动作比对方法与动作比对系统技术方案

本发明专利技术公开了一种动作比对方法与动作比对系统，特别是针对多模态动作串流作比对的功能。此方法包括：根据使用者的图像取得使用者的串流动作及多个节点；提供虚拟教练的串流动作及多个节点；根据一串流节点比对演算法计算使用者的节点的坐标与虚拟教练的节点的坐标之间的关系数值；根据身体部位、使用者所预先设定的运动种类、以及时间信息，通过权重向量取得多个权重；根据权重分别乘上关系数值后的结果产生一个比对结果值；以及将此比对结果值映射至一个相似度。借此，提高使用者个别身体训练部位的连续动作遵从性，有效地提升使用者揣摩姿势正确性。

【技术实现步骤摘要】
动作比对方法与动作比对系统
本专利技术有关于一种通过权重向量调整权重及根据串流节点比对演算法进行运算的多模态动作串流比对方法与系统。
技术介绍
市售的体感健身游戏中，虚拟私人教练课程会根据使用者所输入的健身训练部位，编辑个人化的训练课程。这些训练课程会根据使用者的动作与虚拟私人教练课程的动作给予使用者一个分数。使用者可以根据此分数知道自己的动作是否正确。但所给予的分数仅针对使用者的特定定点动作，无法给予使用者流畅的使用经验。此外，因训练目标设定个人化的需求，使用者期望揣摩且依循虚拟私人教练运动时，可以针对手部、脚部、身体特定部位动作及重心转移做加强及训练。另一方面，使用者也可能有针对个人训练下肢耐力（如，蹲站高低程度与运动时间长短等）的需求，藉以提升心率以达健身之效。因此，如何提供一个符合使用者需要的连续串流动作比对方法，为此领域技术人员所关心的议题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的范例实施例提出一种通过权重向量调整权重及根据串流节点比对演算法进行运算的多模态动作串流比对方法与系统。借此以提高使用者个别身体训练部位的连续动作遵从性，有效地提升使用者揣摩姿势正确性。本专利技术一范例实施例提出一种动作比对系统，包括使用者动作撷取单元、虚拟教练动作信息单元、第一演算单元、多维权重筛选器、第二演算单元与映射单元。使用者动作撷取单元是用以根据使用者的多个图像取得使用者的第一串流动作及第一串流动作的多个节点。其中第一串流动作的每一个节点包括多个坐标，并且第一串流动作的每一个节点属于一个身体部位。虚拟教练动作信息单元是用以提供一虚拟教练的第二串流动作及第二串流动作的多个节点。其中第二串流动作的每一个节点包括多个坐标，并且第二串流动作的每一个节点属于上述身体部位的其中之一。第一演算单元是耦接至使用者动作撷取单元与虚拟教练动作信息单元，用以根据一个串流节点比对演算法计算第一串流动作的节点的坐标与第二串流动作的节点的坐标之间的多个关系数值。多维权重筛选器是用以根据上述的身体部位、使用者所预先设定的多个运动种类、以及上述图像的时间信息，通过权重向量取得多个权重。第二演算单元是耦接至第一演算单元与多维权重筛选器，用以根据上述的权重分别乘上关系数值后的结果产生一个比对结果值。映射单元是耦接至第二演算单元，用以将比对结果值映射至一个相似度。在本专利技术之一实施例中，使用者的节点的个数为15，并且虚拟教练的节点的个数为15。在本专利技术之一实施例中，权重为实数，权重的值大于等于0.1并且小于等于2。在本专利技术之一实施例中，第二演算单元产生比对结果值的操作包括：第二演算单元根据下述方程式产生比对结果值，其中，U为一向量，其包括使用者的节点的坐标，V为另一向量，其包括虚拟教练的节点的坐标，Wmtn为对应身体部分中第n个身体部位、运动种类中的第m个运动种类及时间信息中第t秒的权重，Hn()为对应于串流节点比对演算法的函数并且用以计算对应第n个身体部位的关系数值，n与m为正整数，t为实数，并且Node为身体部位所形成的集合。在本专利技术之一实施例中，串流节点比对演算法为动态时间扭曲演算法、欧基里德距离演算法或相关系数演算法。