本實用新型是有關(guān)動作分析(motion analysis)，特別是關(guān)于一種基于影像以決定及分析主體(subject)的動作的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

動作分析是生物力學(xué)(biomechanics)的一個重要學(xué)科，其相關(guān)于各種應(yīng)用，例如平衡評估、力感測的測量、運動科學(xué)訓(xùn)練、物理治療分析與健身設(shè)備操作等。動作分析一般是基于影像來執(zhí)行，當(dāng)主體(例如人類)進(jìn)行特定動作時，系統(tǒng)會對主體擷取系列影像。根據(jù)該系列影像，系統(tǒng)決定主體在特定時間的各個身體肢段(segment)的位置。根據(jù)該些位置信息，系統(tǒng)即可決定主體在該時間的動作或/且姿勢(posture)。

目前技術(shù)提供許多方法以執(zhí)行基于影像的動作分析。其中一種動作分析的方法是追蹤主體的標(biāo)志器(marker)所發(fā)射信號。例如，主體穿戴配備有標(biāo)志器的衣服。標(biāo)志器可為被動式反射器(例如VICON^TM系統(tǒng))，或者為可見光、紅外光的主動式發(fā)射器(例如PhaseSpace^TM系統(tǒng))。當(dāng)主體移動時，系統(tǒng)使用多個相機從不同角度擷取該些標(biāo)志器的系列影像。根據(jù)該系列影像以及相機與主體的相對位置，系統(tǒng)追蹤該系列影像當(dāng)中標(biāo)志器所反射影像的動作，用以決定主體的動作。

另一種動作分析的方法是投射標(biāo)志圖樣(pattern)在主體上，再根據(jù)反射圖樣的影像以追蹤主體的動作。例如，微軟(Microsoft)的Kinect^TM系統(tǒng)投射紅外光圖樣于主體，再得到主體反射的紅外光圖樣的系列影像。根據(jù)反射的紅外光圖樣的系列影像，系統(tǒng)產(chǎn)生主體的深度影像。系統(tǒng)將部分深度影像映像(map)至主體的一或多個身體部位，再追蹤該系列影像當(dāng)中相應(yīng)的部分深度影像的動作。根據(jù)所追蹤的部分深度影像(及相應(yīng)的身體部位)的動作，系統(tǒng)即可決定主體的動作。

上述兩種動作分析的方法都具有缺點。對于VICON^TM系統(tǒng)而言，主體必須穿戴配備有光發(fā)射器的衣服，且需要使用多個相機以追蹤標(biāo)志器在三度空間的動作。這些硬件要求限制了VICON^TM系統(tǒng)的應(yīng)用場合。例如，VICON^TM系統(tǒng)一般不適用于家庭或有限空間的場合。

另一方面，Kinect^TM系統(tǒng)對于硬件的要求較少(例如僅需紅外光發(fā)射器及深度相機)，且適用于有限空間的場合(例如家庭)。然而，Kinect^TM系統(tǒng)的動作分析的準(zhǔn)確度極為有限，因此不適用于高準(zhǔn)確度的動作分析的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種基于影像的動作分析系統(tǒng)與方法，適用于有限空間的場合高準(zhǔn)確度的動作分析。

本實用新型解決其技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。

一種使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含：存儲器，儲存一組指令；及處理硬件，執(zhí)行該組指令，其包含：接收主體在第一姿勢的第一影像；根據(jù)該第一影像以決定第一對關(guān)節(jié)的第一位置；根據(jù)該第一位置以決定該第一對關(guān)節(jié)相關(guān)的第一身體肢段的第一身體肢段長度；接收該主體在第二姿勢的第二影像；根據(jù)該第二影像以決定第二對關(guān)節(jié)的第二位置；根據(jù)該第二位置以決定該第二對關(guān)節(jié)相關(guān)的第二身體肢段的第二身體肢段長度；根據(jù)該第一身體肢段長度與該第二身體肢段長度的關(guān)系以決定該第一對關(guān)節(jié)與該第二對關(guān)節(jié)是否相應(yīng)至該主體的同一對關(guān)節(jié)；如果該第一對關(guān)節(jié)與該第二對關(guān)節(jié)相應(yīng)至該主體的同一對關(guān)節(jié)，則根據(jù)該第二位置以決定該主體的姿勢信息；及提供該主體的姿勢信息的相關(guān)指示。

本實用新型解決其技術(shù)問題還可以采用以下技術(shù)措施來實現(xiàn)。

上述的使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，其中決定該第一對關(guān)節(jié)與該第二對關(guān)節(jié)是否相應(yīng)至該主體的同一對關(guān)節(jié)的步驟包含：該處理硬件執(zhí)行該組指令，根據(jù)優(yōu)化算法以降低該第一身體肢段長度與該第二身體肢段長度之間的差異。

上述的使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，其中該優(yōu)化算法包含至少以下之一：序列二次規(guī)劃法及牛頓法。

上述的使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，其中決定該第一對關(guān)節(jié)與該第二對關(guān)節(jié)是否相應(yīng)至該主體的同一對關(guān)節(jié)的步驟包含該處理硬件執(zhí)行該組指令，其包含：根據(jù)該第二影像以決定第三對關(guān)節(jié)，其包含該第二對關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)；決定該第三對關(guān)節(jié)相關(guān)的第三身體肢段；及決定該第二身體肢段與該第三身體肢段之間的角度；其中，如果該角度小于臨界值，則該第一對關(guān)節(jié)與該第二對關(guān)節(jié)相應(yīng)至該主體的同一對關(guān)節(jié)。

上述的使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，其中該主體的姿勢信息包含該主體的質(zhì)量中心的估計位置。

上述的使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，其中決定該主體的姿勢信息的步驟包含該處理硬件執(zhí)行該組指令，其包含：根據(jù)該第二影像與該主體的多個身體肢段的肢段密度以決定該主體的估計質(zhì)量中心。

上述的使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，其中該主體的姿勢信息包含至少以下之一：目前姿勢、目前平衡狀態(tài)及預(yù)測平衡狀態(tài)。

上述的使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，其中決定該主體的姿勢信息的步驟包含：該處理硬件執(zhí)行該組指令，根據(jù)該第二位置以決定該第二身體肢段的位置與方向的至少其中之一。

上述的使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，其中該差異包含加權(quán)差異。

上述的使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，其中該第二影像包含在第二影像組，其包含該主體在不同時間的二或多張個別影像。

上述的使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，其中該第一位置與該第二位置的至少其中之一是根據(jù)以下來決定：用以識別該主體的身體肢段與關(guān)節(jié)的至少其中之一的標(biāo)志器的位置信息。

