結果，且該顯示裝置用以顯示該些檢測結果。
2. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型體適能檢測系統，其包含一伺服器，該伺服器耦接該處理器以接收該些檢測結果，該伺服器具有一儲存單元，該些檢測結果儲存於該儲存單元中。
3. 如申請專利範圍第2項所述之智慧型體適能檢測系統，其中該伺服器可選自為實體伺服器或雲端伺服器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型體適能檢測系統，其中該處理器具有一計算單元、一判斷單元及一處理單元，該計算單元根據該些骨架節點的三維資訊計算複數個檢測數據，該判斷單元接收該些檢測數據並進行判斷以輸出複數個人體行為數據，該處理單元接收該些人體行為數據並進行處理以輸出該些檢測結果。
5. 如申請專利範圍第4項所述之智慧型體適能檢測系統，其中該些骨架節點包含一髖節點、一膝節點及一腳踝節點，該髖節點、該膝節點及該腳踝節點分別對應該人體其中之一隻腳的一髖關節、一膝蓋及一腳踝，該計算單元藉由該髖節點、該膝節點及該腳踝節點的三維資訊定義同一隻腳之該膝節點至該髖節點為一第一線段、定義同一隻腳之該膝節點至該腳踝節點為一第二線段、並計算該第一線段及該第二線段之間所形成之一夾角的角度大小。
6. 如申請專利範圍第5項所述之智慧型體適能檢測系統，其中該判斷單元藉由該第一線段及該第二線段之間之該夾角的角度大小判斷該人體呈一站立狀態或為一坐下狀態。
7. 如申請專利範圍第6項所述之智慧型體適能檢測系統，其中當該第一線段及該第二線段之間之該夾角大於170度時，該判斷單元判斷該人體呈該站立狀態，而當該第一線段及該第二線段之間之該夾角小於100度時，該判斷單元判斷該人體呈該坐下狀態。
8. 如申請專利範圍第6或7項所述之智慧型體適能檢測系統，其中該處理單元於一30秒椅子坐立模式中根據該人體呈該站立狀態或呈坐下狀態計算該人體於一時段中的一坐立次數。
9. 如申請專利範圍第6或7項所述之智慧型體適能檢測系統，其中該處理單元於一椅子坐立繞物模式中根據該人體呈該站立狀態或呈該坐下狀態及該髖節點的三維資訊計算該人體坐立繞物所需之一時間。
10. 如申請專利範圍第4項所述之智慧型體適能檢測系統，其中該些骨架節點包含一右髖節點、一右膝節點、一右腳踝節點、一左髖節點、一左膝節點及一左腳踝節點，該右髖節點、該右膝節點及該右腳踝節點對應該人體之一右腳的一髖關節、一膝蓋及一腳踝，該左髖節點、該左膝節點及該左腳踝節點對應該人體之一左腳的一髖關節、一膝蓋及一腳踝，該判斷單元定義該右髖節點及該右膝節點之間具有一右判定點，定義該左髖節點及該左膝節點之間具有一左判定點，其中當該左膝節點高於該右判定點時，該判斷單元判定該左腳抬至足夠之高度，當該右膝節點高於該左判定點時，該判斷單元判定該右腳抬至足夠高度。
11. 如申請專利範圍第10項所述之智慧型體適能檢測系統，其中該左判定點至該左髖節點的距離等於該左判定點至該左膝節點的距離，該右判定點至該右髖節點的距離等於該右判定點至該右膝節點的距離。
12. 如申請專利範圍第10或11項所述之智慧型體適能檢測系統，其中該處理單元於一2分鐘原地抬膝模式中計算一時段內該右腳及該左腳有抬至足夠高度的次數。
13. 如申請專利範圍第10項所述之智慧型體適能檢測系統，其中當該判斷單元判定該右腳或該左腳未抬至足夠高度時，該處理單元傳送一警告訊號至該顯示裝置，且該顯示裝置顯示該警告訊號。
14. 如申請專利範圍第4項所述之智慧型體適能檢測系統，其中該些骨架節點包含一肩節點、一手肘節點及一手腕節點，該肩節點、該手肘節點及該手腕節點分別對應該人體其中之一隻手的一肩膀、一手肘及一腳踝，該計算單元定義該肩節點至該手肘節點為一第一線段，定義該手肘節點至該手腕節點為一第二線段，該計算單元並計算該第一線段及該第二線段之間所形成之一夾角的角度大小。
15. 如申請專利範圍第14項所述之智慧型體適能檢測系統，其中該判斷單元藉由該第一線段及該第二線段之間之該夾角的角度大小判斷該人體的手呈一放下狀態或為一舉起狀態。
16. 如申請專利範圍第15項所述之智慧型體適能檢測系統，其中當該第一線段及該第二線段之間之該夾角大於170度時，該判斷單元判斷該人體的手呈該放下狀態，而當該第一線段及該第二線段之間之該夾角小於80度時，該判斷單元判斷該人體的手呈該舉起狀態。
17. 如申請專利範圍第15或16項所述之智慧型體適能檢測系統，其中該處理單元於一肱二頭肌屈舉模式中根據該人體呈該放下狀態或呈舉起狀態計算該人體於一時段中的一舉放次數。