在本专利技术之一实施例中，第二演算单元还用以产生多个第二比对结果值，映射单元取得第二比对结果值中的最小比对结果值与最大比对结果值，根据最小比对结果值与最大比对结果值将比对结果值映射至相似度值域中的相似度。在本专利技术之一实施例中，相似度值域的范围是0至100。以另外一个角度来说，本专利技术提出一种动作比对方法，适用于一电子装置。此动作比对方法包括：根据使用者的多个图像取得使用者的第一串流动作及第一串流动作的多个节点，其中第一串流动作的每一个节点包括多个坐标，并且第一串流动作的每一个节点属于一个身体部位；提供一虚拟教练的第二串流动作及第二串流动作的多个节点，其中第二串流动作的每一个节点包括多个坐标，并且第二串流动作的每一个节点属于上述身体部位的其中之一；根据一个串流节点比对演算法计算第一串流动作的节点的坐标与第二串流动作的节点的坐标之间的多个关系数值；根据身体部位、使用者所预先设定的运动种类、以及上述图像的时间信息，通过权重向量取得多个权重；根据上述的权重分别乘上关系数值后的结果产生一个比对结果值；以及，将比对结果值映射至一个相似度。在本专利技术之一实施例中，使用者的节点的个数为15，并且虚拟教练的节点的个数为15。在本专利技术之一实施例中，权重为实数，权重的值大于等于0.1并且小于等于2。在本专利技术之一实施例中，产生比对结果值的步骤包括：根据下述方程式产生比对结果值，其中，U为一向量，其包括使用者的节点的坐标，V为另一向量，其包括虚拟教练的节点的坐标，Wmtn为对应身体部分中第n个身体部位、运动种类中的第m个运动种类及时间信息中第t秒的权重，Hn()为对应于串流节点比对演算法的函数并且用以计算对应第n个身体部位的关系数值，n与m为正整数，t为实数，并且Node为身体部位所形成的集合。在本专利技术之一实施例中，串流节点比对演算法为动态时间扭曲演算法、欧基里德距离演算法或相关系数演算法。在本专利技术之一实施例中，将比对结果值映射至相似度的步骤包括：产生多个第二比对结果值；映射单元取得第二比对结果值中的最小比对结果值与最大比对结果值，根据最小比对结果值与最大比对结果值将比对结果值映射至相似度值域中的相似度。在本专利技术之一实施例中，相似度值域的范围是0至100。如上所述，本专利技术范例实施例所提出的动作比对方法与动作比对系统，可以用让使用者在做全身运动时，依照使用者的设定来锻炼特定的身体部位。根据比对使用者与虚拟教练的动作所产生的相似度，可让使用者了解其连续动作的正确性，使运动效益更佳。附图说明图1是根据一范例实施例绘示虚拟教练引导使用者运动的示意图。图2是根据一范例实施例绘示动作比对装置的方块图。图3是根据一范例实施例绘示多个身体部分的节点的示意图。图4是根据一范例实施例绘示动作比对系统的运作示意图。图5是根据一范例实施例绘示一个三维矩阵的示意图。图6是根据一范例实施例绘示映射单元的操作示意图。图7是根据一范例实施例绘示动作比对方法的流程图。其中，附图标记：100：动作比对装置120：屏幕130：感测器132：虚拟教练140：使用者200：动作比对系统210：使用者动作撷取单元220：虚拟教练动作信息单元230：第一演算单元240：多维权重筛选器250：第二演算单元260：映射单元1201~1215：节点401~415：关系数值416：身体部位417：运动种类418：时间数据500：三维矩阵S702、S704、S706、S708、S710、S712：动作比对方法的步骤具体实施方式图1是根据一范例实施例绘示虚拟教练引导使用者运动的示意图。请参照图1，动作比对装置100包括屏幕120与感测器130。感测器130是用以感测使用者140的动作。例如，感测器130包括一个摄影机或是红外线感测器。当使用者140启动了动作比对装置100以后，屏幕120上会显示一个虚拟教练132。虚拟教练132会开始示范一或多个动作，借此让使用者140学习此动作。