上述的使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，其中該主體的姿勢信息包含至少以下之一：該主體的動作方向及該主體的動作速度。

上述的使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，其中該主體的姿勢信息用以決定訓(xùn)練效率。

上述的使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，當(dāng)該主體運動時，其中該指示表示至少以下之一是否位于適當(dāng)范圍內(nèi)：動作、姿勢、重心、該主體的身體肢段的目前或相對角度、負(fù)載、速度、靜態(tài)平衡、動態(tài)平衡及期間。

藉由本實用新型的實施，至少可以達(dá)到下列進(jìn)步功效：

在決定了第二影像的關(guān)節(jié)，動作分析系統(tǒng)將第一影像所決定的主體的一對關(guān)節(jié)與第二影像所決定的一對關(guān)節(jié)予以關(guān)連起來。將不同影像的關(guān)節(jié)予以關(guān)連，系統(tǒng)即可追蹤關(guān)節(jié)影像所顯示的關(guān)節(jié)動作。根據(jù)不同影像的關(guān)節(jié)之間的映像關(guān)系，動作分析系統(tǒng)可追蹤身體肢段的動作(或位置改變或/且方向)。

以上的一般描述與底下的細(xì)節(jié)描述僅作為例示與說明之用，并非用以限縮本實用新型實施例。

附圖說明

附圖構(gòu)成本說明書的一部分，其與文字說明共同闡述本實用新型實施例。附圖包含：

圖1是本實用新型實施例基于影像的動作分析的系統(tǒng)示意圖。

圖2A至圖2D是本實用新型實施例圖1的系統(tǒng)在進(jìn)行動作分析時所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的示意圖。

圖3是本實用新型實施例基于影像的動作分析系統(tǒng)的方框圖。

圖4是本實用新型實施例基于影像的動作分析系統(tǒng)的應(yīng)用的示意圖。

圖5A與圖5B是本實用新型實施例的方法的流程圖。

【主要組件符號說明】

100：系統(tǒng) 101：主體

102：影像捕獲設(shè)備 104：動作分析系統(tǒng)

106：顯示器 108：輸入設(shè)備

202：影像 204：肩關(guān)節(jié)

206：肘關(guān)節(jié) 207：腕關(guān)節(jié)

208：髖關(guān)節(jié) 210：膝關(guān)節(jié)

212：踝關(guān)節(jié) 214：上臂肢段

215：下臂肢段 220：表格

230：表格 242：影像

243：上臂肢段 244：肩關(guān)節(jié)

245：下臂肢段 246：肘關(guān)節(jié)

247：腕關(guān)節(jié) 248：內(nèi)角

260：表格 270：表格

300：系統(tǒng) 310：處理硬件

320：存儲硬件 330：接口硬件

350：應(yīng)用程序 352：校準(zhǔn)模塊

354：關(guān)節(jié)位置追蹤模塊 356：輸出決定模塊

400：跑步機 401：主體

402：輸出單元 500：方法

S502：接收主體在第一姿勢的第一影像

S504：根據(jù)第一影像以決定第一對關(guān)節(jié)相關(guān)的第一數(shù)據(jù)組

S506：根據(jù)第一數(shù)據(jù)組以決定第一對關(guān)節(jié)的第一位置及第一對關(guān)節(jié)相關(guān)的第一身體肢段的第一身體肢段長度

S508：接收主體在第二姿勢的第二影像

S510：根據(jù)第二影像以決定第二對關(guān)節(jié)相關(guān)的第二數(shù)據(jù)組

S512：根據(jù)第二數(shù)據(jù)組以決定第二對關(guān)節(jié)的第二位置及第二對關(guān)節(jié)相關(guān)的第二身體肢段的第二身體肢段長度

S514：決定第二身體肢段長度是否符合一或多個第一預(yù)設(shè)準(zhǔn)則

S516：根據(jù)第二位置以決定主體的姿勢或平衡狀態(tài)

S518：更新第二位置的決定

S520：決定更新后的第二身體肢段長度是否符合一或多個第二預(yù)設(shè)準(zhǔn)則

S522：更新第二身體肢段長度的決定

S524：根據(jù)身體肢段的位置與方向以決定主體的一或多個身體肢段相關(guān)的質(zhì)量中心位置

S526：根據(jù)質(zhì)量中心位置以決定輸出裝置的輸出

具體實施方式

以下揭示本實用新型實施例，其例示于附圖。所有附圖當(dāng)中的相同或類似組件則使用相同的組件符號來表示。

以下的說明及附圖構(gòu)成本說明書的一部份，用以闡述本實用新型實施例的目的、特征及特色，操作方法及結(jié)構(gòu)的相關(guān)組件的功能，組件的結(jié)合及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效用。附圖僅作為例示之用，并非用以限定本實用新型。說明書及權(quán)利要求書當(dāng)中的單數(shù)形式也涵蓋了復(fù)數(shù)情形，除非另有說明。

本實用新型實施例提供一種使用主體的影像以決定主體的姿勢相關(guān)信息的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含：存儲器，儲存一組指令；及處理硬件，執(zhí)行該組指令，其包含：接收主體在第一姿勢的第一影像；根據(jù)第一影像以決定第一對關(guān)節(jié)的第一位置；根據(jù)第一位置以決定第一對關(guān)節(jié)相關(guān)的第一身體肢段的第一身體肢段長度；接收主體于第二姿勢的第二影像；根據(jù)第二影像以決定第二對關(guān)節(jié)的第二位置；根據(jù)第二位置以決定第二對關(guān)節(jié)相關(guān)的第二身體肢段的第二身體肢段長度；根據(jù)第一身體肢段長度與第二身體肢段長度的關(guān)系以決定第一對關(guān)節(jié)與第二對關(guān)節(jié)是否相應(yīng)至主體的同一對關(guān)節(jié)；如果第一對關(guān)節(jié)與第二對關(guān)節(jié)相應(yīng)至主體的同一對關(guān)節(jié)，則根據(jù)第二位置以決定主體的姿勢信息；及提供主體的姿勢信息的相關(guān)指示。

