專利名稱：動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)的方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種與周邊電子裝置進(jìn)行互動(dòng)的方法與系統(tǒng)，尤其是指一種利用傳感器感測(cè)人體的動(dòng)作狀態(tài)，再藉由算法處理將感測(cè)到的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成與時(shí)間有關(guān)系的動(dòng)作序列以及運(yùn)動(dòng)量，藉以與周邊電子裝置進(jìn)行互動(dòng)的一種動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)的方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人體肢體動(dòng)作感測(cè)在虛擬實(shí)境及控制電子裝置的應(yīng)用上占有很重要的地位，藉由捕捉人體的動(dòng)作，可以使人與虛擬實(shí)境的場(chǎng)景做互動(dòng)，產(chǎn)生許多的應(yīng)用。以美國(guó)專利US.Pat.No.6,009,210來(lái)說(shuō)，為一種常見以光學(xué)攝影機(jī)擷取影像的方式來(lái)捕捉人體的影像，再加以分析輸入虛擬實(shí)境的場(chǎng)景做互動(dòng)，但這些系統(tǒng)的價(jià)格動(dòng)輒數(shù)百萬(wàn)，實(shí)難擴(kuò)及一般消費(fèi)者的使用，故至目前為止均未達(dá)到實(shí)用化與普及化。而另一美國(guó)專利US.Pat.No.4,905,001使用多個(gè)微小開關(guān)，以指套或腕帶的方式穿戴在人體的手部處，當(dāng)手部以自然的方式動(dòng)作，恰好可以按壓到這些開關(guān)，這些被按壓的開關(guān)對(duì)應(yīng)至周邊電子裝置不同的觸發(fā)反應(yīng)，以達(dá)成感測(cè)手部動(dòng)作的效果，然而此種感測(cè)方式所呈現(xiàn)出的動(dòng)作僅只有人體關(guān)節(jié)處開及關(guān)的訊號(hào)，因此難以完整描述手部動(dòng)作的整體行為。
近十年來(lái)以微機(jī)電制程來(lái)制造微慣性感測(cè)組件的技術(shù)已相當(dāng)成熟，組件的尺寸通?？梢源蠓鹊乜s小，因此以微慣性感測(cè)組件來(lái)感測(cè)人體動(dòng)作的變化已成為一種發(fā)展的趨勢(shì)。其中，美國(guó)專利US.Pat.No.5,617,515便是將慣性組件置于一裝置中，此一裝置底部設(shè)有一握把，使得人的手部可以握在此握把進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)或平移的動(dòng)作，而遠(yuǎn)程有一機(jī)械手臂裝置，可感測(cè)到此裝置的動(dòng)作姿態(tài)，如此機(jī)械手臂便能夠產(chǎn)生平移或轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)作。此外，美國(guó)專利US.Pat.No.6,072,467也是另一種將裝置設(shè)計(jì)成球狀的方式適合于手部來(lái)抓取，當(dāng)手部產(chǎn)生動(dòng)作時(shí)，球狀裝置感測(cè)到手部的加速度大小，此時(shí)遠(yuǎn)程的虛擬動(dòng)畫便也產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，而相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作是根據(jù)所量測(cè)加速度的波形來(lái)加以映像對(duì)應(yīng)的動(dòng)畫，因此手部產(chǎn)生的動(dòng)作與動(dòng)畫的對(duì)應(yīng)必須自訂一套規(guī)則(例如手部上下直線搖動(dòng)代表虛擬人物移動(dòng)，接著手部旋轉(zhuǎn)代表走路，再來(lái)手部劇烈搖晃代表快走)。然而上述以手部抓取裝置的方式，在與遠(yuǎn)程裝置做互動(dòng)時(shí)，都必須另外再加上一個(gè)手持的物理感測(cè)模塊，因此往往僅能偵測(cè)手腕或手臂關(guān)節(jié)的變化，對(duì)于人體其它各處的動(dòng)作(如手指、腳部等)并無(wú)法有效地加以描述，所以能控制的自由度并不大；再者使用者與受控裝置作動(dòng)連結(jié)往往需要自訂一套規(guī)則，使用者必須先接受此規(guī)則的訓(xùn)練，才有可能對(duì)受控裝置操控得宜，若是因?yàn)閯?dòng)作維度的增加而使得此規(guī)則變得十分復(fù)雜，一般使用者將不容易很快上手。
