智慧型重训系统论文和设计-李政锟

全文摘要

本实用新型涉及一种利用影像分析提供使用者相关训练资讯的智慧型重训系统，包含有一具有多个哑铃的哑铃组、一影像撷取装置及一处理器，所述影像撷取装置定义有一影像撷取区，所述影像撷取装置用于撷取位于所述影像撷取区内的哑铃影像以及使用者操作哑铃的移动影像，所述处理器电性连接所述影像撷取装置，具有一哑铃辨识单元、一运动轨迹追踪单元以及一影像分析单元，所述哑铃辨识单元用于根据所述哑铃影像来识别哑铃的重量，所述运动轨迹追踪单元用于追踪使用者的运动轨迹，所述影像分析单元用于分析使用者操作哑铃时的姿势，以提供训练资讯给使用者。

主设计要求

1.一种智慧型重训系统，其特征在于包含有：一哑铃组，具有多个哑铃；至少一影像撷取装置，定义一影像撷取区，所述影像撷取装置用于撷取位于所述影像撷取区内所述哑铃的影像以及撷取使用者操作所述哑铃的移动影像；一处理器，电性连接所述影像撷取装置，所述处理器具有一哑铃辨识单元、一运动轨迹追踪单元以及一影像分析单元，所述哑铃辨识单元用于根据所述哑铃的影像来识别所述哑铃的重量，所述运动轨迹追踪单元用于追踪使用者的运动轨迹，所述影像分析单元用于分析使用者操作所述哑铃时的姿势，以将训练资讯提供给使用者。

设计方案

1.一种智慧型重训系统，其特征在于包含有：

一哑铃组，具有多个哑铃；

至少一影像撷取装置，定义一影像撷取区，所述影像撷取装置用于撷取位于所述影像撷取区内所述哑铃的影像以及撷取使用者操作所述哑铃的移动影像；

一处理器，电性连接所述影像撷取装置，所述处理器具有一哑铃辨识单元、一运动轨迹追踪单元以及一影像分析单元，所述哑铃辨识单元用于根据所述哑铃的影像来识别所述哑铃的重量，所述运动轨迹追踪单元用于追踪使用者的运动轨迹，所述影像分析单元用于分析使用者操作所述哑铃时的姿势，以将训练资讯提供给使用者。

2.如权利要求1所述的智慧型重训系统，其特征在于：各所述哑铃具有一用来表示哑铃重量的标记，且所述哑铃辨识单元能识别所述标记来判断所述哑铃的重量。

3.如权利要求1所述的智慧型重训系统，其特征在于：所述哑铃辨识单元能根据所述哑铃的尺寸计算出各个哑铃的重量。

4.如权利要求1所述的智慧型重训系统，其特征在于：还具有一哑铃架用于供所述哑铃放置定位，所述哑铃辨识单元能根据各哑铃在所述哑铃架上的位置判断各哑铃的重量。

5.如权利要求1所述的智慧型重训系统，其特征在于：所述处理器进一步具有一使用者辨识单元，用于进行身分辨识。

6.如权利要求1所述的智慧型重训系统，其特征在于：所述处理器进一步具有一心率感测单元，当使用者使用哑铃进行运动时，所述心率感测单元能追踪使用者身体的特定部位进行使用者心率的测量。

7.如权利要求1所述的智慧型重训系统，其特征在于：还具有一储存单元，用于储存所述哑铃的影像以及使用者操作哑铃的移动影像。

8.如权利要求7所述的智慧型重训系统，其特征在于：所述储存单元进一步储存一哑铃训练指南，以与使用者的运动姿势比较并为使用者提供正确的训练资讯。

9.如权利要求1所述的智慧型重训系统，其特征在于：还具有一讯息输出装置连接所述处理器，所述讯息输出装置用于提供使用者各别的训练资讯。

10.如权利要求1所述的智慧型重训系统，其特征在于：所述处理器具有一异常检测单元，用于侦测所述影像撷取区内是否有人员受伤或晕倒，并且侦测所述哑铃是否有放置定位。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种智慧型重训系统，特别是指一种通过影像分析来提供使用者重训资讯的系统。

