ITRA20090026A1

ITRA20090026A1 - Metodo di monitoraggio

Info

Publication number: ITRA20090026A1
Application number: IT000026A
Authority: IT
Inventors: Gianmatteo Fabbri; Mauro Fabbri; Jarno Guidi
Original assignee: Technogym Spa
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2011-02-05
Also published as: EP2293249B1; EP2293249A1; US8206269B2; US8075450B2; US20120094805A1; IT1395537B1; US20110105278A1

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale dal titolo

"METODO DI MONITORAGGIO"

La presente invenzione Ã ̈ relativa ad un metodo di monitoraggio visivo. PiÃ¹ in particolare la presente invenzione Ã ̈ relativa ad un metodo di monitoraggio visivo impiegabile su di una macchina ginnica provvista di un rispettivo apparato di monitoraggio video. PiÃ¹ in particolare la presente invenzione Ã ̈ relativa ad un metodo per monitorare visivamente con continuitÃ almeno una porzione corporea in movimento di un utente di una macchina ginnica intento nell'esecuzione di rispettivi esercizi fisici.

DESCRIZIONE DELLO STATO DELLA TECNICA

Recentemente, nel settore del fitness e della pratica sportiva eseguita mediante macchine ginniche ha iniziato a svilupparsi l'interesse per dotare delle macchine ginniche con dei rispettivi apparati di ripresa video allo scopo di monitorare visivamente e con continuitÃ un utente durante l'esecuzione di rispettivi esercizi ginnici. Tali apparati di ripresa video sono comunemente costituiti da un dispositivo di ripresa elettro-ottico, ad esempio una videocamera digitale o un sensore ad infrarossi, e da una rispettiva elettronica di controllo programmabile che permette l'impostazione e la regolazione dei parametri operativi di ripresa video e fornisce in uscita, tipicamente in formato digitale ed in tempo reale, il flusso video fornito dal dispositivo di ripresa stesso. Lo scopo di dotare delle macchine ginniche di rispettivi apparati di ripresa video Ã ̈ quello di monitorare visivamente e con continuitÃ almeno una porzione corporea, ad esempio il volto, dell'utente che Ã ̈ intento ad eseguire degli esercizi ginnici. PiÃ¹ in particolare, l'impiego di una telecamera digitale o di una webcam per inquadrare il volto di un utente di macchina ginnica puÃ² permettere a quest'ultimo di eseguire delle video-chiamate o delle videoconferenze/video-chat in diretta mentre Ã ̈ in corso un allenamento. Tale opportunitÃ risulta particolarmente desiderabile in occasione di prolungate sedute di allenamento cardiovascolare durante le quali un utente, oltre a leggere o ad ascoltare della musica, potrebbe avere interesse a comunicare con altre persone.

In alternativa, la possibilitÃ di monitorare in corso di allenamento, il volto o un'altra porzione corporea di un utente di una macchina ginnica mediante delle apposite telecamere o mediante dei sensori optoelettronici, ad esempio dei sensori infrarossi, permette di acquisire in tempo reale delle informazioni biometriche sull'utente stesso, ad esempio la rispettiva frequenza cardiaca.

Tuttavia, Ã ̈ opportuno notare che, indipendente da quale sia lo scopo per cui si desideri monitorare visivamente e con continuitÃ , una determinata porzione corporea di un utente in allenamento, gli apparati di monitoraggio video attualmente disponibili sul mercato, ed i rispettivi algoritmi d'inseguimento o "tracking" di un soggetto in movimento, presentano dei limiti che non ne permettono un soddisfacente utilizzo nel settore delle macchine ginniche. Infatti, durante una sessione di allenamento con una macchina ginnica, il volto e le altre porzioni del corpo di un utente sono in continuo movimento e quindi risultano mobili anche all'interno del campo visivo del dispositivo di ripresa o possono addirittura uscire da quest'ultimo con la conseguenza di rendere letteralmente impossibile un monitoraggio continuo della porzione corporea stessa. A tale riguardo, con riferimento alle comuni fotocamere digitali disponibili in commercio, Ã ̈ opportuno notare che sono noti degli algoritmi di analisi digitale delle immagini che permettono individuare, ed eventuale enfatizzare, il volto di un soggetto che viene ripreso, tuttavia tali algoritmi richiedono normalmente almeno qualche decimo di secondo per analizzare una singola immagine e pertanto non sono impiegabile per analizzare un filmato, cioÃ ̈ una serie di fotogrammi in rapida successione, con una velocitÃ sufficiente ad "inseguire" un volto che si muova all'interno del campo visivo delle riprese.