綜上所述，人體動(dòng)作傳感器必須能夠直接配戴至人體各處，才能有效地完整描述人體的動(dòng)作，因此，在美國(guó)專利US.Pat.No.6,747,632便是將人體傳感器直接配戴至人體上，當(dāng)手指彎曲時(shí)紅外線發(fā)射器光源會(huì)被反射，因此受控裝置便無(wú)法接收到紅外線發(fā)射器的光源。另外此專利的宣稱中提到也可以并用慣性組件來(lái)加以運(yùn)算人體動(dòng)作的動(dòng)作及姿態(tài)，惟其仍需要使用光學(xué)發(fā)射器來(lái)輔助，且慣性組件計(jì)算人體動(dòng)作及姿態(tài)并無(wú)詳細(xì)的原理說(shuō)明。除此之外，如圖1所示，其為美國(guó)專利US.Pat.No.6,681,031所公開的捕捉人體動(dòng)作姿態(tài)影像來(lái)開啟或觸發(fā)周邊的電子裝置示意圖。人體的動(dòng)作姿態(tài)與相對(duì)應(yīng)的觸發(fā)動(dòng)作為一對(duì)一，代表一種人體姿態(tài)動(dòng)作對(duì)應(yīng)一種觸發(fā)的訊息，經(jīng)影像捕捉不同的動(dòng)作姿態(tài)，透過(guò)算法來(lái)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的觸發(fā)，但此種裝置仍需要以影像來(lái)捕捉動(dòng)作姿態(tài)，并不符合可攜式、便利性及價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)。
綜合上述，因此亟需一種動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)的方法與系統(tǒng)以解決習(xí)用技術(shù)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)的方法與系統(tǒng)，其可捕捉人體肢體動(dòng)作所產(chǎn)生的加速度或角速度隨時(shí)間變化的關(guān)系序列，并以無(wú)線傳輸傳至接收端以進(jìn)行演算與分析，然后將演算分析后的動(dòng)作序列與一預(yù)設(shè)的動(dòng)作序列進(jìn)行比對(duì)，達(dá)到與周邊電子裝置進(jìn)行互動(dòng)的目的。
本發(fā)明的次要目的是提供一種動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)的方法與系統(tǒng)，藉由捕捉人體肢體動(dòng)作所產(chǎn)生的加速度或角速度隨時(shí)間進(jìn)行演算產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)量，并藉由運(yùn)動(dòng)量的大小控制周邊電子裝置的動(dòng)作，達(dá)到與周邊電子裝置進(jìn)行互動(dòng)的目的。
本發(fā)明的另一目的是提供一種動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)的方法與系統(tǒng)，使用者可以預(yù)先設(shè)定自己的動(dòng)作狀態(tài)序列，達(dá)到使周邊電子裝置具有密碼鎖定功能的目的。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其包括有下列步驟提供一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息；以傳感器偵測(cè)人體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；將該傳感器所感測(cè)到的訊號(hào)進(jìn)行訊號(hào)處理以形成一輸入動(dòng)作序列；以及將該輸入動(dòng)作序列與該至少一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息進(jìn)行比對(duì)以產(chǎn)生輸出動(dòng)作序列訊號(hào)。
較佳的是，該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息，為單一動(dòng)作訊號(hào)以及復(fù)數(shù)個(gè)動(dòng)作訊號(hào)的組合。
較佳的是，該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息，為控制互動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生反應(yīng)的控制平臺(tái)動(dòng)作。
較佳的是，該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息為一時(shí)間與加速度的狀態(tài)關(guān)系序列。
較佳的是，該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息為一時(shí)間與角速度的狀態(tài)關(guān)系序列。
較佳的是，該動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其更包括有如果該輸入動(dòng)作序列與該至少一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息一致的話，則控制一電子裝置產(chǎn)生動(dòng)作的步驟。該電子裝置可為一家用電器裝置或者是一多媒體互動(dòng)裝置。