根據(jù)本實用新型實施例，系統(tǒng)可根據(jù)主體在第一姿勢的第一影像，以識別至少一個身體肢段相關(guān)的至少二個關(guān)節(jié)的第一位置及至少一個身體肢段的身體肢段長度。系統(tǒng)還可根據(jù)主體的第二影像，以識別基于該身體肢段長度的至少二個關(guān)節(jié)的第二位置。系統(tǒng)接著根據(jù)該至少二個關(guān)節(jié)的第二位置以決定主體的第二姿勢。在決定身體肢段相關(guān)的關(guān)節(jié)的新位置時，系統(tǒng)至少考慮默認(rèn)身體肢段長度，因而得以改善主體改變姿勢時的關(guān)節(jié)位置追蹤的準(zhǔn)確度，且能改善決定主體新姿勢的準(zhǔn)確度。

圖1例示本實用新型實施例基于影像的動作分析的系統(tǒng)100。如圖1所示，系統(tǒng)100包含影像捕獲設(shè)備102與動作分析系統(tǒng)104。系統(tǒng)100還可包含顯示器106與輸入設(shè)備108。系統(tǒng)100可用以擷取主體101的一或多個影像，再執(zhí)行基于主體101的影像的動作分析。

在一些實施例中，影像捕獲設(shè)備102包含一或多個相機，用以擷取主體101的一或多個影像。相機可包含紅-綠-藍(lán)(RGB)相機、紅外光(IR)相機、深度(time-of-flight,TOF)相機等，用以擷取來自主體101的反射信號(例如可見光、紅外光或其他信號)以產(chǎn)生主體101的影像。如果影像捕獲設(shè)備102包含紅外光相機或深度相機，則影像捕獲設(shè)備102還包含信號發(fā)射裝置(例如紅外光發(fā)射器、射頻發(fā)射器等)，用以投射信號至主體101以產(chǎn)生反射信號。紅外光相機與深度相機可提供主體101的三度位置信息。此外，主體101可穿戴配備有一或多個信號發(fā)射器的衣服，且相機可擷取來至信號發(fā)射器的發(fā)射信號，形成影像的一部份。

根據(jù)影像捕獲設(shè)備102所擷取的影像數(shù)據(jù)，動作分析系統(tǒng)104可決定主體101在特定時間的動作或至少決定其姿勢。在決定姿勢時，動作分析系統(tǒng)104根據(jù)影像數(shù)據(jù)以決定主體101的一或多個身體肢段的位置(例如中間點)及身體肢段的方向。系統(tǒng)根據(jù)身體肢段的方向以決定主體101的姿勢。

在一些實施例中，動作分析系統(tǒng)104根據(jù)影像數(shù)據(jù)，首先識別一或多個關(guān)節(jié)及其位置，據(jù)以決定身體肢段的位置。圖2A至圖2D例示系統(tǒng)100在進(jìn)行動作分析時所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。圖2A顯示影像202當(dāng)中主體101的輪廓。影像捕獲設(shè)備102擷取主體101在第一姿勢(例如站姿)的影像202。根據(jù)影像202(或含有影像202的一組影像)，動作分析系統(tǒng)104可識別主體101的一些關(guān)節(jié)，包含肩關(guān)節(jié)204、肘關(guān)節(jié)206、腕關(guān)節(jié)207、髖關(guān)節(jié)208、膝關(guān)節(jié)210與踝關(guān)節(jié)212。一對關(guān)節(jié)可相關(guān)于身體肢段。例如，肩關(guān)節(jié)204與肘關(guān)節(jié)206相關(guān)于上臂肢段214，且肩關(guān)節(jié)204與肘關(guān)節(jié)206相關(guān)于下臂肢段215。

動作分析系統(tǒng)104可使用各種方式，根據(jù)影像202以識別關(guān)節(jié)。例如，動作分析系統(tǒng)104可將影像202的一部份與包含有已知關(guān)節(jié)影像的數(shù)據(jù)庫作比較，以決定影像202的該部份是否對應(yīng)至關(guān)節(jié)。已知關(guān)節(jié)影像可包含反射自關(guān)節(jié)的信號(例如紅外光、可見光等)的特定圖樣所代表的資料。已知關(guān)節(jié)影像還可包含覆蓋關(guān)節(jié)的衣服的信號發(fā)射器所發(fā)射信號的特定圖樣所代表的資料。如果影像捕獲設(shè)備102同時擷取紅-綠-藍(lán)(RGB)影像與紅外光(或深度(TOF))影像，則動作分析系統(tǒng)104可對準(zhǔn)紅-綠-藍(lán)(RGB)影像與紅外光影像，并從紅-綠-藍(lán)(RGB)影像偵測得到特定特征以達(dá)成關(guān)節(jié)的識別。

當(dāng)決定了紅外光影像的一部分包含有關(guān)節(jié)影像，動作分析系統(tǒng)104接著決定關(guān)節(jié)的三維位置。例如，動作分析系統(tǒng)104根據(jù)關(guān)節(jié)影像相對于紅外光影像邊界的位置，決定關(guān)節(jié)在二維平面(例如由互相垂直的x軸與y軸所定義)的坐標(biāo)。再者，如果紅外光影像包含深度影像，動作分析系統(tǒng)104也可根據(jù)深度影像所提供的深度信息，決定三維(例如z軸垂直于x軸與y軸)坐標(biāo)。

當(dāng)決定了影像202的關(guān)節(jié)，且決定了關(guān)節(jié)的三維位置，動作分析系統(tǒng)104可決定被識別的一對關(guān)節(jié)所定義的一或多個身體肢段。身體肢段的識別可根據(jù)一對關(guān)節(jié)之間的距離，并將該距離與臨界值作比較。臨界值的設(shè)定可根據(jù)平均肢段長度(例如平均手臂長度、腿肢段長度等)，且根據(jù)關(guān)節(jié)的位置。如果距離超過臨界值，動作分析系統(tǒng)104即決定該對關(guān)節(jié)不相關(guān)于同一身體肢段，而是分別相關(guān)于不同的身體肢段。如圖所示，動作分析系統(tǒng)104決定肩關(guān)節(jié)204與髖關(guān)節(jié)208的距離超過平均手臂肢段長度，因此決定肩關(guān)節(jié)204與髖關(guān)節(jié)208不相關(guān)于同一身體肢段，而是分別相關(guān)于不同的身體肢段。

當(dāng)識別了關(guān)節(jié)及相關(guān)身體肢段，動作分析系統(tǒng)104還可決定身體肢段的位置與方向。身體肢段的位置可由相關(guān)的一對關(guān)節(jié)的中間點來表示。再者，身體肢段的方向可由該對關(guān)節(jié)的相對位置所決定的方向向量來表示。例如，假設(shè)一對關(guān)節(jié)的三維坐標(biāo)為(x₁,y₁,z₁)與(x₂,y₂,z₂)，相關(guān)于該對關(guān)節(jié)的身體肢段的中間點的三維坐標(biāo)可由下式?jīng)Q定：

