TWM581492U - 智慧型重訓系統 - Google Patents

Abstract

一種利用影像分析提供使用者相關訓練資訊的智慧型重訓系統，包含有一具有複數個啞鈴的啞鈴組、一影像擷取裝置及一處理器，前述影像擷取裝置定義有一影像擷取區，前述影像擷取裝置用以擷取位於前述影像擷取區內的啞鈴影像以及使用者操作啞鈴的移動影像，前述處理器電性連接前述影像擷取裝置，具有一啞鈴辨識單元、一運動軌跡追蹤單元以及一影像分析單元，前述啞鈴辨識單元用以根據前述啞鈴影像來識別啞鈴的重量，前述運動軌跡追蹤單元用以追蹤使用者的運動軌跡，前述影像分析單元用以分析使用者操作啞鈴時的姿勢，藉以提供訓練資訊給使用者。

Description

智慧型重訓系統

本創作係有關一種智慧型重訓系統，尤其是一種透過影像分析來提供使用者重訓資訊的系統。

重量訓練(weight training)，簡稱重訓，是以增加肌肉強度及體積為目標的運動訓練。使用不同部位骨骼肌(skeletal muscle)組織之收縮(向心收縮或離心收縮)產生之力量，抗衡重力(通常指啞鈴、槓鈴或其他機械之重量或阻力)，使肌肉得到鍛鍊。此外，針對人體不同的肌肉群，也會有不同的重量訓練動作。適度的重量訓練可用以提升肌力、爆發力、肌耐力或肌肉圍度，進而提升運動表現。

在進行重量訓練期間，如啞鈴訓練，身體動作及移動啞鈴軌跡的正確性、負重量、重複次數、組數甚至訓練之間的休息時間，都會對訓練的結果和效果造成影響，其中，在進行重量訓練過程中，正確的訓練動作也可避免運動傷害的產生。因此，訓練時必須隨時改善及修正使用者進行重訓的動作以及移動啞鈴的軌跡，故如果有一套訓練系統，可以隨時監測使用者進行重訓時的動作並判斷啞鈴移動的路徑及使用者的姿勢是否正確，則可以提供使用者相關訓練資訊並協助使用者正確地進行重量訓練。

本創作之主要目的在於提供一種智慧型重訓系統，透過擷取使用者進行重量訓練，如啞鈴訓練時的影像，再藉由影像分析的方式，提供相關訓練訊息給使用者。

為了達成上述目的，本創作之智慧型重訓系統包含有一啞鈴組，具有複數個啞鈴；至少一影像擷取裝置，定義一影像擷取區，前述影像擷取裝置用以擷取位於前述影像擷取區內前述啞鈴的影像以及擷取使用者操作前述啞鈴的移動影像；以及一處理器，電性連接前述影像擷取裝置，前述處理器具有一啞鈴辨識單元、一運動軌跡追蹤單元以及一影像分析單元，前述啞鈴辨識單元用以根據前述啞鈴影像來識別前述啞鈴的重量，前述運動軌跡追蹤單元用以追蹤使用者的運動軌跡，前述影像分析單元用以分析使用者操作前述啞鈴時的姿勢，藉以提供訓練資訊給使用者。

較佳地，前述處理器進一步具有一使用者辨識單元，用以進行身分辨識；另有一心率量測單元，當使用者使用啞鈴進行運動時，前述影像擷取裝置的心率量測單元可追蹤使用者身體的特定部位進行使用者心率的量測；另有一儲存單元，用以儲存前述啞鈴的影像以及使用者操作啞鈴的移動影像；另有一異常檢測單元，用以偵測前述影像擷取區內是否有人員受傷或暈倒，並且偵測前述啞鈴是否有放置定位。前述儲存單元進一步儲存一啞鈴訓練指南，用以與使用者的運動姿勢比較並提供使用者正確的訓練資訊。