Conseguentemente, equipaggiando una macchina ginnica con un apparato di monitoraggio video fra quelli oggi disponibili in commercio non Ã ̈ possibile monitorare con continuitÃ ed in tempo reale un volto o un al'altra porzione corporea di un utente poichÃ© l'elettronica di controllo del dispositivo di ripresa e gli algoritmi di analisi delle immagini comunemente disponibili non sono in grado di inseguire in tempo reale e stabilmente di tale porzione corporea durante l'esecuzione della sessione di allenamento. Come conseguenza, tale instabilitÃ del "tracking" della porzione corporea non permette nÃ© una corretta visualizzazione, in tempo reale, della porzione corporea stessa, nÃ© una corretta valutazione dei parametri biometrici dell'utente che si sta allenando.

Pertanto alla luce della situazione sopra illustrata risulta ancora irrisolto il problema di eseguire, con continuitÃ e sostanzialmente in tempo reale, un monitoraggio video di una porzione corporea in movimento di un utente di una macchina ginnica durante una rispettiva sessione di allenamento. A tale riguardo sarebbe desiderabile disporre di un metodo di monitoraggio visivo attuabile mediante un qualsiasi apparato di monitoraggio video associato con una macchina ginnica per monitorare visivamente e con continuitÃ una porzione corporea di un utente della macchina ginnica stessa mentre Ã ̈ intento ad eseguire degli esercÃ¬zi fisici. PiÃ¹ in particolare sarebbe auspicabile disporre di un metodo di monitoraggio video che permetta di eseguire un inseguimento efficace e stabile nel tempo di una porzione corporea in movimento in modo tale che quest'ultima risulti costantemente inquadrata sostanzialmente al centro del campo visivo dell'apparato di monitoraggio utilizzato.

SOMMARIO DELLA PRESENTE INVENZIONE

La presente invenzione Ã ̈ relativa ad un metodo di monitoraggio. PiÃ¹ in La presente invenzione Ã ̈ relativa ad un metodo di monitoraggio visivo. PiÃ¹ in particolare la presente invenzione Ã ̈ relativa ad un metodo di monitoraggio visivo impiegabile su di una macchina ginnica provvista di un rispettivo apparato di monitoraggio video. PiÃ¹ in particolare la presente invenzione Ã ̈ relativa ad un metodo per monitorare con continuitÃ almeno una porzione corporea di un utente di una macchina ginnica intento nell'esecuzione di rispettivi esercizi fisici.

Scopo della presente invenzione Ã ̈ realizzare un metodo di monitoraggio video attuabile mediante apparato di monitoraggio video collegato ad una macchina ginnica, ed impiegabile per monitorare con continuitÃ una porzione corporea in movimento di un utente di tale macchina ginnica mentre Ã ̈ intento ad eseguire dei rispettivi esercizi fisici. Tale metodo di monitoraggio video permette di risolvere gli inconvenienti sopra illustrati ed Ã ̈ quindi atto a soddisfare un insieme di esigenze allo stato dei fatti ancora senza risposta, e a rappresentare una nuova ed originale fonte di interesse economico in grado di modificare l'attuale mercato delle attrezzature per il fitness e, piÃ¹ in generale, delle macchine ginniche .

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo per monitorare visivamente una porzione corporea in movimento di un utente di una macchina ginnica e le caratteristiche principali di tale metodo verranno descritte in almeno una delle rivendicazioni che seguono. Ulteriore scopo della presente invenzione Ã ̈ realizzare un apparato di monitoraggio video predisposto per essere impiegato in combinazione con una macchina ginnica per monitorare visivamente e con continuitÃ una porzione corporea di un utente di tale macchina ginnica

Secondo la presente invenzione viene realizzato un apparato di monitoraggio le cui caratteristiche principali verranno descritte in almeno una delle rivendicazioni che seguono.

Ulteriore scopo della presente invenzione Ã ̈ illustrare un utilizzo di un apparato di monitoraggio video in combinazione con una macchina ginnica per monitorare visivamente con continuitÃ almeno una porzione corporea di un utente della macchina ginnica stessa.