較佳的是，該動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其更包括有將該傳感器所量測(cè)到的訊號(hào)進(jìn)行訊號(hào)處理以轉(zhuǎn)換成一運(yùn)動(dòng)量來(lái)與一電子裝置進(jìn)行互動(dòng)的步驟。其中該運(yùn)動(dòng)量為加速度、速度、位移、頻率、時(shí)間及其組成其中之一。該運(yùn)動(dòng)量也可以是利用加速度、速度或頻率與時(shí)間的換算后所得的卡路里消耗值。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)系統(tǒng)，包括至少一慣性傳感器，其設(shè)置于人體上以偵測(cè)人體的一動(dòng)作參數(shù)而產(chǎn)生一動(dòng)作訊號(hào)；以及一運(yùn)算控制模塊，其可接收該動(dòng)作訊號(hào)，該運(yùn)算控制模塊具有一儲(chǔ)存單元，其儲(chǔ)存有至少一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息；以及一控制單元，其與該儲(chǔ)存單元作電性連接，該控制單元可接收該動(dòng)作訊號(hào)以計(jì)算出人體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與時(shí)間的關(guān)系，以形成一輸入動(dòng)作序列，該控制單元更可讀取該儲(chǔ)存單元內(nèi)的至少一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息與該輸入動(dòng)作序列進(jìn)行比對(duì)。
較佳的是，該控制單元更可將該慣性傳感器所量測(cè)到的訊號(hào)進(jìn)行訊號(hào)處理以轉(zhuǎn)換成一運(yùn)動(dòng)量與一電子裝置進(jìn)行互動(dòng)。其中該運(yùn)動(dòng)量為加速度、速度、位移頻率、時(shí)間及其組成其中之一。該運(yùn)動(dòng)量也可以是利用加速度、速度或頻率與時(shí)間的換算后所得的卡路里消耗值。
較佳的是，該動(dòng)作訊號(hào)是以無(wú)線傳輸至該運(yùn)算控制模塊。
較佳的是，該動(dòng)作參數(shù)為一角速度或者是一加速度或者是兩者的組合。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明更提供一種動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其包括有下列步驟預(yù)先于一儲(chǔ)存單元內(nèi)加載至少一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息；于人體上配置有至少一慣性傳感器；人體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)動(dòng)作；以該慣性傳感器偵測(cè)人體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；將該慣性傳感器所感測(cè)到的訊號(hào)進(jìn)行一訊號(hào)處理以形成一輸入動(dòng)作序列；以及將該輸入動(dòng)作序列與該至少一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息進(jìn)行比對(duì)，如果該輸入運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與該至少一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息符合的話，則控制一電子裝置產(chǎn)生動(dòng)作。
較佳的是，該訊號(hào)處理更包括有下列步驟計(jì)算人體運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)點(diǎn)；以及對(duì)感測(cè)到的訊號(hào)分析人體動(dòng)作狀態(tài)以計(jì)算出該輸入動(dòng)作序列。


圖1為習(xí)用技術(shù)的動(dòng)作辨識(shí)系統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)系統(tǒng)的較佳實(shí)施例組合示意圖；圖3為本發(fā)明動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法的較佳實(shí)施例流程示意圖；圖4A為本發(fā)明動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法的較佳實(shí)施例中的預(yù)設(shè)動(dòng)作信息示意圖；圖4B為本發(fā)明動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法的較佳實(shí)施例中的輸入動(dòng)作序列示意圖；
圖4C為本發(fā)明動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法的較佳實(shí)施例中的預(yù)設(shè)動(dòng)作信息與輸入動(dòng)作序列比較示意圖；圖5A以及圖5B為本發(fā)明動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法的另一較佳實(shí)施例流程示意圖。