較佳地，前述智慧型重訓系統，進一步具有一訊息輸出裝置連接前述處理器，前述訊息輸出裝置用以提供使用者個人訓練資訊。

由上述可知，前述智慧型重訓系統可用以判斷使用者操作啞鈴的動作及啞鈴的移動軌跡是否正確，同時辨識啞鈴的重量，提供並記錄相關訓練資訊如訓練的次數、組數、訓練的軌跡等訊息給使用者，藉以協助並訓練使用者正確地進行啞鈴訓練，以提升訓練的效果。

1‧‧‧智慧型重訓系統

2‧‧‧使用者

3‧‧‧啞鈴組

31‧‧‧啞鈴

311‧‧‧標記

32‧‧‧啞鈴架

10‧‧‧影像擷取裝置

11‧‧‧影像擷取區

20‧‧‧處理器

21‧‧‧啞鈴辨識單元

22‧‧‧動作追蹤單元

23‧‧‧使用者辨識單元

24‧‧‧心率感測單元

25‧‧‧分析單元

26‧‧‧異常檢知單元

30‧‧‧記憶體

40‧‧‧訊息輸出裝置

圖1係本創作運動器材第一較佳實施例之立體圖示意圖。

圖2係本創作運動器材第一較佳實施例之立體圖示意圖。

請參閱圖1所示，本創作一較佳實施例之智慧型重訓系統1主要提供用以追蹤啞鈴及使用者操作啞鈴的運動姿勢，藉以判斷使用者的動作是否正確，前述智慧型重訓系統1通常用以設置在健身房這類的運動場所，前述智慧型重訓系統1可用以辨識啞鈴的重量並追蹤使用者操作啞鈴時的移動軌跡，提供使用者進行啞鈴訓練時的相關資訊，例如使用的啞鈴重量為何、訓練的次數、軌跡等資訊。在本創作的較佳實施例中，前述智慧型重訓系統1具有至少一影像擷取裝置10，用以擷取使用者進行啞鈴訓練時的影像，前述影像擷取裝置10可以是數位相機、攝影機、高速攝影機(High-speed camera)或其他具攝影功能的裝置。前述影像擷取裝置10定義一影像擷取區11，前述影像擷取裝置10用以擷取位於前述影像擷取區11內的影像，前述影像擷取區11可由位於不同面向的影像擷取裝置10共同構成，如圖1所示，一啞鈴組3設置於前述影像擷取區11內，使前述影像擷取裝置10可以擷取前述影像擷取區11內啞鈴的影像，其中，前述啞鈴組3具有 複數個啞鈴31，例如8對或10對啞鈴依序放置於一啞鈴架32上，當使用者2於前述影像擷取區11內操作前述啞鈴31進行訓練時，前述影像擷取裝置10可擷取使用者2操作前述啞鈴31的移動影像，用以進行後續動作分析。

圖2為前述智慧型重訓系統1的方塊圖，前述重訓系統1具有一處理器20電性連接前述影像擷取裝置10並連結一記憶體30，前述處理器20主要用以將前述影像擷取裝置10所擷取到的影像進行處理及分析。在本較佳實施例中，前述處理器20包含有一啞鈴辨識單元21、一動作追蹤單元22以及一分析單元25，前述啞鈴辨識單元21可根據影像擷取裝置10擷取到的啞鈴影像判斷啞鈴31的重量，例如，各個啞鈴31可分別具有其相對應的數字標記311，如在每個啞鈴31的二側標註50lb(磅)、40lb(磅)、30lb(磅)等標記用以表示各啞鈴31的重量，而前述啞鈴辨識單元21則可辨識各個啞鈴31上的標記311進一步判斷對應啞鈴31的重量，例如判斷使用中的啞鈴311為哪些以及使用者操作的啞鈴重量為何。除此之外，前述啞鈴31也可使用不同的識別碼標註於對應的啞鈴31上，藉由辨識各個啞鈴31上的識別碼判斷啞鈴31的重量，例如，前述啞鈴辨識單元21可將啞鈴31上的識別碼與一儲存於記憶體30裡的對照表一一比對，前述對照表列有各個啞鈴31的重量及其對應的識別碼，藉由啞鈴31上識別碼與前述對照表的相互比對來判斷對應啞鈴31的重量。