Secondo la presente invenzione viene illustrato un uso per un apparato di monitoraggio video: le caratteristiche principali di tale uso verranno descritte in almeno una delle rivendicazioni che seguono.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Ulteriori caratteristiche dell'apparato di monitoraggio video e del rispettivo metodo di monitoraggio secondo la presente invenzione appariranno piÃ¹ chiare dalla descrizione seguente, esposta con riferimento alle figure allegate che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, nelle quali parti identiche o corrispondenti dell'apparato stesso sono identificate dagli stessi numeri di riferimento. In particolare:

- la figura 1 Ã ̈ una vista prospettica schematica di una macchina ginnica provvista di un apparato di monitoraggio video secondo la presente invenzione;

la figura 2 illustra un particolare estratto dalla figura 1 e rappresentato in scala ingrandita e secondo una pluralitÃ di preferite forme di attuazione; e

- la figura 3 illustra un diagramma di flusso relativo ad una preferita modalitÃ di attuazione del metodo di monitoraggio visivo secondo la presente invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA PRESENTE INVENZIONE

Nella figura 1, con 1 Ã ̈ indicata nel suo complesso un apparato di monitoraggio video collegato ad una macchina ginnica 100 e predisposto per effettuare delle riprese video di un utente che si alleni su tale macchina ginnica 100. In particolare, l'apparato di monitoraggio video 1, comprende almeno un dispositivo di ripresa video 10 ottico-elettronico, preferibilmente di tipo digitale, atto, in uso, a riprendere almeno una porzione corporea di un utente che si alleni sulla macchina ginnica 100. PiÃ¹ in dettaglio, tale dispositivo di ripresa video 10 comprende preferibilmente, ma non limitatamente, una videocamera 10 digitale o una webcam 10 predisposte per fornire in uscita, in tempo sostanzialmente reale, un flusso continuo di dati video relativo a quanto ripreso. In alternativa, il dispositivo di ripresa video 10 potrÃ comprendere un sensore ad infrarossi o un qualsiasi altro tipo di sensore elettro-ottico di tipo noto atto, in uso, a fornire in uscita, in tempo sostanzialmente reale, un flusso di dati video, preferibilmente di tipo digitale, che rappresentano quanto ripreso dal dispositivo di ripresa video 10 stesso.

A questo punto, con particolare riferimento alle figure 2a e 2b, puÃ² essere opportuno notare che il dispositivo di ripresa video 10 potrÃ essere di tipo fisso e presentare un rispettivo campo visivo CV dimensionato in modo tale da inquadrare una parte del corpo dell'utente di dimensioni significative e comunque maggiori della porzione corporea determinata che s'intende monitorare durante l'esecuzione degli allenamenti. In questo modo, anche se tale porzione corporea da monitorare sarÃ movimentata durante l'impiego della macchina ginnica 10, tuttavia il dispositivo di ripresa 10 dovrebbe comunque essere in grado di inquadrarla all'interno del proprio campo visivo CV. In alternativa, come illustrato nella figura 2b, l'apparato di monitoraggio video 1 potrÃ comprendere un gruppo attuatore 11, provvisto di uno o piÃ¹ attuatori di tipo noto, accoppiato al dispositivo di ripresa video 10 per movimentarlo ed orientarlo in modo tale che, in uso, la porzione corporea da monitorare, benchÃ© in movimento, venga mantenuta costantemente in una posizione sostanzialmente centrale del campo visivo del dispositivo di ripresa video 10 stesso. A titolo di esempio, puÃ² essere opportuno notare che, per orientare un dispositivo di ripresa video 10 di piccole dimensioni, ad esempio un semplice sensore optoelettronico che presenti al massimo un paio di cm<2>di superficie, sarÃ possibile impiegare degli attuatori del tipo comunemente impiegato nei lettori di CD e di DVD per orientare la testina laser di lettura.

Ãˆ opportuno notare che l'apparato di monitoraggio video 1, ed in particolare il dispositivo di ripresa 10, Ã ̈ preferibilmente dimensionato e conformato per risultare integrabile nella struttura della macchina ginnica 100 stessa, ad esempio, come illustrato nelle figure Za e 2b, all'interno di una console di comando e di regolazione dei parametri operativi della macchina ginnica 100. In alternativa, almeno il dispositivo di ripresa video 10 potrÃ essere supportato da una parete o da un rispettivo montante in modo tale da minimizzare l'intensitÃ delle vibrazioni trasmesse dall'utente all'apparato di monitoraggio video 1 attraverso il telaio della macchina ginnica 100.