附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明2-動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)系統(tǒng)；20-慣性感測(cè)模塊；201～205-慣性傳感器；21-周邊裝置；22-運(yùn)算控制模塊；221-儲(chǔ)存單元；222-控制單元；23-無(wú)線發(fā)射器；24-無(wú)線接收器；3-動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法；30～38-流程；4-動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法；40～49-流程；490～495-流程；5-預(yù)設(shè)動(dòng)作信息；50～54-狀態(tài)；6-輸入動(dòng)作序列；60～64-狀態(tài)；8-使用者；90、91、92、94-狀態(tài)曲線；具體實(shí)施方式
為能對(duì)本發(fā)明的特征、目的及功能有更進(jìn)一步的認(rèn)知與了解，下文特將本發(fā)明的系統(tǒng)的相關(guān)細(xì)部結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)的理念原由進(jìn)行說(shuō)明，以可以了解本發(fā)明的特點(diǎn)，詳細(xì)說(shuō)明陳述如下請(qǐng)參閱圖2所示，該圖為本發(fā)明動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)系統(tǒng)的較佳實(shí)施例組合示意圖。該動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)系統(tǒng)2包括有于使用者8身上的特定部位設(shè)置有一慣性感測(cè)模塊20，該慣性感測(cè)模塊20包括有至少一慣性傳感器，在本實(shí)施例中該慣性感測(cè)模塊包括有五個(gè)慣性傳感器201～205，分別設(shè)置在人體的手腕、腰部以及膝部關(guān)節(jié)位置。該慣性傳感器201～205設(shè)置的位置可以根據(jù)需要而定，并不限制于本發(fā)明的實(shí)施例所公開的位置。
該慣性感測(cè)模塊20可以感測(cè)使用者身體因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的動(dòng)作參數(shù)，如加速度、角速度，進(jìn)而產(chǎn)生一動(dòng)作訊號(hào)，再透過(guò)一無(wú)線傳輸器23傳遞至一運(yùn)算控制模塊22。前述所謂的運(yùn)動(dòng)，為使用者利用佩帶有該慣性感測(cè)模塊20之部位，產(chǎn)生單一動(dòng)作(如左移、右移、翻轉(zhuǎn)、舉手、放手、旋踢、直拳、勾拳、抬腿)或者是復(fù)數(shù)個(gè)動(dòng)作組合(舉手加放手、直拳加勾拳加放手等)。在前述之動(dòng)作進(jìn)行過(guò)程中，該慣性感測(cè)模塊20可以感測(cè)出使用者的因動(dòng)作而產(chǎn)生之加速度、角速度等動(dòng)作參數(shù)，而轉(zhuǎn)換成該動(dòng)作訊號(hào)。該運(yùn)算控制模塊22更包括有一無(wú)線接收器24、儲(chǔ)存單元221以及一控制單元222。該儲(chǔ)存單元221內(nèi)儲(chǔ)存有至少一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息，該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息可以為時(shí)間與加速度的狀態(tài)關(guān)系序列或者是時(shí)間與角速度的狀態(tài)關(guān)系序列等或者是時(shí)間與加速度和角速度的關(guān)系序列。例如預(yù)先設(shè)定一隨時(shí)間作動(dòng)的動(dòng)作，舉手-＞揮手-＞放下，此時(shí)在使用者8進(jìn)行前述的動(dòng)作序列時(shí)，該慣性感測(cè)模塊20即可感測(cè)出動(dòng)作參數(shù)與時(shí)間的關(guān)系，因此使用者8可預(yù)先定義好標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)作序列所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作參數(shù)(加速度或角速度)與時(shí)間的關(guān)系而存在該儲(chǔ)存單元內(nèi)。