此外，每個啞鈴31的重量也經可由前述啞鈴辨識單元21透過前述影像擷取裝置10所擷取到的啞鈴影像來計算得知，前述啞鈴辨識單元21可識別每個啞鈴31的尺寸並計算出對應啞鈴31的重量。一般來說，啞鈴具有二個等重的配重塊再由一握把或短槓連接二配重塊形成啞鈴的結構， 前述握把或短槓主要設計用以供使用者方便握持，通常不會因啞鈴重量的不同而改變，也就是說，啞鈴的重量取決於其配重塊尺寸的大小，而在本較佳實施例中，配重塊係為圓筒狀，各個啞鈴的配重塊的直徑及厚度有所差異，故可以透過前述啞鈴影像做識別，使得各個啞鈴的重量可以粗略計算得知，又啞鈴與啞鈴間的重量差異通常至少有一公斤，而配重塊或者其內部填充的材質通常不會因重量不同而所有差異，故不同重量的啞鈴在尺寸上通常具有一定程度的差異，也就是視覺上具有一定程度的差異可供進行影像辨識。

在本較佳實施例中，前述智慧型重訓系統1通常應用於全套的固定重量啞鈴，如圖1所示，前述啞鈴架32用以允許多個啞鈴31定位在適當的位置，即各啞鈴31通常放置在其各自的位置上，因此，前述啞鈴辨識單元21也可以根據啞鈴架32上各個啞鈴31的位置來辨識啞鈴31的各別重量，例如，前述啞鈴辨識單元21可根據哪些啞鈴31未在前述啞鈴架32上來確認使用者2所操作的啞鈴31重量為何或者供健身房管理者確認哪些重量的啞鈴31正在被使用。

前述處理器20的動作追蹤單元22可用以追蹤使用者2進行啞鈴訓練時的動作，如圖1所示，當使用者2進行啞鈴集中彎舉(dumbbell concentration curl)做二頭肌訓練時，前述動作追蹤單元22可用以追蹤使用者2的訓練姿勢，如追蹤使用者2前臂相對上臂的彎舉角度及動作等，前述處理器20的分析單元25可用以分析使用者2操作啞鈴31時的姿勢或動作是否正確並提供相關訓練資訊如訓練的次數、組數、訓練的軌跡等資訊給使用者，其中，前述記憶體30可進一步儲存一啞鈴訓練指南，前述分析單元 25可將使用者的姿勢與儲存於記憶體30內啞鈴訓練指南進行比較，並向使用者提供正確的訓練動作。

如圖2所示，在本較佳實施例中，前述處理器20連接一訊息輸出裝置40，前述訊息輸出裝置40主要用以傳輸個別的訓練資訊給使用者，例如，使用者可以透過前述訊息輸出裝置40下載個人的訓練資訊或前述分析單元25的分析結果至手機或者任何顯示裝置，供使用者讀取或瀏覽其訓練資訊，例如訓練的次數、訓練動作分析後的結果等。

前述處理器20進一步具有一使用者辨識單元23，用以識別使用啞鈴31的使用者，在本較佳實施例中，前述使用者辨識單元23可以透過人臉辨識的方式進行使用者辨識，且前述使用者辨識單元23可同時辨識一位或多位使用者，使前述智慧型重訓系統1可同時記錄一位或多位使用者的訓練活動，因此，當使用者於前述影像擷取裝置10所定義的影像擷取區11內進行啞鈴訓練時，前述智慧型重訓系統1可提供各個使用者各自的訓練資訊。前述人臉辨識係為習知之技術，其細部結構特徵及原理非本創作的主要標的，在此不多做說明。

此外，前述處理器20包含有一心率感測單元23，前述心率感測單元23可透過前述影像擷取裝置10持續追蹤使用者身體的特定部位，例如臉部，來量測使用者進行啞鈴運動時的心率，舉例來說，前述心率感測單元23可根據影像擷取裝置10所擷取到之使用者影像的像素資訊(pixel information)的變化進行分析量測進而得到使用者的心率資訊。前述透過由數位相機或攝影機所擷取到的影像的像素資訊來測量使用者心跳的技術係為習知之技術，其細部結構特徵及原理非本創作的主要標的，在此不多做 說明。如此一來，本創作之智慧型重訓系統1能夠提供啞鈴重量、訓練次數、使用者運動軌跡、訓練指南、心率等個別的訓練資訊給使用者。