L'apparato di monitoraggio video 1 comprende inoltre una rispettiva prima unitÃ di controllo 20 elettronica di che Ã ̈ collegata ad ogni dispositivo di ripresa video 10 e, come verrÃ meglio illustrata in seguito, Ã ̈ atta, in uso, sia a regolare dei parametri operativi P determinati di ogni dispositivo di ripresa video 10, sia ad elaborare elettronicamente i segnali video in uscita da tali dispositivi 10 stessi. Tale prima unitÃ di controllo 20 potrÃ essere di tipo noto, ad esempio, ma non limitatamente, un microPC.

Con riferimento alla figura 2, Ã ̈ opportuno notare che la prima unitÃ di controllo 20 associata all'apparato di monitoraggio video 1 Ã ̈ collegata con una seconda unitÃ di controllo 120 programmabile associata alla macchina ginnica 100. Tale seconda unitÃ di controllo 120 Ã ̈ predisposta per permettere all'utente di impostare dei parametri operativi della macchina ginnica 100 per definire le caratteristiche degli esercizi che intende svolgere. In aggiunta, l'utente potrÃ fornire alla seconda unitÃ di controllo 120, mediante una rispettiva prima interfaccia 122, ad esempio una tastiera o un touchpad, il valore di alcune proprie caratteristiche antropometriche, ad esempio il proprio peso o la propria altezza, che saranno preferibilmente stoccate in una memoria associata alla seconda unitÃ di controllo 120 e saranno impiegabili per personalizzare gli esercizi eseguibili mediante la macchina gÃ¬nnica 100.

Infine Ã ̈ opportuno notare che, sebbene non illustrato in alcuna figura, la prima e la seconda unitÃ di controllo 20 e 120 elettroniche potrebbero coincidere e quindi essere prodotte mediante un'unica unitÃ di calcolo programmabile che, in uso, sarÃ responsabile di gestire sia i parametri operativi di allenamento della macchina ginnica 100, sia dei parametri operativi P dell'apparato di monitoraggio video 1, sia, eventualmente, l'elaborazione digitale dei dati video forniti in uscita dal dispositivo di ripresa video 10.

Sempre con riferimento alla seconda unitÃ di controllo 120, Ã ̈ opportuno notare che quest'ultima puÃ² essere preferibilmente collegata ad almeno un rispettivo sensore 121 atto, in uso, a monitorare con continuitÃ delle caratteristiche cinematiche del moto di una seconda interfaccia 101 predisposta per permettere ad ogni utente di interagire con la macchina 100 e con un eventuale rispettivo gruppo di carico noto, e perciÃ² non illustrato. Ad esempio, con riferimento alla figura 1, la macchina gÃ¬nnica 100 illustrata Ã ̈ un tappeto a nastro 100 o "treadmill" provvisto di un tappeto a nastro portato da almeno una coppia di rulli volventi ed interpretabile come una seconda interfaccia 101 per l'utente della macchina ginnica 100. In questo caso, la seconda unitÃ di controllo 120 potrÃ essere collegata ad almeno un rispettivo sensore 121, ad esempio un trasduttore magnetico, predisposto per fornire in tempo reale il valore della velocitÃ istantanea di spostamento del tappeto o, equivalentemente, il valore della velocitÃ istantanea di rotazione dei rulli che supportano il tappeto. In alternativa, un sensore 121 potrebbe comprendere un sensore di pressione predisposto per misurare l'evoluzione nel tempo della pressione esercitata dai piedi dell'utente sul tappeto e, conseguentemente, permettere alla seconda unitÃ di controllo 120 di calcolare, sostanzialmente in tempo reale, una frequenza Ï‰ della falcata dell'utente stesso. A questo punto, prima di proseguire con una descrizione dettagliata del metodo di monitoraggio video attuabile attraverso l'apparato di monitoraggio video 1 sopra illustrato, puÃ² risultare opportuno notare che la scelta di rappresentare nelle figure 1 e 2 la macchina ginnica 100 come un tappeto a nastro 100 dotato di una videocamera 10 ha puramente valore esemplificativo e non vuole minimamente limitare l'ambito d'impiego e di tutela dell'apparato di monitoraggio video 1 secondo la presente invenzione, o del rispettivo metodo di monitoraggio video, che, al contrario, potrÃ essere impiegato, con macchine ginniche di qualsiasi tipo. Tuttavia, qui e nel seguito, per semplificare la descrizione del metodo di monitoraggio video secondo la presente invenzione, si farÃ riferimento esclusivamente ad una macchina ginnica 100 costituita da un tappeto a nastro 100, come quella illustrata nelle figure 1 e 2, provvisto di almeno una videocamera 10. Inoltre, sempre per semplificare la descrizione del metodo secondo la presente invenzione, a titolo puramente esemplificativo, e non limitativo, si farÃ riferimento ad una singola porzione corporea da monitorare costituita dal volto dell<1,>utente intento ad eseguire degli allenamenti alla corsa sul tappeto a nastro 100.