背景技术

重量训练(weight training)，简称重训，是以增加肌肉强度及体积为目标的运动训练。使用不同部位骨骼肌(skeletal muscle)组织的收缩(向心收缩或离心收缩) 产生的力量，抗衡重力(通常指哑铃、杠铃或其他机械的重量或阻力)，使肌肉得到锻炼。此外，针对人体不同的肌肉群，也会有不同的重量训练动作。适度的重量训练可以提升肌力、爆发力、肌耐力或肌肉围度，进而提升运动表现。

在进行重量训练期间，如哑铃训练，身体动作及移动哑铃轨迹的正确性、负重量、重复次数、组数甚至训练之间的休息时间，都会对训练的结果和效果造成影响，其中，在进行重量训练过程中，正确的训练动作也可避免运动伤害的产生。因此，训练时必须随时改善及修正使用者进行重训的动作以及移动哑铃的轨迹，故如果有一套训练系统，可以随时监测使用者进行重训时的动作并判断哑铃移动的路径及使用者的姿势是否正确，则可以提供使用者相关训练资讯并协助使用者正确地进行重量训练。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种智慧型重训系统，通过撷取使用者进行重量训练，如哑铃训练时的影像，再通过影像分析的方式，提供相关训练讯息给使用者。

为达到上述目的，本实用新型所提供的一种智慧型重训系统，其特征在于包含有：一哑铃组，具有多个哑铃；至少一影像撷取装置，定义一影像撷取区，所述影像撷取装置用于撷取位于所述影像撷取区内所述哑铃的影像以及撷取使用者操作所述哑铃的移动影像；一处理器，电性连接所述影像撷取装置，所述处理器具有一哑铃辨识单元、一运动轨迹追踪单元以及一影像分析单元，所述哑铃辨识单元用于根据所述哑铃的影像来识别所述哑铃的重量，所述运动轨迹追踪单元用于追踪使用者的运动轨迹，所述影像分析单元用于分析使用者操作所述哑铃时的姿势，以将训练资讯提供给使用者。

上述本实用新型的技术方案中，各所述哑铃具有一用来表示哑铃重量的标记，且所述哑铃辨识单元能识别所述标记来判断所述哑铃的重量。

所述哑铃辨识单元能根据所述哑铃的尺寸计算出各个哑铃的重量。

还具有一哑铃架用于供所述哑铃放置定位，所述哑铃辨识单元能根据各哑铃在所述哑铃架上的位置判断各哑铃的重量。

所述处理器进一步具有一使用者辨识单元，用于进行身分辨识。

所述处理器进一步具有一心率感测单元，当使用者使用哑铃进行运动时，所述心率感测单元能追踪使用者身体的特定部位进行使用者心率的测量。

还具有一储存单元，用于储存所述哑铃的影像以及使用者操作哑铃的移动影像。

所述储存单元进一步储存一哑铃训练指南，以与使用者的运动姿势比较并为使用者提供正确的训练资讯。

还具有一讯息输出装置连接所述处理器，所述讯息输出装置用于提供使用者各别的训练资讯。

所述处理器具有一异常检测单元，用于侦测所述影像撷取区内是否有人员受伤或晕倒，并且侦测所述哑铃是否有放置定位。

采用上述技术方案，本实用新型的智慧型重训系统可用来判断使用者操作哑铃的动作及哑铃的移动轨迹是否正确，同时辨识哑铃的重量，提供并记录相关训练资讯如训练的次数、组数、训练的轨迹等讯息给使用者，以协助并训练使用者正确地进行哑铃训练，以提升训练的效果。

附图说明

图1是本实用新型运动器材第一较佳实施例的立体图示意图；

图2是本实用新型运动器材第一较佳实施例的立体图示意图。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的结构、特点及功效，现举以下较佳实施例并配合附图说明如下。