再者，身體肢段的方向可用以下的方向向量來表示：

其中為單位向量，每一個單位向量相關(guān)于空間的預(yù)設(shè)方向。例如，單位向量互相垂直，且每一個單位向量對應(yīng)至三維空間的一個維度。例如，對應(yīng)至x軸，對應(yīng)至y軸，且對應(yīng)至z軸。

圖2C的表格220例示關(guān)節(jié)位置，每一個位置相關(guān)于關(guān)節(jié)識別符。例如，對于所示的第一影像，關(guān)節(jié)A、B、C的三維坐標(biāo)分別為(0.6,0.6,0.6),(0.8,0.8,0.8),(1.0,0.9,0.9)。此外，圖2C的表格230例示身體肢段長度、位置(中間點)及相關(guān)于關(guān)節(jié)A、B、C的身體肢段的方向。例如，相關(guān)于關(guān)節(jié)A、B的身體肢段A-B的身體肢段長度為0.34，中間點坐標(biāo)為(0.7,0.7,0.7)，且方向向量為該些數(shù)據(jù)可儲存于動作分析系統(tǒng)104所耦接的數(shù)據(jù)庫(未顯示于圖1)。

在一些實施例中，表格220與230的數(shù)據(jù)可由一組第一影像來產(chǎn)生。例如，動作分析系統(tǒng)104接收主體101于第一姿勢的一組第一影像，據(jù)以決定關(guān)節(jié)A、B、C的位置，身體肢段長度、位置，及身體肢段A-B、B-C的方向。動作分析系統(tǒng)104還可決定第一影像的關(guān)節(jié)位置、身體肢段長度及方向的平均值。

除了擷取主體101在第一姿勢的影像202，影像捕獲設(shè)備102還可擷取主體101在第二姿勢的第二影像(或一組第二影像)。第二影像的擷取可早于或晚于第一影像。圖2B顯示影像242當(dāng)中主體101在第二姿勢(例如跑姿)的輪廓。動作分析系統(tǒng)104根據(jù)影像242(或包含影像242的一組影像)以決定主體101的第二姿勢。藉由識別影像242當(dāng)中的關(guān)節(jié)及相關(guān)身體肢段的位置，且決定身體肢段的相對方向，即可決定第二姿勢。動作分析系統(tǒng)104根據(jù)前述技術(shù)(例如比較部分影像242與關(guān)節(jié)相關(guān)影像的數(shù)據(jù)庫)以識別第二影像的關(guān)節(jié)，并根據(jù)影像數(shù)據(jù)以決定關(guān)節(jié)的三維位置。根據(jù)上述關(guān)節(jié)的三維位置，可計算得到相關(guān)于該些關(guān)節(jié)的身體肢段長度及其中間點位置與方向。

圖2D的表格260例示關(guān)節(jié)位置，每一個位置相關(guān)于關(guān)節(jié)識別符。例如，對于所示的第二影像，關(guān)節(jié)D、E、F的三維坐標(biāo)分別為(0.7,0.7,0.7),(0.9,0.5,0.5),(1.1,0.6,0.6)。此外，圖2D的表格270例示身體肢段長度、位置(中間點)及相關(guān)于關(guān)節(jié)D、E、F的身體肢段的方向。例如，相關(guān)于關(guān)節(jié)D、E的身體肢段D-E的身體肢段長度為0.34，中間點坐標(biāo)為(0.8,0.6,0.6)，且方向向量為該些數(shù)據(jù)可儲存于動作分析系統(tǒng)104所耦接的數(shù)據(jù)庫(未顯示于圖1)。

在決定了第二影像的關(guān)節(jié)，動作分析系統(tǒng)104將第一影像所決定的主體101的一對關(guān)節(jié)與第二影像所決定的一對關(guān)節(jié)予以關(guān)連起來。將不同影像的關(guān)節(jié)予以關(guān)連，系統(tǒng)即可追蹤關(guān)節(jié)影像所顯示的關(guān)節(jié)動作。

將不同影像(例如影像202與242)所識別的關(guān)節(jié)予以關(guān)連的方法之一系決定影像242的一對關(guān)節(jié)的距離，再將該距離與影像202所決定的身體肢段長度作比較。由于多張影像所識別的相應(yīng)關(guān)節(jié)對系代表同一關(guān)節(jié)對，且相關(guān)于相同的身體肢段，因此代表身體肢段長度的關(guān)節(jié)對的距離必須相同(或?qū)嵸|(zhì)相同)于身體肢段長度。在一實施例中，如果兩者相差5％至30％即視為實質(zhì)相同。然而，此范圍可根據(jù)各種考慮(例如所需準(zhǔn)確度、影像質(zhì)量、數(shù)據(jù)妥善度、設(shè)計選擇度等)而改變。

舉例而言，動作分析系統(tǒng)104可決定影像242的肩關(guān)節(jié)244是否相應(yīng)于影像202的肩關(guān)節(jié)204，以及影像242的肘關(guān)節(jié)246是否相應(yīng)于影像202的肘關(guān)節(jié)206。動作分析系統(tǒng)104可選擇關(guān)節(jié)244與關(guān)節(jié)204(或關(guān)節(jié)246與關(guān)節(jié)206)，根據(jù)該些關(guān)節(jié)是否位于身體的同一側(cè)以決定該些關(guān)節(jié)是否代表相同關(guān)節(jié)。動作分析系統(tǒng)104可決定上臂肢段243的長度(例如根據(jù)肩關(guān)節(jié)244與肘關(guān)節(jié)246之間的距離)，并將該距離與影像202的上臂肢段214的長度作比較，以決定差異。動作分析系統(tǒng)104根據(jù)差異(例如差值的平方、差值的絕對值等)以決定一個值。如果該值小于臨界差值，動作分析系統(tǒng)104即可決定影像242的肩關(guān)節(jié)244相應(yīng)于影像202的肩關(guān)節(jié)204，且影像242的肘關(guān)節(jié)246相應(yīng)于影像202的肘關(guān)節(jié)206。

在一些實施例中，當(dāng)決定二對關(guān)節(jié)是否相應(yīng)于主體101的同一對關(guān)節(jié)時，動作分析系統(tǒng)104還可考慮其他的關(guān)節(jié)(及相關(guān)的身體肢段長度)。例如，動作分析系統(tǒng)104可決定一組相應(yīng)關(guān)節(jié)對，并將第二影像(例如影像242)所決定的身體肢段長度與第一影像(例如影像202)所決定的身體肢段長度的差值予以最小化，如下所示：