該控制單元222與該無(wú)線接收器24以及該儲(chǔ)存單元221作電性連接。該無(wú)線接收器24可接收該動(dòng)作訊號(hào)，并將訊號(hào)傳遞至該控制單元222，該控制單元222可接收該動(dòng)作訊號(hào)以計(jì)算出人體因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的動(dòng)作參數(shù)與時(shí)間的關(guān)系，以形成一輸入動(dòng)作序列，該輸入動(dòng)作序列也是時(shí)間與加速度的狀態(tài)關(guān)系序列或者是時(shí)間與角速度的狀態(tài)關(guān)系序列等。然后該控制單元222可將該輸入動(dòng)作序列與該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息進(jìn)行比對(duì)是否符合，如果符合則發(fā)出一控制訊號(hào)控制一周邊電子裝置21使該周邊電裝置產(chǎn)生動(dòng)作或者是與使用者進(jìn)行互動(dòng)。在本實(shí)施例中，該周邊電子裝置21可為一遠(yuǎn)程控制的電子家電裝置，如電視、冷氣、果汁機(jī)等，或者是一多媒體互動(dòng)裝置，例如虛擬動(dòng)畫、音樂或者是游戲等。
請(qǐng)參閱圖3所示，該圖為本發(fā)明動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法的較佳實(shí)施例流程示意圖。該方法包括有下列步驟，首先以步驟30讓使用者于特定的位置佩帶慣性感測(cè)模塊。然后進(jìn)行步驟31，使用者產(chǎn)生動(dòng)作，然后以步驟32讓該慣性感測(cè)模塊感以20Hz～100Hz(不在此限)的頻率感測(cè)使用者運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生加速度或者是角速度的感測(cè)訊號(hào)。接下來(lái)進(jìn)行步驟33，將所感測(cè)到的訊號(hào)以無(wú)線傳輸傳遞至一運(yùn)算控制模塊。
該運(yùn)算控制模塊在收到訊號(hào)之前，首先會(huì)進(jìn)行步驟34于一儲(chǔ)存單元內(nèi)加載預(yù)設(shè)動(dòng)作信息，其中該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息，為單一動(dòng)作訊號(hào)以及復(fù)數(shù)個(gè)動(dòng)作訊號(hào)的組合，例如該單一動(dòng)作訊號(hào)可為左移、右移、翻轉(zhuǎn)、舉手、放手、旋踢、直拳、勾拳、抬腿等動(dòng)作。該復(fù)數(shù)個(gè)動(dòng)作訊號(hào)的組合可以將前述的動(dòng)作連續(xù)組合，如舉手加放手、直拳加勾拳加放手等，但不在此限。該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息，為控制互動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生反應(yīng)的控制平臺(tái)動(dòng)作。使控制平臺(tái)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的上移、下移、左移、右移或者是旋轉(zhuǎn)，但不在此限等控制平臺(tái)動(dòng)作。
然后以步驟35使該運(yùn)算控制模塊接收該步驟33所傳出的無(wú)線訊號(hào)，然后將其譯碼并傳輸至運(yùn)算控制模塊內(nèi)的控制單元以進(jìn)行訊號(hào)解析處理。解析處理首先進(jìn)行計(jì)算人體參數(shù)的基準(zhǔn)點(diǎn)大小，有了基準(zhǔn)點(diǎn)之后，進(jìn)行步驟36，使該控制單元將接收到的訊號(hào)加以分析，并計(jì)算以產(chǎn)生一輸入動(dòng)作序列。之后，以步驟37將輸入動(dòng)作序列與預(yù)設(shè)動(dòng)作信息進(jìn)行比對(duì)看是否相符。如果不相符則回到步驟35持續(xù)監(jiān)控以及接收該步驟33所傳出的訊號(hào)。如果相符的話，則進(jìn)行步驟38控制周邊電子裝置產(chǎn)生動(dòng)作。
接下來(lái)對(duì)該步驟36、37舉例說(shuō)明，如圖4A以及圖4B所示，其中圖4A為本發(fā)明動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法的較佳實(shí)施例中的預(yù)設(shè)動(dòng)作信息示意圖；圖4B為本發(fā)明動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法的較佳實(shí)施例中的輸入動(dòng)作序列示意圖。在圖4A中，曲線90、91其代表著預(yù)設(shè)動(dòng)作信息中的x、y雙軸加速度與時(shí)間的關(guān)系圖。該曲線大概可以分成五的序列段，第一段、第三段、第四段代表著靜止?fàn)顟B(tài)50、52、53。第二段代表動(dòng)作一51，例如舉手、揮手、扭腰等。第五段為動(dòng)作二54，例如舉手、揮手、扭腰等。
當(dāng)使用者產(chǎn)生動(dòng)作時(shí)候，控制單元分析運(yùn)算出的結(jié)果，會(huì)如圖4B所示，這是一個(gè)將x、y雙軸加速度計(jì)放置在手部所做出的動(dòng)作狀態(tài)而產(chǎn)生的曲線92、93，一開始x軸、y軸加速度隨著時(shí)間的曲線幾乎無(wú)改變地呈現(xiàn)靜止?fàn)顟B(tài)60，接著x軸及y軸加速度曲線92、93產(chǎn)生同相位弦波、且x軸加速度振幅大于y軸加速度振幅三至四倍的動(dòng)作波形，是為動(dòng)作狀態(tài)61代表著動(dòng)作一，接著x、y軸加速度曲線92、93又是隨著時(shí)間幾乎無(wú)改變地呈現(xiàn)靜止?fàn)顟B(tài)62，再來(lái)出現(xiàn)x軸及y軸加速度曲線92、93產(chǎn)生九十度相位差、且x軸加速度振幅與y軸加速度振幅大小相去不遠(yuǎn)的弦波，是為動(dòng)作狀態(tài)63代表著動(dòng)作二，最后x、y軸加速度曲線92、93又是隨著時(shí)間幾乎無(wú)改變地呈現(xiàn)靜止?fàn)顟B(tài)64。因此以上輸入動(dòng)作狀態(tài)序列依序?yàn)殪o止60、動(dòng)作一61、靜止62、動(dòng)作二63、靜止64。上述為步驟36的說(shuō)明。
