運動軌跡感測系統(tǒng)及其運動模型建立方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種運動軌跡感測系統(tǒng)，用于具有多個感測點的待測物。感測系統(tǒng)包括多個感測器與主機。多個感測器用于分別感測多個感測點的動作以產(chǎn)生并傳送出多個對應(yīng)的多維坐標(biāo)值。主機包含檢測單元、測計數(shù)據(jù)庫、選取單元、模型建構(gòu)單元、計算單元、運動模型數(shù)據(jù)庫。計算單元根據(jù)待測物的專屬的第二靜態(tài)模型與至少一部分感測點相應(yīng)的多維坐標(biāo)信息，計算出在至少一參考運動模型下每一所述感測點的運動軌跡，進(jìn)而建立對應(yīng)所述待測物的專屬運動模型。
【專利說明】運動軌跡感測系統(tǒng)及其運動模型建立方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種運動軌跡感測系統(tǒng)及其運動模型建立方法，尤其涉及一種應(yīng)用于感測具有多個感測點的待測物的運動軌跡感測系統(tǒng)及其運動模型建立方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，通常只能通過照相的方式將物體(人、動物等…)的運動狀態(tài)記錄下來，再通過影像分析軟件對多張照片，以得到物體的運動軌跡。只是運動軌跡所代表的力量與加速度等物理數(shù)據(jù)卻無法獲得。
[0003]再者，無法將物體的運動軌跡與標(biāo)準(zhǔn)的運動軌跡做比較。舉例來說，當(dāng)想糾正自己的自由式的姿勢時，雖然知道奧運選手的姿勢一定是更好的，自己與奧運選手的姿勢之間的力量與加速度的差異卻無法顯示，進(jìn)而無法進(jìn)一步改善本身的姿勢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種運動軌跡感測系統(tǒng)，用于具有多個感測點的待測物，以解決上述問題。
[0005]為達(dá)到上述發(fā)明目的，所述運動軌跡感測系統(tǒng)包括多個感測器與主機。主機包含檢測單元、測計數(shù)據(jù)庫、選取單元、模型建構(gòu)單元、計算單元、運動模型數(shù)據(jù)庫。多個感測器用于分別感測多個感測點的動作以產(chǎn)生并傳送出多個對應(yīng)的多維坐標(biāo)值。檢測單元用于分別接收多個感測器傳送的多個多維坐標(biāo)值并產(chǎn)生相應(yīng)的多個多維坐標(biāo)信息。選取單元根據(jù)待測物從測計數(shù)據(jù)庫中選取第一靜態(tài)模型。模型建構(gòu)單元根據(jù)多個多維坐標(biāo)信息修正第一靜態(tài)模型數(shù)據(jù)以作為待測物的專屬的第二靜態(tài)模型。運動模型數(shù)據(jù)庫用于存放至少一參考運動模型，至少一參考運動模型界定至少一部分所述感測點處于運動中。計算單元根據(jù)待測物的專屬的第二靜態(tài)模型與至少一部分所述感測點相應(yīng)的多維坐標(biāo)信息，計算出在至少一參考運動模型下每一所述感測點的運動軌跡，進(jìn)而建立對應(yīng)待測物的專屬運動模型。
[0006]在一優(yōu)選實施例中，所述計算單元進(jìn)一步根據(jù)待測物的專屬的第二靜態(tài)模型數(shù)據(jù)計算出多個感測點的相應(yīng)質(zhì)量。
[0007]在一優(yōu)選實施例中，所述計算單元根據(jù)每一所述感測點的運動軌跡與所述感測點的相應(yīng)質(zhì)量計算出在至少一參考運動模型下所述多個感測點的速度、加速度與力量。
[0008]在一優(yōu)選實施例中，所述主機還包括比對單元，所述比對單元用于比較待測物的專屬運動模型與預(yù)設(shè)物的專屬運動模型。
[0009]在一優(yōu)選實施例中，所述主機還包括顯示單元，所述顯示單元用于顯示待測物的專屬運動模型與預(yù)設(shè)物的專屬運動模型。
[0010]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種運動軌跡感測系統(tǒng)的運動模型建立方法，用于具有多個感測點的待測物，以解決上述問題。