A questo punto, prima di descrivere nel dettaglio delle fasi che lo compongono, si ritiene opportuno chiarire che qui e nel seguito con l'espressione metodo di monitoraggio video s'intende un metodo di ripresa video di un soggetto determinato, in particolare di una porzione corporea dell'utente, che, attuato su di un apparato di monitoraggio video, permetta di ottenere, in tempo reale, un flusso di dati video, ad esempio un filmato, in cui il soggetto determinato risulti mantenuto stabilmente in una rispettiva posizione d'inquadratura determinata, ad esempio in una porzione sostanzialmente centrale del campo visivo CV associato al dispositivo di ripresa video 10. In questo modo, il flusso di dati in uscita dall'apparato di monitoraggio video 1 potrÃ essere impiegabile in ogni applicazione video che richieda che il soggetto ripreso sia mantenuto stabilmente in una rispettiva posizione d'inquadratura, ad esempio l'applicazione di algoritmi di analisi delle immagine finalizzati a valutare, in tempo reale, delle caratteristiche biometriche del soggetto monitorato.

II metodo di monitoraggio video secondo la presente invenzione comprende innanzitutto una fase di definire la porzione corporea dell'utente, in questo caso il volto, che si intende monitorare visivamente con continuitÃ . Tale fase di definire la porzione corporea potrÃ comprendere una fase di selezionare manualmente una porzione PCV d'inquadratura del campo visivo CV del dispositivo di ripresa video 10, che inquadra la porzione corporea d'interesse, in questo caso il volto, in un istante di tempo preferibilmente immediatamente precedente all'inizio della sessione di allenamento sulla macchina 100. In alternativa, la fase di definire la porzione corporea da monitorare potrÃ comprendere una fase di individuare automaticamente tale porzione corporea mediante l'applicazione di un algoritmo di riconoscimento d'immagine ai dati video forniti in uscita dal dispositivo di ripresa video 10. Tale fase di individuare automaticamente la porzione corporea da monitorare sarÃ comunque svolta in un istante di tempo precedente all'inizio della sessione di allenamento sulla macchina 100 in modo tale da permettere all'algoritmo di riconoscimento dell'immagine di lavorare su uno o piÃ¹ fotogrammi di un flusso video in cui il volto dell'utente Ã ̈ sostanzialmente immobile nel tempo e quindi facilmente riconoscibile. Tale algoritmo potrÃ essere preferibilmente, ma non limitatamente, eseguito dalla prima unitÃ di controllo 20 elettronica la quale Ã ̈ comprende un rispettivo gruppo di calcolo noto e riceve in ingresso dal dispositivo di ripresa video 10 un flusso di dati video "grezzi", cioÃ ̈ non rielaborati e relativi all'intero campo visivo CV. Ãˆ opportuno notare che per facilitare tale fase di individuare automaticamente la porzione corporea da monitorare, la macchina ginnica 100 potrÃ essere provvista di un elemento di segnalazione 123 audio e/o video, ad esempio un LED o un cicalino elettronico, predisposto per richiamare l'attenzione dell'utente verso una console frontale della macchina ginnica in modo tale che l'utente sia portato a ruotare il proprio volto in direzione della videocamera 10. Conseguentemente, il metodo di monitoraggio secondo la presente invenzione potrÃ comprendere una fase di richiamare l'attenzione dell'utente della macchina ginnica 100 mediante un elemento di richiamo 123 di tipo audio e/o video, che precede la fase di definire la porzione corporea da monitorare.

A questo punto, una volta terminata la fase di definizione della porzione corporea da monitorare, l'allenamento ginnico potrÃ avere inizio e la porzione corporea d'interesse inizierÃ a muoversi secondo degli schemi tipici del metodo di allenamento eseguito mediante la macchina ginnica 100. Ad esempio, con riferimento ad un tappeto a nastro 100, il volto dell'utente, se osservato frontalmente dal punto di vista della videocamera 10, inizierÃ a muoversi all'interno del campo visivo CV di un moto verticale sostanzialmente periodico fra un estremo superiore YMAXed un estremo inferiore YMiN.