如图1所示，本实用新型一较佳实施例的智慧型重训系统1主要用来追踪哑铃及使用者操作哑铃的运动姿势，以判断使用者的动作是否正确，通常设置在健身房这类的运动场所。智慧型重训系统1可用来辨识哑铃的重量并追踪使用者操作哑铃时的移动轨迹，为使用者提供进行哑铃训练时的相关资讯，例如使用的哑铃重量为何、训练的次数、轨迹等资讯。在本实用新型的较佳实施例中，智慧型重训系统1 具有至少一影像撷取装置10，用于撷取使用者进行哑铃训练时的影像，影像撷取装置10可以是数码相机、摄影机、高速摄影机(High-speed camera)或其他具摄影功能的装置。影像撷取装置10定义一影像撷取区11，影像撷取装置10用于撷取位于影像撷取区11内的影像，影像撷取区11可由位于不同面向的影像撷取装置10共同构成，如图1所示，一哑铃组3设置于影像撷取区11内，使影像撷取装置10可以撷取影像撷取区11内哑铃的影像，其中，哑铃组3具有多个哑铃31，例如8对或10对哑铃依序放置于一哑铃架32上，当使用者2在影像撷取区11内操作哑铃 31进行训练时，影像撷取装置10可撷取使用者2操作哑铃31的移动影像，以进行后续动作分析。

图2为智慧型重训系统1的方框图，重训系统1具有一处理器20电性连接影像撷取装置10并连接一记忆体30，处理器20主要用于将影像撷取装置10所撷取到的影像进行处理及分析。在本较佳实施例中，处理器20包含有一哑铃辨识单元21、一动作追踪单元22以及一分析单元25，哑铃辨识单元21可根据影像撷取装置 10撷取到的哑铃影像判断哑铃31的重量，例如，各个哑铃31可分别具有其相对应的数字标记311，如在每个哑铃31的二侧标注50lb(磅)、40lb(磅)、30lb(磅)等标记用于表示各哑铃31的重量，而哑铃辨识单元21则可辨识各个哑铃31上的标记 311进一步判断对应哑铃31的重量，例如判断使用中的哑铃311为哪些以及使用者操作的哑铃重量为何。除此之外，哑铃31也可使用不同的识别码标注于对应的哑铃31上，通过辨识各个哑铃31上的识别码判断哑铃31的重量，例如，哑铃辨识单元21可将哑铃31上的识别码与一储存于记忆体30里的对照表一一比对，前述对照表列有各个哑铃31的重量及其对应的识别码，通过哑铃31上识别码与前述对照表的相互比对来判断对应哑铃31的重量。

此外，每个哑铃31的重量也可经由哑铃辨识单元21通过影像撷取装置10所撷取到的哑铃影像来计算得知，哑铃辨识单元21可识别每个哑铃31的尺寸并计算出对应哑铃31的重量。一般来说，哑铃具有二个等重的配重块再由一握把或短杠连接二配重块形成哑铃的结构，前述握把或短杠主要设计用于供使用者方便握持，通常不会因哑铃重量的不同而改变，也就是说，哑铃的重量取决于其配重块尺寸的大小，而在本较佳实施例中，配重块为圆筒状，各个哑铃的配重块的直径及厚度有所差异，故可以通过前述哑铃影像做识别，使得各个哑铃的重量可以粗略计算得知，又哑铃与哑铃间的重量差异通常至少有一公斤，而配重块或者其内部填充的材质通常不会因重量不同而所有差异，故不同重量的哑铃在尺寸上通常具有一定程度的差异，也就是视觉上具有一定程度的差异可供进行影像辨识。

在本较佳实施例中，智慧型重训系统1通常应用于全套的固定重量哑铃，如图1所示，哑铃架32可供多个哑铃31定位在适当的位置，即各哑铃31通常放置在其各自的位置上，因此，哑铃辨识单元21也可以根据哑铃架32上各个哑铃31的位置来辨识哑铃31的各别重量，例如，哑铃辨识单元21可根据哪些哑铃31未在哑铃架32上来确认使用者2所操作的哑铃31重量为何或者供健身房管理者确认哪些重量的哑铃31正在被使用。