[0011]為達(dá)到上述發(fā)明目的，所述運動模型建立方法包括:首先，通過多個感測器分別感測多個感測點的動作，進(jìn)而產(chǎn)生并傳送多個對應(yīng)的多維坐標(biāo)值；接著，通過檢測單元分別接收多個感測器所傳送的多個多維坐標(biāo)值，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的多個多維坐標(biāo)信息；接著，通過選取單元根據(jù)待測物從測計數(shù)據(jù)庫中選擇第一靜態(tài)模型感測器；接著，通過模型建構(gòu)單元根據(jù)多個多維坐標(biāo)信息修正第一靜態(tài)模型以作為待測物的專屬的第二靜態(tài)模型；接著，通過運動模型數(shù)據(jù)庫存放至少一參考運動模型，至少一參考運動模型界定至少一部分所述感測點處于運動中；接著，通過計算單元根據(jù)待測物的專屬的第二靜態(tài)模型與至少一部分所述感測點相應(yīng)的多個多維坐標(biāo)信息，計算出在至少一參考運動模型下每一所述感測點的運動軌跡；最后，通過計算單元建立對應(yīng)待測物的專屬運動模型。
[0012]在一優(yōu)選實施例中，通過所述計算單元根據(jù)待測物的專屬的第二靜態(tài)模型計算出多個感測點的質(zhì)量。
[0013]在一優(yōu)選實施例中，通過所述計算單元根據(jù)每一所述感測點的運動軌跡與所述感測點的相應(yīng)質(zhì)量計算出在所述至少一參考運動模型下所述多個感測點的速度、加速度與力量。
[0014]在一優(yōu)選實施例中，通過所述比對單元比較待測物的專屬運動模型與預(yù)設(shè)物的專屬運動模型。
[0015]在一優(yōu)選實施例中，通過顯示單元顯示待測物的專屬運動模型與預(yù)設(shè)物的專屬運動模型。
[0016]本發(fā)明通過待測物的專屬的第二靜態(tài)模型與多個感測器記錄待測物的多個感測點的多個多維坐標(biāo)信息，計算出在至少一參考運動模型下每一所述感測點的運動軌跡，進(jìn)而建立對應(yīng)待測物的專屬運動模型。因此可以獲得待測物的多個感測點的相關(guān)物理信息(速度、加速度及力量等信息)。同時，本發(fā)明通過比對單元將兩個待測物的運動模型相互比較，便可以清楚的判斷出兩待測物之間的差異。舉例而言，當(dāng)待測物是一般人而別的待測物是專業(yè)運動員時，一般人可以通過與專業(yè)運動員的專屬運動模型的差異，改善自身的動作，以達(dá)到更佳的運動效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1，繪示一種根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的運動軌跡感測系統(tǒng)的框圖。
[0018]圖2，繪示一種根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的運動軌跡感測系統(tǒng)的運動模型建立方法流程圖。
[0019]圖中的標(biāo)號分別表不:
[0020]100、運動軌跡感測系統(tǒng)；
[0021]110、主機；
[0022]111、檢測單元；
[0023]112、測計數(shù)據(jù)庫；
[0024]113、選取單元；
[0025]114、模型建構(gòu)單元；
[0026]115、計算單元；
[0027]116、運動模型數(shù)據(jù)庫；
[0028]117、比對單元；
[0029]118、顯示單元；
[0030]120、待測物；
[0031]121、感測點；
[0032]130、感測器；
[0033]141、判斷單元；
[0034]142、定位單元；
[0035]SO 1-S10、步驟。

【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的運動軌跡感測系統(tǒng)及其運動模型建立方法的【具體實施方式】做詳細(xì)說明。
[0037]以下各實施例的說明是參考附圖，用以說明本發(fā)明可用以實施的特定實施例。
[0038]參考圖1，繪示一種根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的運動軌跡感測系統(tǒng)100的框圖。運動軌跡感測系統(tǒng)100用于具有多個感測點121 (如第I感測點到第η感測點)的待測物120。運動軌跡感測系統(tǒng)100包含多個感測器130 (如第I感測器到第η感測器)與主機110，多個感測器130用于分別感測多個感測點121的動作以產(chǎn)生并傳送出多個對應(yīng)的多維坐標(biāo)值(如3D坐標(biāo)值)。在應(yīng)用上，感測器130可通過黏貼式、穿戴式或者是嵌入式等多種方法設(shè)置在多個感測點121上，并且主機110可通過穿戴式的方式配置于待測物120上。
[0039]主機110包含檢測單元111、測計數(shù)據(jù)庫112、選取單元113、模型建構(gòu)單元114、計算單元115、運動模型數(shù)據(jù)庫116、比對單元117與顯示單元118。