Tale moto, puÃ² essere cinematicamente approssimato con un moto armonico semplice, o in altre parole, con un moto descritto da una funzione periodica circolare, ad esempio una funzione sinusoidale o cosinusoidale o, in alternativa, da una funzione equivalente ad una potenza intera di un seno o di un coseno. A titolo di esempio qui e nel seguito si impiegherÃ una prima funzione Fi sinusoidale per descrivere il moto del volto dell'utente all'interno del campo visivo CV associato alla videocamera 10. Tale funzione potrÃ essere scritta nella forma Fl(t) = Yvolto(t) = A*sin(27W-t (po) dove:

YvoltoÃ ̈ la posizione del volto nel campo visivo CV;

A Ã ̈ l'ampiezza dell'oscillazione del volto nel campo visivo CV, equivalente a YMAX-YMIN;

v Ã ̈ la frequenza dell'oscillazione del volto dell'utente; cpoÃ ̈ la fase iniziale dell'oscillazione.

Conseguentemente, conoscendo tali parametri A, v e Ï†0Ã ̈ possibile conoscere ad ogni istante di tempo t la posizione del volto dell'utente all'interno del campo visivo CV e quindi prevedere come tale volto si muoverÃ durante l'esecuzione di una sessione di allenamento alla corsa da parte dell'utente. Pertanto, risulta chiaro che, sincronizzando almeno un parametro operativo P determinato associato alle operazioni di ripresa video eseguite con l'apparato di monitoraggio video 1 con i valori assunti dalla prima funzione FI, e quindi con il moto reale del volto dell'utente rispetto al telaio della macchina ginnica 100, sarÃ possibile monitorare stabilmente nel tempo il volto dell'utente, e quindi fornire un flusso di dati video in cui il volto dell'utente risulti rintracciabile, sostanzialmente in tempo reale, in ogni rispettivo fotogramma.

Ad esempio, conoscendo a priori la posizione del volto all'istante t, grazie alla prima funzione Fi sinusoidale, sarÃ possibile orientare il dispositivo di ripresa video 10 mediante un rispettivo gruppo attuatore 11 in modo tale che esso inquadri il volto dell'utente costantemente al centro del proprio campo visivo CV. In alternativa, nel caso si preferisca impiegare un dispositivo di ripresa video 10 fisso, la conoscenza della prima funzione Fi permetterÃ si muovere la porzione PCV d'inquadratura del campo visivo CV in modo tale che essa inquadri costantemente al proprio centro il volto dell'utente. A questo punto, in fase di elaborazione in tempo reale del segnale video grezzo fornito in uscita dal dispositivo di ripresa video 10, sarÃ sufficiente "ritagliare" o enfatizzare digitalmente in ogni fotogramma la porzione PCV d'inquadratura del campo visivo CV per ottenere un flusso di dati video in cui il volto dell'utente risulti stabilmente in una posizione sostanzialmente centrale di ogni singola fotogramma. A tale riguardo Ã ̈ opportuno notare che sia la soluzione di orientare fisicamente il dispositivo di ripresa video 10 sia la soluzione di variare la posizione della porzione PCV d'inquadratura all'interno del rispettivo campo visivo CV, in modo sostanzialmente sincrono con degli spostamenti del volto dell'utente, possono essere interpretate come delle operazioni di inseguimento o tracking della porzione corporea dell'utente che si desidera monitorare visivamente in tempo sostanzialmente reale.

A questo punto, per quanto sopra illustrato con riferimento al metodo di monitoraggio video secondo la presente invenzione, Ã ̈ opportuno puntualizzare che, una volta terminata la fase di definizione della porzione corporea da monitorare, segue una fase di acquisire dalla seconda unitÃ di controllo 120 della macchina ginnica 100 delle informazioni di carattere cinematico relative all'esercizio ginnico in corso di svolgimento, in quel momento dall'utente dall'utente. Tali informazioni di carattere cinematico potranno comprendere, ad esempio, ma non limitatamente, una velocitÃ V o una frequenza Ï‰ di esecuzione dell'esercizio ginnico da parte dell'utente. A partire da tali dati, il primo gruppo di controllo 20, o un'eventuale altra unitÃ di calcolo associata all'apparato dÃ¬ monitoraggio video 1, potrÃ svolgere la fase di calcolare la frequenza v della prima funzione Fi che comunemente coincide con un multiplo intero della frequenza Ï‰ o della velocitÃ V di esecuzione dell'esercizio ginnico eseguito dall'utente della macchina ginnica 100.