再請參閱圖2，前述處理器20更包含有一異常檢知單元26，前述異常檢知單元26主要用以偵測前述影像擷取區11內的人是否有人員受傷或暈倒等異常行為發生以及偵測啞鈴31是否有歸定位，當使用者在操作啞鈴的過程中受傷或暈倒時，其行為或姿勢會不正常，而前述異常檢知單元26可即時監測到前述異常行為的發生，用以確保使用者訓練的安全，藉此，健身房的管理者可透過影像擷取裝置10即時察覺影像擷取區11內的人員是否有意外發生，此外，前述異常檢知單元26也可協助健身房的管理者便於監測並追蹤啞鈴31是否有歸定位。

綜上所陳，本創作之智慧型重訓系統1，其可擷取使用者進行啞鈴運動時的影像，再透過影像分析的方式進行分析，判斷使用者操作啞鈴的動作及啞鈴的移動軌跡是否正確，同時辨識啞鈴的重量，提供並記錄相關訓練資訊如訓練的次數、組數、訓練的軌跡等訊息給使用者，藉以修正使用者錯誤的姿勢，協助並訓練使用者正確地進行啞鈴訓練，以提升訓練的效果。

由上所述者僅為用以解釋本創作之較佳實施例，並非企圖據以對本創作做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之創作精神下所做有關本創作之任何修飾或變更者，為其他可據以實施之型態且具有相同效果者，皆仍應包括在本創作意圖保護之範疇內。

Claims (10)

1. 一種智慧型重訓系統，包含有：一啞鈴組，具有複數個啞鈴；至少一影像擷取裝置，定義一影像擷取區，前述影像擷取裝置用以擷取位於前述影像擷取區內前述啞鈴的影像以及擷取使用者操作前述啞鈴的移動影像；及一處理器，電性連接前述影像擷取裝置，前述處理器具有一啞鈴辨識單元、一運動軌跡追蹤單元以及一影像分析單元，前述啞鈴辨識單元用以根據前述啞鈴的影像來識別前述啞鈴的重量，前述運動軌跡追蹤單元用以追蹤使用者的運動軌跡，前述影像分析單元用以分析使用者操作前述啞鈴時的姿勢，藉以提供訓練資訊給使用者。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之智慧型重訓系統，其中，各前述啞鈴具有一用來表示啞鈴重量的標記，且前述啞鈴辨識單元可識別前述標記來判斷前述啞鈴的重量。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之智慧型重訓系統，其中，前述啞鈴辨識單元可根據前述啞鈴的尺寸計算出各個啞鈴的重量。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之智慧型重訓系統，進一步具有一啞鈴架用以供前述啞鈴放置定位，前述啞鈴辨識單元可根據各啞鈴在前述啞鈴架上的位置判斷各啞鈴的重量。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之智慧型重訓系統，其中，前述處理器進一步具有一使用者辨識單元，用以進行身分辨識。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之智慧型重訓系統，其中，前述處理器進一步具有一心率量測單元，當使用者使用啞鈴進行運動時，前述心率量測單元可追蹤使用者身體的特定部位進行使用者心率的量測。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之智慧型重訓系統，進一步具有一儲存單元，用以儲存前述啞鈴的影像以及使用者操作啞鈴的移動影像。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之智慧型重訓系統，其中，前述儲存單元進一步儲存一啞鈴訓練指南，用以與使用者的運動姿勢比較並提供使用者正確的訓練資訊。
9. 依據申請專利範圍第1項所述之智慧型重訓系統，進一步具有一訊息輸出裝置連接前述處理器，前述訊息輸出裝置用以提供使用者各別的訓練資訊。
10. 依據申請專利範圍第1項所述之智慧型重訓系統，其中，前述處理器具有一異常檢測單元，用以偵測前述影像擷取區內是否有人員受傷或暈倒，並且偵測前述啞鈴是否有放置定位。