[0040]檢測單元111用于分別接收多個感測器130傳送的多個多維坐標(biāo)值并產(chǎn)生相應(yīng)的多個多維坐標(biāo)信息，所謂多維坐標(biāo)信息實際上包括感測器在立體空間的χγζ坐標(biāo)以及旋轉(zhuǎn)角度搭配時間的所有信息。
[0041]選取單元113根據(jù)待測物120從測計數(shù)據(jù)庫112中選取第一靜態(tài)模型。測計數(shù)據(jù)庫112包括人或動物的基本模型，比如說以人類為例子，東方人、西方人等不同的人種有基本的差異，東方人較矮小、四肢較細(xì)等差異。舉例來說，假設(shè)待測物120是人，當(dāng)使用者輸入人種、地區(qū)、國籍、性別、年齡、身高、體重后，搭配模型建構(gòu)單元114根據(jù)多個多維坐標(biāo)信息修正第一靜態(tài)模型數(shù)據(jù)以作為待測物120的專屬的第二靜態(tài)模型。
[0042]運動模型數(shù)據(jù)庫116用于存放至少一參考運動模型。比如說游泳與跑步所需要檢測的感測器130不相同，可以通過選擇正確的運動模型加速運算以及得到更正確的結(jié)果。至少一參考運動模型界定至少一部分所述感測點121處于運動中。在不同的運動模型中，影響運動的主要感測點不盡相同，例如有的運動是手的擺動比較重要，有的運動是腰的擺動比較重要，因此根據(jù)不同的運動模型去檢測不同的感測點121的運動可以使計算結(jié)果更佳。
[0043]計算單元115根據(jù)待測物120的專屬的第二靜態(tài)模型與至少一部分所述感測點121相應(yīng)的多維坐標(biāo)信息，計算出在至少一參考運動模型下每一所述感測點121的運動軌跡，進(jìn)而建立待測物120的專屬運動模型，以及進(jìn)一步根據(jù)待測物120的專屬的第二靜態(tài)模型數(shù)據(jù)計算出多個感測點121的相應(yīng)質(zhì)量，以及根據(jù)每一所述感測點121的運動軌跡與所述感測點121的相應(yīng)質(zhì)量計算出在至少一參考運動模型下多個感測點121的速度、加速度與力量。
[0044]比對單元117用于比較待測物120的專屬運動模型與預(yù)設(shè)物的專屬運動模型。延續(xù)前面的例子，當(dāng)人想要檢測本身的運動姿勢是否有改善的空間時，可以通過與專業(yè)運動員的運動姿勢相比較得到解答。因此預(yù)設(shè)物可以是專業(yè)運動員，通過本身的專屬運動模型與專業(yè)運動員的專屬運動模型進(jìn)行比較，可以有效的改善自身運動的姿勢。同時可以產(chǎn)生當(dāng)前感測點121的運動軌跡與專業(yè)運動員的專屬運動軌跡之間的誤差值。
[0045]顯示單元118用于顯示待測物120的專屬運動模型與預(yù)設(shè)物的專屬運動模型。在比對單元117對本身的專屬運動模型與專業(yè)運動員的專屬運動模型進(jìn)行比較后，通過顯示單元118將兩運動模型同時顯示，使用者可以輕易的了解兩者的差異。
[0046]運動軌跡感測系統(tǒng)100進(jìn)一步可具有判斷單元141，通過所述判斷單元141判斷所述比對單元117所獲取的誤差值是否大于默認(rèn)值，其中所述默認(rèn)值可為使用者所預(yù)先輸入的一個特定數(shù)值范圍或數(shù)值。如果比對后的誤差值大于默認(rèn)值，所述判斷單元141則會判定至少一感測點121當(dāng)前的運動軌跡錯誤而發(fā)出錯誤信號。使用者可通過發(fā)出的錯誤信號立即修正此感測點121當(dāng)前的運動軌跡，例如轉(zhuǎn)動的角度或移動的距離。
[0047]更明確地說，在本發(fā)明的運動軌跡感測系統(tǒng)100啟動前，首先將多個感測器130和主機I1放置在一個特定的位置，再將主機110啟動，并且通過主機110的一定位單元142獲取主機當(dāng)前的數(shù)值化的絕對位置信息，例如，絕對坐標(biāo)和高度信息。在此特定的位置上，每一感測器130與主機110之間的相對距離為已知，因此定位單元142除了可獲取每一感測器130與主機110之間的初始相對坐標(biāo)值以外，也可根據(jù)主機110的絕對位置信息與感測器130之間的初始相對坐標(biāo)值進(jìn)而獲取每一感測器130的初始絕對坐標(biāo)值。接著，啟動多個感測器130并將感測器130配置于待測物120的各個感測點121上以進(jìn)行多維坐標(biāo)值的收集。主機110的檢測單元111根據(jù)每一感測器130的初始相對坐標(biāo)值和多個收集到的多維坐標(biāo)值相應(yīng)產(chǎn)生所述多維坐標(biāo)信號。應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的定位單元142可為一種室內(nèi)定位系統(tǒng)，使得本發(fā)明的運動軌跡感測系統(tǒng)在使用上不會因為待測物120運動的定點而受到限制。