Il metodo di monitoraggio secondo la presente invenzione comprende inoltre una fase di calcolare automaticamente almeno un parametro della prima funzione Fi a partire dall'elaborazione del flusso di dati video grezzi forniti in uscita dal dispositivo di ripresa video 10. Tale fase potrÃ essere svolta impiegando degli algoritmi di elaborazione delle immagini noti eventualmente impiegati per svolgere anche la precedente fase di individuare automaticamente la porzione corporea da monitorare. Tali algoritmi noti, pur non essendo impiegabili per analizzare in tempo reale un flusso di dati video tuttavia possono essere impiegati per analizzare un numero ridotto di fotogrammi in successione o comunque vicini nel tempo allo scopo d'individuare alcune caratteristiche cinematiche del moto del volto dell'utente, ad esempio una rispettiva posizione iniziale Yo all'inizio dell'esercizio ginnico e le posizioni di estremitÃ YMINed YMAX· A partire da tali dati cinematici ottenuti mediante l'analisi dei dati video grezzi, la prima unitÃ di controllo 20 potrÃ svolgere la fase di calcolare degli ulteriori parametri della prima funzione FI, ad esempio la fase iniziale Ï†0calcolabile mediante la funzione inversa del seno applicata alla posizione iniziale Yo del volto dell'utente nel campo visivo CV, oppure l'ampiezza A data dalla differenza fra le posizioni di estremitÃ YMRXed Ymin del moto oscillatorio del volto dell'utente.

A questo punto, il metodo secondo la presente invenzione comprende una fase di calcolare, preferibilmente mediante la prima unitÃ di controllo 20, la prima funzione FI sulla base sia dei dati ricavati dall'osservazione del volto dell'utente, sia delle informazioni cinematiche fornite dalla seconda unitÃ di controllo 120 della macchina ginnica 100. Il metodo di monitoraggio del volto dell'utente comprende inoltre una fase di variare nel tempo il valore di almeno un parametro operativo P determinato dell'apparato di monitoraggio video 1 secondo una rispettiva seconda funzione F2 periodica e presentante sostanzialmente la stessa frequenza v della prima funzione FI. Ognuna di tali seconde funzioni F2 Ã ̈ associata ad un rispettivo parametro operativo P determinato associato all'apparato di monitoraggio video 1 ed Ã ̈ calcolata a partire dalla prima funzione Fi associata al moto del volto dell'utente in modo tale che la variazione nel tempo di ognuno di tali parametri operativi P determinati dell'apparato di monitoraggio video 1 sia sostanzialmente sincrona con il moto oscillatorio del volto dell'utente. Pertanto tale fase di variare nel tempo il valore di almeno un parametro operativo P determinato dell'apparato di monitoraggio video 1 secondo una rispettiva seconda funzione F2 periodica puÃ² essere interpretata come una fase di sincronizzare l'andamento nel tempo del valore di almeno un parametro operativo P determinato dell'apparato di monitoraggio video 1 con il moto della porzione corporea calcolato sulla base delle informazioni di carattere cinematico acquisite dalla seconda unitÃ di controllo 120 della macchina ginnica.

A questo punto Ã ̈ opportuno notare che tali parametri operativi determinati associati all'apparato di monitoraggio video 1 potranno comprendere ad esempio una posizione e/o un'angolazione del dispositivo di ripresa video 10 in modo tale che l'orientamento di tale dispositivo 10 vari in tempo reale in modo sincrono con l'oscillazione del volto dell'utente il quale, conseguentemente, risulterÃ mantenuto stabilmente al centro del campo visivo del dispositivo di ripresa video 10 stesso. In combinazione o in alternativa a quanto sopra illustrato, tali parametri operativi P determinati dell'apparato di monitoraggio video 1 potranno comprendere una posizione della porzione d'inquadratura (PCV) all'interno del rispettivo campo visivo CV. In questo modo, muovendo la porzione d'inquadratura (PCV) di un moto oscillatorio sincrono con il moto del volto dell'utente, tale porzione corporea risulterÃ mantenuta stabilmente al centro della porzione PVC d'inquadratura. In ogni caso, indipendentemente da quale siano i parametri operativi P che si Ã ̈ deciso di far variare in sincronia con l'oscillazione del volto dell'utente, Ã ̈ opportuno notare che l'insieme delle fasi di calcolare i parametri della prima funzione Fi cinematica, della fase di calcolare la seconda funzione F2 matematica sulla base di almeno un parametro della prima funzione Fi e la fase di sincronizzare l'andamento nel tempo del valore di almeno un parametro operativo P determinato dell'apparato di monitoraggio video 1 con la seconda funzione F2 matematica, e quindi con il moto della porzione corporea puÃ² essere interpretata come un metodo di inseguimento per una porzione corporea in movimento di un utente della macchina ginnica 100 intento ad eseguire dei rispettivi esercizi fisici.