其中，SL_i代表第二影像所決定的身體肢段長度，SL_i^*代表第一影像所決定的身體肢段長度，且函數(shù)f(SL_i)產(chǎn)生SL_i和SL_i^*差值的平方。動作分析系統(tǒng)104使用優(yōu)化算法，例如序列二次規(guī)劃法(sequential quadratic programming,SQP)、牛頓法(Newton method)或其他算法，以決定第一影像的關(guān)節(jié)與第二影像的關(guān)節(jié)之間的映像，用以最小化f(SL_i)，且將不同影像所決定的相應(yīng)身體肢段的差異予以最小化。在一例子中，系統(tǒng)決定一組相應(yīng)關(guān)節(jié)對，并將以下的加總函數(shù)的輸出值予以最小化：

在一些實施例中，加總函數(shù)的每一項(SL_i-SL_i^*)²也可予以加權(quán)(weight)。

在一些實施例中，在決定影像之間關(guān)節(jié)的映像時，動作分析系統(tǒng)104也可考慮其他因素。例如，對于關(guān)節(jié)的某一特定映像，動作分析系統(tǒng)104可決定關(guān)節(jié)相關(guān)的身體肢段形成的特定角度。如果該角度超過已知關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)所決定的臨界角度，動作分析系統(tǒng)104即決定該映像為無效。如圖所示，假設(shè)根據(jù)特定的關(guān)節(jié)映像，動作分析系統(tǒng)104決定影像242的上臂肢段243與下臂肢段245形成內(nèi)角248。如果內(nèi)角248超過肘關(guān)節(jié)所允許的最大角度180度，動作分析系統(tǒng)104即決定影像242的上臂肢段243并非真正的上臂肢段，或/且下臂肢段245并非真正的下臂肢段。因此，動作分析系統(tǒng)104可將影像242的上臂肢段243與下臂肢段245的特定映射予以舍棄。動作分析系統(tǒng)104在后續(xù)分析時，可選擇不同的映射。

根據(jù)不同影像的關(guān)節(jié)之間的映像關(guān)系，動作分析系統(tǒng)104可追蹤身體肢段的動作(或位置改變或/且方向)。例如，參閱圖2C及圖2D，動作分析系統(tǒng)104可決定圖2D的身體肢段D-E相關(guān)于圖2C的身體肢段A-B，且圖2D的身體肢段E-F相關(guān)于圖2C的身體肢段B-C。因此，動作分析系統(tǒng)104可決定表格270的中間點與方向信息反映出主體101的左上臂肢段與下臂肢段。

根據(jù)本實用新型實施例，在決定身體肢段相關(guān)關(guān)節(jié)的新位置時，由于系統(tǒng)至少考慮預(yù)先決定的身體肢段長度，當(dāng)主體101改變姿勢時，所追蹤的關(guān)節(jié)位置的準(zhǔn)確度以及決定主體101的新姿勢的準(zhǔn)確度因而得以改善。如前所述，主體101的動作追蹤可適用于許多的應(yīng)用當(dāng)中。該些應(yīng)用可包含平衡評估、力感測的測量、運動科學(xué)訓(xùn)練、物理治療分析與健身設(shè)備操作等。較準(zhǔn)確的動作追蹤可改善該些應(yīng)用的效率，也可增進(jìn)使用者的體驗。

圖3例示圖1的動作分析系統(tǒng)104的系統(tǒng)300。系統(tǒng)300可包含處理硬件310、存儲硬件320及接口硬件330。

處理硬件310可包含一或多個已知處理裝置，例如微處理器、微控制器等，其可程序化以執(zhí)行一組指令。存儲硬件320可包含一或多個儲存裝置，用以儲存處理硬件310所使用的指令，以執(zhí)行本實用新型實施例的相關(guān)功能。例如，存儲硬件320可儲存軟件指令(例如應(yīng)用程序350)，其可由處理硬件310來執(zhí)行以進(jìn)行操作。本實用新型實施例不限定于執(zhí)行專門工作的個別程序或計算機。

接口硬件330可包含輸出入裝置。例如，輸出入裝置可包含輸出裝置，例如顯示器、揚聲器等，而輸入設(shè)備可包含相機、鍵盤等。接口硬件330還可包含網(wǎng)絡(luò)接口，其可包含各種協(xié)議(例如無線局域網(wǎng)絡(luò)(Wi-Fi)、藍(lán)牙移動電話連接等)的無線連接接口、有線連接(例如以太網(wǎng)絡(luò)(Ethernet)等)。接口硬件330的網(wǎng)絡(luò)接口根據(jù)動作分析的結(jié)果，使得系統(tǒng)300可控制其他裝置(例如包含相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接口的健身設(shè)備)的操作。

系統(tǒng)300可執(zhí)行應(yīng)用程序350的軟件程序，其包含一或多個軟件模塊，用以提供本說明書所述的各種功能。如圖3所示，應(yīng)用程序350包含校準(zhǔn)模塊352、關(guān)節(jié)位置追蹤模塊354及輸出決定模塊356。

校準(zhǔn)模塊352接收主體101在第一姿勢的第一影像(例如圖2A的影像202或一組第一影像)，并藉由比較部分第一影像與已知關(guān)節(jié)影像，以識別第一影像的一組關(guān)節(jié)。第一影像可由紅外光相機、深度(TOF)相機等獲得，且可包含深度信息。當(dāng)識別了第一影像的關(guān)節(jié)，校準(zhǔn)模塊352根據(jù)深度信息與第一影像的關(guān)節(jié)位置，以決定關(guān)節(jié)的三維坐標(biāo)。校準(zhǔn)模塊352還可根據(jù)關(guān)節(jié)位置以決定一組身體肢段，每一個身體肢段相關(guān)于一對關(guān)節(jié)。校準(zhǔn)模塊352還可決定一組身體肢段的位置(例如身體肢段的中間點)，及身體肢段長度。如前所述，第一影像所決定的關(guān)節(jié)位置與身體肢段長度可作為參考，用以改善關(guān)節(jié)位置的追蹤改變的準(zhǔn)確度，藉此應(yīng)用程序350可決定身體姿勢。