[0048]優(yōu)選地，主機110的測計數(shù)據(jù)庫112、選取單元113、計算單元115、運動模型數(shù)據(jù)庫116、比對單元117、判斷單元141也可以設(shè)置在另外的電子裝置中，以便降低主機110的工作負(fù)荷，同時，電子裝置亦可與云端服務(wù)平臺相連接，進(jìn)行更多的利用。
[0049]圖2，繪示一種根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的運動軌跡感測系統(tǒng)100的運動模型建立方法流程圖。本方法中所使用的組件請參考圖1所示，不再贅述。輸入待測物120的數(shù)據(jù)。舉例來說，當(dāng)待測物120是人，需要輸入人種、地區(qū)、國籍、性別、年齡、身高、體重等盡可能詳細(xì)的資料。在待測物120的運動過程中，多個感測器130持續(xù)地記錄多個感測點121的多個坐標(biāo)信息。
[0050]首先，執(zhí)行步驟S01，通過多個感測器130分別感測多個感測點121的動作，進(jìn)而產(chǎn)生并傳送多個對應(yīng)的多維坐標(biāo)值。
[0051]接著，執(zhí)行步驟S02，通過檢測單元111分別接收多個感測器130所傳送的多個多維坐標(biāo)值，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的多個多維坐標(biāo)信息。
[0052]接著，執(zhí)行步驟S03，通過選取單元113根據(jù)待測物120從測計數(shù)據(jù)庫112中選擇第一靜態(tài)模型感測器。當(dāng)待測物120的數(shù)據(jù)越多，對應(yīng)待測物120的第一靜態(tài)模型會更符合待測物120的實際狀態(tài)。與現(xiàn)有影像擷取技術(shù)的區(qū)別在于，根據(jù)多個多維坐標(biāo)信息可以快速地計算出多個感測器130相關(guān)的所有物理信息(如速度、加速度、角速度與角加速度等)。
[0053]接著，執(zhí)行步驟S04，通過模型建構(gòu)單元114根據(jù)多個多維坐標(biāo)信息修正第一靜態(tài)模型以作為待測物120的專屬的第二靜態(tài)模型。因為第一靜態(tài)模型通常為平均值所建構(gòu)而成，因此需要再通過多個多維坐標(biāo)信息修正后，才能產(chǎn)生符合待測物120的專屬的第二靜態(tài)模型。
[0054]感測器接著，執(zhí)行步驟S05，通過運動模型數(shù)據(jù)庫116存放至少一參考運動模型，至少一參考運動模型界定至少一部分所述感測點121處于運動中。
[0055]接著，執(zhí)行步驟S06，通過計算單元115根據(jù)待測物120的專屬的第二靜態(tài)模型與至少一部分所述感測點121相應(yīng)的多個多維坐標(biāo)信息，計算出在至少一參考運動模型下每一所述感測點121的運動軌跡。
[0056]接著，執(zhí)行步驟S07，通過計算單元115進(jìn)一步建立對應(yīng)待測物120的專屬運動模型。
[0057]接著，執(zhí)行步驟S08，通過計算單元115根據(jù)待測物120的專屬的第二靜態(tài)模型計算出多個感測點121的質(zhì)量。舉例來說，兩個身高與體重相同的人，手臂的長度與重量很可能會不同。因此需要經(jīng)過計算后才能得到專屬待測物120的多個感測點121的相應(yīng)質(zhì)量。
[0058]接著，執(zhí)行步驟S09，通過比對單元117比較待測物120的專屬運動模型與預(yù)設(shè)物的專屬運動模型。
[0059]接著，執(zhí)行步驟S10，通過顯示單元118顯示待測物120的專屬運動模型與預(yù)設(shè)物的專屬運動模型及/或兩者的比較結(jié)果。