屏幕120上还会显示一个动作信息，包含了动作的相似度或其他相关信息(如，动作种类、时间、评分等)，借此，使用者140可以知道自己的动作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动作比对系统，其特征在于，包括：使用者动作撷取单元，用以根据使用者的多个图像取得所述使用者的第一串流动作及所述第一串流动作的多个节点，其中所述第一串流动作的每一所述节点包括多个坐标，并且所述第一串流动作的每一所述节点属于一身体部位；虚拟教练动作信息单元，用以提供虚拟教练的第二串流动作及所述第二串流动作的多个节点，其中所述第二串流动作的每一所述节点包括多个坐标，并且所述第二串流动作的每一所述节点属于所述身体部位的其中之一；第一演算单元，耦接至所述使用者动作撷取单元与所述虚拟教练动作信息单元，用以根据串流节点比对演算法计算所述第一串流动作的所述节点的所述坐标与所述第二串流动作的所述节点的所述坐标之间的多个关系数值；多维权重筛选器，用以根据所述身体部位、所述使用者所预先设定的多个运动种类、以及所述图像的多个时间信息，通过权重向量取得多个权重；第二演算单元，耦接至所述第一演算单元与所述多维权重筛选器，用以根据所述权重分别乘上所述关系数值后的结果产生比对结果值；以及映射单元，耦接至所述第二演算单元，用以将所述比对结果值映射至相似度。

【技术特征摘要】
2012.09.12 US 61/699,8771.一种动作比对系统，其特征在于，包括：使用者动作撷取单元，用以根据使用者的多个图像取得所述使用者的第一串流动作及所述第一串流动作的多个节点，其中所述第一串流动作的每一所述节点包括多个坐标，并且所述第一串流动作的每一所述节点属于一身体部位；虚拟教练动作信息单元，用以提供虚拟教练的第二串流动作及所述第二串流动作的多个节点，其中所述第二串流动作的每一所述节点包括多个坐标，并且所述第二串流动作的每一所述节点属于所述身体部位的其中之一；第一演算单元，耦接至所述使用者动作撷取单元与所述虚拟教练动作信息单元，用以根据串流节点比对演算法计算所述第一串流动作的所述节点的所述坐标与所述第二串流动作的所述节点的所述坐标之间的多个关系数值；多维权重筛选器，用以根据所述身体部位、所述使用者所预先设定的多个运动种类、以及所述图像的多个时间信息，通过权重向量取得多个权重；第二演算单元，耦接至所述第一演算单元与所述多维权重筛选器，用以根据所述权重分别乘上所述关系数值后的结果产生比对结果值；以及映射单元，耦接至所述第二演算单元，用以将所述比对结果值映射至相似度；其中，所述第二演算单元根据下述方程式产生所述比对结果值，其中，U为一向量，其包括所述使用者的所述节点的所述坐标，V为另一向量，其包括所述虚拟教练的所述节点的所述坐标，Wmtn为对应所述身体部分中第n个身体部位、所述运动种类中的第m个运动种类及所述时间信息中第t秒的所述权重，Hn()为对应于所述串流节点比对演算法的函数并且用以计算对应所述第n个身体部位的所述关系数值，n与m为正整数，t为实数，并且Node为所述身体部位所形成的集合。2.如权利要求1所述的动作比对系统，其特征在于，所述使用者的所述节点的个数为15，并且所述虚拟教练的所述节点的个数为15。3.如权利要求1所述的动作比对系统，其特征在于，所述权重为实数，所述权重的值大于等于0.1并且小于等于2。4.如权利要求1所述的动作比对系统，其特征在于，所述串流节点比对演算法为动态时间扭曲演算法、欧基里德距离演算法或相关系数演算法。5.如权利要求1所述的动作比对系统，其特征在于，所述第二演算单元还用以产生多个第二比对结果值，所述映射单元取得所述第二比对结果值中的最小比对结果值与最大比对结果值，根据所述最小比对...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢东宏，林星辰，陈蓉蓉，李岳轩，陈纪鼎，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：台湾;71