關(guān)節(jié)位置追蹤模塊354接收第二影像(例如影像242或一組第二影像)并追蹤第二影像的關(guān)節(jié)動作。關(guān)節(jié)位置追蹤模塊354可識別第二影像的關(guān)節(jié)(例如藉由比較部分第二影像與已知關(guān)節(jié)影像，或一組第二影像)，并決定第二影像的關(guān)節(jié)的三維坐標(biāo)。關(guān)節(jié)位置追蹤模塊354可決定第二影像所識別的關(guān)節(jié)與(校準(zhǔn)模塊352所識別的)第一影像的關(guān)節(jié)之間的映像關(guān)系，以追蹤關(guān)節(jié)的動作。

如前所述，在決定映像關(guān)系時，決定第一影像的第一對關(guān)節(jié)相關(guān)的第一身體肢段長度，并比較第一身體肢段長度與第二影像的第二對關(guān)節(jié)相關(guān)的第二身體肢段長度，以產(chǎn)生差異。如果差異(或根據(jù)差異所產(chǎn)生的值)小于差異臨界值，則第一對關(guān)節(jié)與第二對關(guān)節(jié)系代表同一對關(guān)節(jié)。在一些實施例中，在決定映像時，可根據(jù)優(yōu)化算法，例如序列二次規(guī)劃法(SQP)、牛頓法或其他算法，用以將不同關(guān)節(jié)對相關(guān)的身體肢段長度的差異予以最小化。根據(jù)關(guān)節(jié)的映像，關(guān)節(jié)位置追蹤模塊354還可追蹤關(guān)節(jié)相關(guān)的身體肢段的位置與方向，據(jù)以決定主體101的身體姿勢。

輸出決定模塊356根據(jù)關(guān)節(jié)位置追蹤模塊354所決定的身體肢段位置與方向，以產(chǎn)生額外信息?？筛鶕?jù)特定應(yīng)用以產(chǎn)生額外信息。例如，輸出決定模塊356可針對至少一部分身體肢段以決定質(zhì)量中心位置。身體肢段的質(zhì)量中心位置可根據(jù)身體肢段的質(zhì)量平均分布與身體肢段的位置來決定。在一實施例中，如果手臂肢段的質(zhì)量密度為平均分布，則輸出決定模塊356即決定手臂肢段的中間點為手臂肢段的質(zhì)量中心。藉此，系統(tǒng)即可決定質(zhì)量中心的位置。

質(zhì)量中心位置信息可用于各種的應(yīng)用。在一實施例中，當(dāng)具特定姿勢的用戶位于影像捕獲設(shè)備(例如圖1的影像捕獲設(shè)備102)前，質(zhì)量中心位置信息可用以執(zhí)行平衡評估。系統(tǒng)可根據(jù)影像捕獲設(shè)備所擷取的影像，以追蹤該用戶的一或多個身體肢段相關(guān)的質(zhì)量中心位置的改變(及其范圍)，以評估該使用者在一段期間維持特定姿勢的能力。根據(jù)評估結(jié)果，系統(tǒng)即可執(zhí)行平衡評估。評估還可包含其他因素，例如使用者的年齡、使用者站立的表面狀態(tài)(例如為堅固表面或軟質(zhì)表面)、使用者的身體狀態(tài)(例如使用者是否目視地面)。

在另一實施例中，用戶位在像捕獲設(shè)備前維持一組靜態(tài)姿勢(例如雙腳站立、單腳站立、前后腳站立)，質(zhì)量中心位置信息可用以執(zhí)行平衡錯誤評分系統(tǒng)(balance error scoring system,BESS)以進(jìn)行震蕩評估(concussion assessment)。系統(tǒng)將影像捕獲設(shè)備所擷取影像的質(zhì)量中心位置與一組參考位置作比較，以決定是否有任何偏離及其偏離范圍。偏離可表示頭部受傷對于靜態(tài)姿勢保持能力的影響，且系統(tǒng)可根據(jù)比較結(jié)果以提供平衡錯誤評分系統(tǒng)(BESS)評估。評估還可包含其他因素，例如使用者的年齡、使用者站立的表面狀態(tài)(例如為堅固表面或軟質(zhì)表面)、使用者的身體狀態(tài)(例如使用者是否目視地面)。

在另一實施例中，用戶在影像捕獲設(shè)備前作動作，質(zhì)量中心位置信息可用以執(zhí)行跌倒風(fēng)險(fall-risk)評估。例如，根據(jù)影像捕獲設(shè)備所擷取的影像，追蹤質(zhì)量中心位置的改變(例如追蹤關(guān)節(jié)與相關(guān)身體肢段的位置改變)，系統(tǒng)可決定身體肢段(例如腳、踝、足等)隨時間的系列相對動作。系統(tǒng)比較該系列與特定跌倒風(fēng)險相關(guān)的參考數(shù)據(jù)。根據(jù)比較結(jié)果，系統(tǒng)可決定用戶進(jìn)行該動作時的跌倒風(fēng)險。評估還可包含其他因素，例如使用者的年齡、使用者站立的表面狀態(tài)(例如為堅固表面或軟質(zhì)表面)、使用者的身體狀態(tài)(例如使用者是否目視地面)。

在一實施例中，系統(tǒng)300所提供的身體姿勢結(jié)果可與健身設(shè)備(例如跑步機)的操作相結(jié)合。圖4顯示本實用新型實施例當(dāng)中系統(tǒng)300的應(yīng)用。圖4顯示跑步機400，其可結(jié)合圖1的影像捕獲設(shè)備102與圖3的系統(tǒng)300(其作為圖1的動作分析系統(tǒng)104)。例如，當(dāng)主體401于跑步機400上跑步時，影像捕獲設(shè)備102擷取主體401的復(fù)數(shù)影像。根據(jù)影像數(shù)據(jù)，校準(zhǔn)模塊352決定一組關(guān)節(jié)與身體肢段的位置(其顯示為點與棒)，且當(dāng)主體401于跑步機400上跑步時，關(guān)節(jié)位置追蹤模塊354追蹤該組關(guān)節(jié)與身體肢段的位置。輸出決定模塊356根據(jù)關(guān)節(jié)位置追蹤模塊354所決定主體401的姿勢狀態(tài)，以決定事件(例如主體401跌落跑步機400)的機率。

除了姿勢狀態(tài)，輸出決定模塊356更根據(jù)身體肢段的位置與方向，以決定主體401的質(zhì)量中心位置。例如，輸出決定模塊356可針對至少部分的身體肢段以決定質(zhì)量中心位置。根據(jù)身體肢段的平均質(zhì)量分布與身體肢段位置，可決定身體肢段的質(zhì)量中心位置。在一實施例中，如果手臂肢段的質(zhì)量密度為平均分布，則輸出決定模塊356即決定手臂肢段的中間點為手臂肢段的質(zhì)量中心。