[0060]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種運動軌跡感測系統(tǒng)，用于一具有多個感測點的待測物，其特征在于，所述系統(tǒng)包含:多個感測器，用于分別感測多個感測點以產(chǎn)生并傳送出多個對應(yīng)的多維坐標(biāo)值； 一主機，與所述多個感測器連接，其包含一檢測單元、一測計數(shù)據(jù)庫、一選取單元、一模型建構(gòu)單元、一計算單元及一運動模型數(shù)據(jù)庫，所述檢測單元用于分別接收所述多個感測器傳送的所述多個多維坐標(biāo)值并產(chǎn)生相應(yīng)的多個多維坐標(biāo)信息，所述選取單元根據(jù)所述待測物從所述測計數(shù)據(jù)庫中選取一第一靜態(tài)模型，所述模型建構(gòu)單元根據(jù)所述多個多維坐標(biāo)信息修正所述第一靜態(tài)模型數(shù)據(jù)以作為所述待測物的專屬的第二靜態(tài)模型，所述運動模型數(shù)據(jù)庫用于存放至少一參考運動模型，所述至少一參考運動模型界定至少一部分所述感測點處于運動中，所述計算單元根據(jù)所述待測物的專屬的所述第二靜態(tài)模型與至少一部分所述感測點相應(yīng)的多維坐標(biāo)信息，計算出在所述至少一參考運動模型下每一所述感測點的運動軌跡，進(jìn)而建立一對應(yīng)所述待測物的專屬運動模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動軌跡感測系統(tǒng)，其特征在于，所述計算單元進(jìn)一步根據(jù)所述待測物的專屬的第二靜態(tài)模型數(shù)據(jù)計算出所述多個感測點的相應(yīng)質(zhì)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運動軌跡感測系統(tǒng)，其特征在于，所述計算單元根據(jù)每一所述感測點的運動軌跡與所述感測點的相應(yīng)質(zhì)量計算出在所述至少一參考運動模型下所述多個感測點的速度、加速度與力量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動軌跡感測系統(tǒng)，其特征在于，所述主機還包括一比對單元，所述比對單元用于比較所述待測物的專屬運動模型與一預(yù)設(shè)物的專屬運動模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運動軌跡感測系統(tǒng)，其特征在于，所述主機還包括一顯示單元，所述顯示單元用于顯示所述待測物的專屬運動模型與一預(yù)設(shè)物的專屬運動模型。
6.一種運動模型建立方法，用于一具有多個感測點的待測物，其特征在于，包括:通過多個感測器分別感測多個感測點的動作，進(jìn)而產(chǎn)生并傳送多個對應(yīng)的多維坐標(biāo)值；通過一檢測單元分別接收所述多個感測器所傳送的所述多個多維坐標(biāo)值，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的多個多維坐標(biāo)信息； 通過一選取單元根據(jù)所述待測物從一測計數(shù)據(jù)庫中選擇一第一靜態(tài)模型；通過一模型建構(gòu)單元根據(jù)所述多個多維坐標(biāo)信息修正所述第一靜態(tài)模型以作為所述待測物的專屬的第二靜態(tài)模型；通過一運動模型數(shù)據(jù)庫存放至少一參考運動模型，所述至少一參考運動模型界定至少一部分所述感測點處于運動中； 通過一計算單元根據(jù)所述待測物的專屬的所述第二靜態(tài)模型與所述至少一部分所述感測點相應(yīng)的所述多個多維坐標(biāo)信息，計算出在所述至少一參考運動模型下每一所述感測點的運動軌跡；以及 通過一計算單元建立一對應(yīng)所述待測物的專屬運動模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:通過所述計算單元根據(jù)所述待測物的專屬的所述第二靜態(tài)模型計算出所述多個感測點的質(zhì)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:通過所述計算單元根據(jù)每一所述感測點的運動軌跡與所述感測點的相應(yīng)質(zhì)量計算出在所述至少一參考運動模型下所述多個感測點的速度、加速度與力量。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:通過一比對單元比較所述待測物的專屬運動模型與一預(yù)設(shè)物的專屬運動模型。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括:通過一顯示單元顯示所述待測物的專屬運動模型與一預(yù)設(shè)物的專屬運動模型。
【文檔編號】G06T7/20GK104484888SQ201410712490
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】倪崇勝, 魏智斌, 楊俊英 申請人:英業(yè)達(dá)科技有限公司, 英業(yè)達(dá)股份有限公司