接著作步驟37的說(shuō)明，將輸入動(dòng)作狀態(tài)序列與預(yù)設(shè)的動(dòng)作狀態(tài)序列做比對(duì)，如圖4C所示，由于預(yù)設(shè)動(dòng)作信息，依序?yàn)殪o止50、動(dòng)作一51、靜止52、靜止53、動(dòng)作二54，可從圖4B發(fā)現(xiàn)比對(duì)相符的動(dòng)作序列狀態(tài)為60、61、62，以及比對(duì)錯(cuò)誤的動(dòng)作序列狀態(tài)為63、64，因此在圖4C中為比對(duì)不符合的狀態(tài)，因此系統(tǒng)會(huì)重新接收下一個(gè)輸入的動(dòng)作狀態(tài)。如果比對(duì)所有的動(dòng)作狀態(tài)與預(yù)設(shè)完全相符，則多媒體或電子裝置將顯示出對(duì)應(yīng)的功能。
除了上述之外，本專利可達(dá)成與周邊電子裝置互動(dòng)的效果，以及密碼鎖定的功能。例如可以對(duì)一電子裝置的啟動(dòng)設(shè)定開啟的預(yù)設(shè)動(dòng)作信息，當(dāng)使用者的輸入動(dòng)作序列與預(yù)設(shè)動(dòng)作信息相符時(shí)，則可以啟動(dòng)該電子裝置。此外，本發(fā)明更提供一種以運(yùn)動(dòng)量來(lái)控制周邊裝置動(dòng)作，該運(yùn)動(dòng)量可為加速度、速度、位移、頻率、時(shí)間及其組成其中之一。該運(yùn)動(dòng)量也可以是利用加速度、速度或頻率與時(shí)間的換算后所得的卡路里消耗值。請(qǐng)參閱圖5A以及圖5B所示，該圖為本發(fā)明動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法的另一較佳實(shí)施例流程示意圖。首先參閱圖5A所示，本發(fā)明的實(shí)施例是以前述的密碼設(shè)定以及運(yùn)動(dòng)量的控制來(lái)做說(shuō)明。在該方法4中使用者以步驟40將慣性感測(cè)模塊置于腰部，接下來(lái)的步驟41至47與前述的步驟31至37相同，在此不做贅述。
當(dāng)使用者的輸入動(dòng)作序列與預(yù)設(shè)動(dòng)作信息相同時(shí)，則以步驟48啟動(dòng)果汁機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，然后，進(jìn)行步驟49來(lái)控制果汁機(jī)的轉(zhuǎn)速。步驟49中控制果汁機(jī)轉(zhuǎn)速的方式為搖擺身體來(lái)模擬搖呼拉圈的動(dòng)作，而此搖呼拉圈的動(dòng)作可對(duì)應(yīng)果汁機(jī)打果汁的速度，此時(shí)我們將運(yùn)動(dòng)量定義成兩個(gè)參數(shù)指標(biāo)，一為搖呼拉圈時(shí)的速度，二為搖呼拉圈時(shí)所持續(xù)的時(shí)間。
如圖5B所示，一開始腰部為靜止不動(dòng)，然后進(jìn)行步驟490持續(xù)以慣性感測(cè)模塊對(duì)腰部的動(dòng)作進(jìn)行感測(cè)，然后進(jìn)行步驟491開始判斷模擬搖呼拉圈的轉(zhuǎn)速，如果速度小于2圈/每秒，則進(jìn)行步驟492，果汁機(jī)打果汁的速度等同于使用者所搖呼拉圈的速度，此速度為果汁機(jī)的最低速。假如搖呼拉圈的轉(zhuǎn)速大于2圈/每秒，則進(jìn)行步驟493，接著判斷此速度下持續(xù)搖呼拉圈的時(shí)間是否大于五分鐘，如果持續(xù)不到5分鐘，則進(jìn)行步驟494，果汁機(jī)打果汁的速度等同于使用者所搖呼拉圈的速度乘上10倍，此速度為果汁機(jī)的中速。但假如使用者搖呼拉圈的轉(zhuǎn)速大于2圈/每秒，且持續(xù)的時(shí)間又大于5分鐘，則進(jìn)行步驟495，果汁機(jī)打果汁的速度為高速運(yùn)轉(zhuǎn)，也在此高速轉(zhuǎn)速下，使用者才有可能使用此果汁機(jī)打果汁來(lái)喝，因此以上便可透過(guò)微慣性感測(cè)模塊偵測(cè)人體的運(yùn)動(dòng)量，來(lái)達(dá)成與周邊裝置互動(dòng)的趣味性與功能性。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能以之限制本發(fā)明范圍。即凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化及修飾，仍將不失本發(fā)明的要義所在，故都應(yīng)視為本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施狀況。