在決定了主體401的至少部分身體肢段的質(zhì)量中心位置，如果主體401的質(zhì)量中心位置相對于跑步機400位置與事件有關(guān)，則輸出決定模塊356即可決定事件的機率。在一實施例中，當(dāng)主體401在跑步機400上跑步時，主體401可能(因為無法跟上跑步機400)失去平衡而跌落跑步機400。主體401即將失去平衡的偵測可根據(jù)主體401的姿勢、主體401相對于跑步機400的總質(zhì)量中心(或/且使用者部分身體肢段的質(zhì)量中心位置)，其顯示主體401可能(例如向前、向后或向側(cè)邊)傾斜而跌落跑步機400。

如果輸出決定模塊356根據(jù)前述信息而決定主體401跌落跑步機400的機率超出臨界值，輸出決定模塊356即產(chǎn)生指示信號以警告主體401。指示信號可包含閃光或/且警示音，其由跑步機400的輸出單元402所輸出。此外，輸出決定模塊356還傳送信號至跑步機400的各組件(例如一或多個馬達(dá)，其控制跑步機400的速度或/且傾斜角度)，控制跑步機400以降低速度或/且降低傾斜角度，以降低使用者跌落跑步機400的機率。

雖然圖4提供輸出決定模塊356結(jié)合跑步機400以增進(jìn)安全的應(yīng)用例，然而輸出決定模塊356也可根據(jù)關(guān)節(jié)位置追蹤模塊354所決定姿勢信息與其他設(shè)備相結(jié)合，例如可調(diào)整重量的重量訓(xùn)練設(shè)備、橢圓機(elliptical)、健身腳踏車、腳踏車、斜躺(recumbent)腳踏車、物理治療裝置、踏步機(stepper)等。在這些例子中，根據(jù)(使用者操作這些設(shè)備時的)姿勢信息與該些設(shè)備的操作狀態(tài)，輸出決定模塊356可決定導(dǎo)致傷害(例如跌落腳踏車、可調(diào)重量造成肌肉斷裂等)事件的機率，控制設(shè)備使其避免受傷。例如，輸出決定模塊356結(jié)合舉重機器時，當(dāng)決定使用者的姿勢狀態(tài)會導(dǎo)致傷害時，輸出決定模塊356可調(diào)整用戶所舉的重量，或增加輔助力。

在一些實施例中，輸出決定模塊356還可提供主體401的姿勢相關(guān)的指示信息。該指示可包含通知(notification)、警告等。例如，如前所述，使用者操作可調(diào)整重量的重量訓(xùn)練設(shè)備時，當(dāng)輸出決定模塊356決定用戶姿勢符合特定準(zhǔn)則(例如過度伸展肌肉而增加肌肉受傷的機率)時，輸出決定模塊356即產(chǎn)生警告(例如閃光或警示信息的語音輸出等)以警告主體。在一些例子中，輸出決定模塊356還可產(chǎn)生指示，表示主體的姿勢需要進(jìn)一步評估，該指示可傳送至評估者(例如訓(xùn)練師、物理治療師等)，讓評估者對主體進(jìn)行評估。

在一些實施例中，可產(chǎn)生指示以表示主體處于預(yù)定姿勢，因此不需作調(diào)整或評估。例如，可提供通知給主體，表示目前姿勢為適當(dāng)?shù)摹Ｔ谝恍嵤├校?dāng)主體的姿勢為適當(dāng)時，則不提供任何通知給主體。例如，僅當(dāng)姿勢為不適當(dāng)時才會發(fā)出閃光，然而當(dāng)姿勢為適當(dāng)時則不發(fā)出閃光。

在一些實施例中，輸出決定模塊356還可產(chǎn)生其他特定應(yīng)用信息。例如，輸出決定模塊356追蹤用戶姿勢的改變，以決定運動中主體的動作、姿勢、重心、身體肢段的目前或相對角度等是否位于適當(dāng)范圍內(nèi)。輸出決定模塊356還可決定訓(xùn)練效率。例如，輸出決定模塊356在一段期間追蹤使用者姿勢的改變。根據(jù)姿勢的改變以及使用者的重量(或/且使用者所攜帶的額外重量)，輸出決定模塊356估計用戶在該期間所燃燒熱量，作為訓(xùn)練效率的指示。此外，當(dāng)身體肢段(例如手臂肢段)舉重時，輸出決定模塊356根據(jù)身體肢段的動作方向與速度(例如于默認(rèn)期間追蹤關(guān)節(jié)動作的距離與方向)，以預(yù)測身體肢段的位置與方向。根據(jù)該些信息，輸出決定模塊356還可決定用戶在舉重時是否以特定方式運動特定群的肌肉，該決定可用以表示訓(xùn)練效率。

圖5A與圖5B例示本實用新型實施例的方法500的流程圖。方法500可由系統(tǒng)(例如圖3的系統(tǒng)300)來執(zhí)行，其自相機(例如紅外光相機、深度(TOF)相機等)接收影像數(shù)據(jù)。

首先，在步驟S502，系統(tǒng)接收主體于至少第一個姿勢的第一影像(或一組第一影像)。第一影像可包含紅外光影像、深度(TOF)影像等，也可包含信息使得系統(tǒng)可決定影像中所識別的特征的三維坐標(biāo)。例如，第一影像可為紅外光深度影像。

系統(tǒng)進(jìn)入步驟S504，根據(jù)第一影像(或該組第一影像)以決定第一對關(guān)節(jié)相關(guān)的第一數(shù)據(jù)組。第一數(shù)據(jù)組可包含第一對關(guān)節(jié)相關(guān)的部分第一影像所代表的數(shù)據(jù)。藉由比較部分第一影像與已知關(guān)節(jié)影像，因而識別出部分第一影像。

在決定了第一數(shù)據(jù)組(步驟S504)后，系統(tǒng)進(jìn)入步驟S506，根據(jù)第一數(shù)據(jù)組以決定第一對關(guān)節(jié)的第一位置，及第一對關(guān)節(jié)相關(guān)的第一身體肢段的第一身體肢段長度。在一些實施例中，第一影像可為紅外光深度影像，且第一位置表示為三維坐標(biāo)。在步驟S506，系統(tǒng)根據(jù)第一位置以決定第一對關(guān)節(jié)的距離，再根據(jù)該距離以決定第一對關(guān)節(jié)相關(guān)的第一身體肢段的第一身體肢段長度。系統(tǒng)還根據(jù)第一對關(guān)節(jié)的第一位置以決定第一身體肢段的位置與方向。在一些實施例中，以圖3的校準(zhǔn)模塊352來執(zhí)行方法500的步驟S502與S506。