处理器20的动作追踪单元22可用于追踪使用者2进行哑铃训练时的动作，如图1所示，当使用者2进行哑铃集中弯举(dumbbell concentration curl)做二头肌训练时，动作追踪单元22可用于追踪使用者2的训练姿势，如追踪使用者2前臂相对上臂的弯举角度及动作等，处理器20的分析单元25可用于分析使用者2操作哑铃31时的姿势或动作是否正确并提供相关训练资讯如训练的次数、组数、训练的轨迹等资讯给使用者，其中，记忆体30可进一步储存一哑铃训练指南，分析单元 25可将使用者的姿势与储存于记忆体30内哑铃训练指南进行比较，并向使用者提供正确的训练动作。

如图2所示，在本较佳实施例中，处理器20连接一讯息输出装置40，讯息输出装置40主要用于传输个别的训练资讯给使用者，例如，使用者可以通过讯息输出装置40下载个人的训练资讯或分析单元25的分析结果至手机或者任何显示装置，供使用者读取或浏览其训练资讯，例如训练的次数、训练动作分析后的结果等。

处理器20进一步具有一使用者辨识单元23，用于识别使用哑铃31的使用者，在本较佳实施例中，使用者辨识单元23可以通过人脸辨识的方式进行使用者辨识，且使用者辨识单元23可同时辨识一位或多位使用者，使智慧型重训系统1可同时记录一位或多位使用者的训练活动，因此，当使用者在影像撷取装置10所定义的影像撷取区11内进行哑铃训练时，智慧型重训系统1可提供各个使用者各自的训练资讯。人脸辨识为习知的技术，其细部结构特征及原理非本实用新型的主要标的，在此不多做说明。

此外，处理器20包含有一心率感测单元23，心率感测单元23可通过影像撷取装置10持续追踪使用者身体的特定部位，例如脸部，来测量使用者进行哑铃运动时的心率，举例来说，心率感测单元23可根据影像撷取装置10所撷取到的使用者影像的像素资讯(pixelinformation)的变化进行分析测量进而得到使用者的心率资讯。通过由数码相机或摄影机所撷取到的影像的像素资讯来测量使用者心跳的技术为习知的技术，其细部结构特征及原理非本实用新型的主要标的，在此不多做说明。如此一来，本实用新型的智慧型重训系统1能够提供哑铃重量、训练次数、使用者运动轨迹、训练指南、心率等个别的训练资讯给使用者。

再请参阅图2所示，处理器20还包含有一异常检知单元26，异常检知单元26 主要用于侦测影像撷取区11内的人是否有人员受伤或晕倒等异常行为发生以及侦测哑铃31是否有归定位，当使用者在操作哑铃的过程中受伤或晕倒时，其行为或姿势会不正常，而异常检知单元26可即时监测到前述异常行为的发生，以确保使用者训练的安全，由此，健身房的管理者可通过影像撷取装置10即时察觉影像撷取区11内的人员是否有意外发生，此外，异常检知单元26也可协助健身房的管理者便于监测并追踪哑铃31是否有归定位。

综上所述，本实用新型的智慧型重训系统1，其可撷取使用者进行哑铃运动时的影像，再通过影像分析的方式进行分析，判断使用者操作哑铃的动作及哑铃的移动轨迹是否正确，同时辨识哑铃的重量，提供并记录相关训练资讯如训练的次数、组数、训练的轨迹等讯息给使用者，以修正使用者错误的姿势，协助并训练使用者正确地进行哑铃训练，以提升训练的效果。前述实施例仅用于说明本实用新型所涵盖的技术特征而非限制，凡与本实用新型等效的结构设计，均应被本实用新型的专利保护范围所涵盖。

设计图

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