綜合上述，本發(fā)明提供的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)的方法與系統(tǒng)，具有輕巧設(shè)計(jì)有助于攜帶方便、可同時(shí)感測(cè)人體不同位置的動(dòng)作狀態(tài)以及具有以一連串動(dòng)作狀態(tài)序列設(shè)定周邊電子裝置密碼的功能，因此可滿足業(yè)界的需求，進(jìn)而提高該產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其特征在于，其包括有下列步驟提供一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息；以傳感器偵測(cè)人體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；將該傳感器所感測(cè)到的訊號(hào)進(jìn)行訊號(hào)處理以形成一輸入動(dòng)作序列；以及將該輸入動(dòng)作序列與該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息進(jìn)行比對(duì)以產(chǎn)生輸出動(dòng)作序列訊號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其特征在于，該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息為一時(shí)間與角速度的狀態(tài)關(guān)系序列。
3.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其特征在于，該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息為一時(shí)間與加速度的狀態(tài)關(guān)系序列。
4.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其特征在于，其更包括有如果該輸入動(dòng)作序列與該至少一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息一致，則控制一電子裝置產(chǎn)生動(dòng)作的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其特征在于，其更包括有將該傳感器所量測(cè)到的訊號(hào)進(jìn)行訊號(hào)處理以轉(zhuǎn)換成一運(yùn)動(dòng)量來(lái)與一電子裝置進(jìn)行互動(dòng)的步驟，其中該運(yùn)動(dòng)量為加速度、速度、位移、頻率、時(shí)間、消耗的卡路里值及其組成其中之一。
6.如權(quán)利要求4或5所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其特征在于，該電子裝置可選擇為一家用電器裝置以及一多媒體互動(dòng)裝置其中之一。
7.一種動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)系統(tǒng)，包括至少一慣性傳感器，其設(shè)置于人體上以偵測(cè)人體的一動(dòng)作參數(shù)而產(chǎn)生一動(dòng)作訊號(hào)；以及一運(yùn)算控制模塊，其可接收該動(dòng)作訊號(hào)，該運(yùn)算控制模塊具有一儲(chǔ)存單元，其儲(chǔ)存有至少一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息；以及一控制單元，其與該儲(chǔ)存單元作電性連接，該控制單元可接收該動(dòng)作訊號(hào)以計(jì)算出人體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與時(shí)間的關(guān)系，以形成一輸入動(dòng)作序列，該控制單元更可讀取該儲(chǔ)存單元內(nèi)的至少一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息以與該輸入動(dòng)作序列進(jìn)行比對(duì)。
8.如權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息為一時(shí)間與加速度的狀態(tài)關(guān)系序列。
9.如權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息為一時(shí)間與角速度的狀態(tài)關(guān)系序列。
10.如權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，其更包括有一電子裝置，可接收該控制單元所發(fā)出的一控制訊號(hào)以產(chǎn)生動(dòng)作。
11.如權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該控制單元更可將該慣性傳感器所量測(cè)到的訊號(hào)進(jìn)行訊號(hào)處理以轉(zhuǎn)換成一運(yùn)動(dòng)量與一電子裝置進(jìn)行互動(dòng)，其中該運(yùn)動(dòng)量為加速度、速度、位移、頻率、時(shí)間、一消耗的卡路里值及其組成其中之一。