系統(tǒng)進(jìn)入步驟S508，接收主體于第二姿勢的第二影像(或一組第二影像)。系統(tǒng)接著進(jìn)入步驟S510，根據(jù)第二影像(或該組第二影像)以決定第二對關(guān)節(jié)相關(guān)的第二數(shù)據(jù)組。第二數(shù)據(jù)組可包含第二對關(guān)節(jié)相關(guān)的部分第二影像所表示的數(shù)據(jù)。藉由比較部分第二影像與已知關(guān)節(jié)影像，因而識別出部分第二影像。

在決定了第二數(shù)據(jù)組后，系統(tǒng)進(jìn)入步驟S512，根據(jù)第二數(shù)據(jù)組以決定第二對關(guān)節(jié)的第二位置，且根據(jù)第二位置以決定第二對關(guān)節(jié)相關(guān)的第二身體肢段的第二身體肢段長度，此步驟類似于步驟S506，其決定第一對關(guān)節(jié)的第一位置及第一身體肢段的第一身體肢段長度。

在決定了第二身體肢段長度(步驟S512)后，系統(tǒng)根據(jù)第二身體肢段長度以決定第一影像的第一對關(guān)節(jié)與第二影像的第二對關(guān)節(jié)是否為主體的同一對關(guān)節(jié)。為此，系統(tǒng)在步驟S514決定第二身體肢段長度是否符合一或多個第一預(yù)設(shè)準(zhǔn)則。第一預(yù)設(shè)準(zhǔn)則可包含第一身體肢段與第二身體肢段的差異所相關(guān)的值(例如差值的平方、差值的絕對值等)小于臨界差值。

如果系統(tǒng)決定第二身體肢段長度未符合步驟S514的該些第一默認(rèn)準(zhǔn)則，系統(tǒng)進(jìn)入步驟S518，更新第二位置的決定。該更新可包含從第二影像識別出另一對不同關(guān)節(jié)，決定其位置作為更新后的第二位置。該更新也可包含加入偏移量(offset)以調(diào)整步驟S512所決定的第二位置。

在更新了第二位置的決定(步驟S518)后，系統(tǒng)在步驟S520決定更新后的第二位置是否符合一或多個第二預(yù)設(shè)準(zhǔn)則。該決定可包含將第一影像所識別的第一組關(guān)節(jié)對(其包含第一關(guān)節(jié)對)映像至第二影像所識別的第二組關(guān)節(jié)對(其包含第二關(guān)節(jié)對)。接著，系統(tǒng)決定第一組關(guān)節(jié)對相關(guān)的身體肢段長度與第二組關(guān)節(jié)對相關(guān)的身體肢段長度的差異是否已最小化，用以決定更新后的第二位置是否符合一或多個第二預(yù)設(shè)準(zhǔn)則。

在一些實施例中，步驟S520所作決定可根據(jù)優(yōu)化算法，例如序列二次規(guī)劃法(SQP)、牛頓法等，其可為迭代的(iterative)。例如，如果系統(tǒng)決定更新后的第二位置并未將第一影像與第二影像所決定的身體肢段長度的差異予以最小化(因此并未符合一或多個第二預(yù)設(shè)準(zhǔn)則)(步驟S520)，則系統(tǒng)回到步驟S518以更新第二位置的決定(例如選擇不同關(guān)節(jié)對、加入偏移量等)。在一些實施例中，步驟S520的決定可包含其他考慮，例如關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的最大允許角度。如果根據(jù)第二影像的一組關(guān)節(jié)的第二位置所決定的二身體肢段形成的內(nèi)角超過關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的最大允許角度，系統(tǒng)則舍棄該組第二位置，并回到步驟S518以更新第二位置的決定。

另一方面，如果系統(tǒng)決定更新后的第二位置符合一或多個第二預(yù)設(shè)準(zhǔn)則(步驟S520)，則系統(tǒng)進(jìn)入步驟S522并根據(jù)更新后的第二位置以更新第二身體肢段長度。接著，系統(tǒng)回到步驟S514以決定更新后的第二身體肢段是否符合第一預(yù)設(shè)準(zhǔn)則。在一些實施例中，以圖3的關(guān)節(jié)位置追蹤模塊354來執(zhí)行方法500的步驟S508至S514。

另一方面，如果系統(tǒng)決定第二身體肢段長度符合一或多個第一預(yù)設(shè)準(zhǔn)則(步驟S514)，則系統(tǒng)進(jìn)入步驟S516，根據(jù)第二位置以決定第二身體肢段的位置與方向。接著，系統(tǒng)進(jìn)入圖5B的步驟S524，根據(jù)身體肢段的位置與方向以決定主體的一或多個身體肢段相關(guān)的質(zhì)量中心位置。系統(tǒng)接著進(jìn)入步驟S526，根據(jù)質(zhì)量中心位置以決定輸出裝置的輸出。例如，系統(tǒng)可執(zhí)行以下至少一項：平衡評估、(例如基于平衡錯誤評分系統(tǒng)(BESS)的)震蕩評估、跌倒風(fēng)險評估等。系統(tǒng)還可根據(jù)質(zhì)量中心位置以決定事件(例如使用者跌落跑步機)的機率已超出臨界值，因而根據(jù)該決定以產(chǎn)生警告信號或控制信號至跑步機。

軟件開發(fā)者可根據(jù)本說明書所述方法以產(chǎn)生計算機程序。可使用各種程序撰寫技術(shù)以產(chǎn)生程序或程序模塊。例如，程序片段或程序模塊可使用Java、C、C++、匯編語言或其他程序語言來設(shè)計。一或多個軟件片段或模塊可整合為計算機系統(tǒng)、計算機可讀取媒體或通信軟件，以執(zhí)行前述的特定功能。

以上所述僅為本實用新型的實施例，本實用新型的范圍可包含任何或全部實施例，且可根據(jù)本說明書置換等效組件、作等效修改、省略、結(jié)合(例如跨多個實施例)、改編或變更。權(quán)利要求書當(dāng)中的組件應(yīng)根據(jù)所用文字作廣泛解釋，而非限定于說明書或?qū)彶檫^程所述的例子，該些例子并非唯一的。再者，方法步驟可作修改，例如步驟順序重排或插入、刪除步驟。因此，說明書及例子僅作為例示之用，本實用新型的范圍應(yīng)以權(quán)利要求書及其等效為準(zhǔn)。