12.如權(quán)利要求10或11所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該電子裝置可選擇為一家用電器裝置以及一多媒體互動(dòng)裝置其中之一。
13.如權(quán)利要求10所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該動(dòng)作訊號(hào)是以無(wú)線傳輸至該運(yùn)算控制模塊。
14.如權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，該動(dòng)作參數(shù)可選擇為一角速度、加速度及其組合其中之一。
15.一種動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其特征在于，其包括有下列步驟預(yù)先于一儲(chǔ)存單元內(nèi)提供至少一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息；于人體上配置有至少一慣性傳感器；人體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)動(dòng)作；以該慣性傳感器偵測(cè)人體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；將該慣性傳感器所感測(cè)到的訊號(hào)進(jìn)行一訊號(hào)處理以形成一輸入動(dòng)作序列；以及將該輸入動(dòng)作序列與該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息進(jìn)行比對(duì)，如果該輸入運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息符合的話，則控制一電子裝置產(chǎn)生動(dòng)作。
16.如權(quán)利要求15所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其特征在于，該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息為一時(shí)間與加速度的狀態(tài)關(guān)系序列。
17.如權(quán)利要求15所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其特征在于，該預(yù)設(shè)動(dòng)作信息為一時(shí)間與角速度的狀態(tài)關(guān)系序列。
18.如權(quán)利要求15所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其特征在于，其更包括有將該慣性傳感器所量測(cè)到的訊號(hào)進(jìn)行訊號(hào)處理以轉(zhuǎn)換成一運(yùn)動(dòng)量而與該電子裝置進(jìn)行互動(dòng)的步驟，該運(yùn)動(dòng)量可為加速度、速度、位移、頻率、時(shí)間、消耗的卡路里值及其組成其中之一。
19.如權(quán)利要求15所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其特征在于，該電子裝置可選擇為一家用電器裝置以及一多媒體互動(dòng)裝置其中之一。
20.如權(quán)利要求15所述的動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)方法，其特征在于，該訊號(hào)處理更包括有下列步驟計(jì)算人體運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)點(diǎn)；以及對(duì)感測(cè)到的訊號(hào)分析人體動(dòng)作狀態(tài)以計(jì)算出該輸入動(dòng)作序列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)動(dòng)作捕捉與周邊裝置互動(dòng)的方法與系統(tǒng)，將至少一微慣性傳感器于人體適當(dāng)位置，隨著人體的動(dòng)作，該至少一微慣性傳感器可感測(cè)人體隨時(shí)間做出的連續(xù)動(dòng)作的相關(guān)參數(shù)，如角速度或加速度。然后，將這些動(dòng)作參數(shù)透過(guò)算法加以分析轉(zhuǎn)變成隨時(shí)間變化的一輸入動(dòng)作序列。接著將該輸入動(dòng)作序列與事先預(yù)定好的一預(yù)設(shè)動(dòng)作信息進(jìn)行比對(duì)。最后，以比對(duì)的結(jié)果來(lái)進(jìn)行開啟或觸發(fā)或控制周邊電子裝置產(chǎn)生動(dòng)作。此外，本發(fā)明也提出將所感測(cè)到的動(dòng)作參數(shù)與時(shí)間進(jìn)行運(yùn)算而形成一運(yùn)動(dòng)量并藉由該運(yùn)動(dòng)量的大小與周邊電子裝置進(jìn)行互動(dòng)。
文檔編號(hào)G06F3/00GK1996205SQ200610000409
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月5日
發(fā)明者呂英閣, 連智偉, 蔡明杰, 劉順男 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院