A questo punto Ã ̈ opportuno notare che, nell'ipotesi si sia scelta la soluzione di variare la posizione della porzione PVC d'inquadratura all'interno del campo visivo CV in sincronia con il volto dell'utente, il metodo di monitoraggio secondo la presente invenzione potrÃ comprendere una fase di elaborazione del flusso di dati video in uscita dal dispositivo 10 finalizzata ad estrarre da ogni fotogramma solamente i dati relativi alla porzione PVC d'inquadratura del campo visivo CV in modo tale che il flusso di dati video risultante da tale elaborazione sia un filmato sostanzialmente composto da dei fotogrammi corrispondenti a quanto inquadrato all'interno della porzione PCV d'inquadratura.

Pertanto alla luce di quanto sopra illustrata risulta evidente che l'apparato di monitoraggio video 1 collegato alla macchina ginnica 100 ed il rispettivo metodo di monitoraggio video secondo la presente invenzione permettono di risolvere il problema tecnico in oggetto e cioÃ ̈ permettono di monitorare sostanzialmente in tempo reale ed in modo stabile e continuativo una porzione corporea in movimento di un utente della macchina ginnica 100 intento ad eseguire dei rispettivi esercizi ginnici fisici macchina. A tale riguardo Ã ̈ opportuno notare che, sebbene esistano degli algoritmi d' inseguimento per soggetti in movimento noti ed applicabili a dei sistemi di monitoraggi video commercialmente disponibili, tuttavia tali algoritmi d'inseguimento o tracking sono comunemente inadatti a monitorare in tempo reale il moto di una porzione corporea di un atleta in movimento poichÃ©, basandosi su di un'analisi in tempo reale della ripresa video del moto della porzione corporea, la stima di tutte le caratteristiche cinematiche di tale moto necessarie per ottenere un corretto inseguimento da parte del sistema di monitoraggio video risulta difficile e caratterizzato da un elevato grado di approssimazione. Viceversa il metodo di monitoraggio eseguito secondo la presente invenzione comprende una fase di inseguimento della porzione corporea che Ã ̈ basato non solo sulla stima visiva di alcune variabili cinematiche del moto del soggetto da monitorare, ma soprattutto sull'acquisizione da parte dell'unitÃ di controllo della macchina ginnica 100 di dati cinematici relativi agli esercizi ginnici svolti in quel momento dall'utente. L'impiego di tali dati cinematici permette di ottenere un "tracking" affidabile e preciso poichÃ© basato su tali dati cinematici acquisiti indipendentemente da un'analisi del flusso di dati video raccolto dal dispositivo di ripresa video 10, e sono caratterizzati da un'elevata precisione, ed ottenuti come frutto di una misura sostanzialmente diretta da parte della seconda unitÃ di controllo 120 e di almeno un rispettivo sensore 121.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metodo per monitorare una porzione corporea di un utente durante l'uso di una macchina ginnica {100) determinata provvista di rispettivi primi mezzi di controllo (120) elettronici programmabili impiegabili, in uso, per acquisire delle informazioni relative alla modalitÃ svolgimento degli esercizi ginnici eseguiti dal detto utente sulla detta macchina ginnica (100); il detto metodo comprendendo una fase di definire la detta porzione corporea da monitorare, seguita da una fase di monitorare visivamente e con continuitÃ la detta porzione corporea mediante dei mezzi di monitoraggio video (1); i detti mezzi di monitoraggio video (1) essendo predisposti per operare secondo almeno un rispettivo parametro operativo (P) determinato; caratterizzato dal fatto che la detta fase di monitorare visivamente e con continuitÃ la detta porzione corporea comprende una fase di acquisire dai detti primi mezzi di controllo (120) elettronici delle dette informazioni cinematiche relative allo svolgimento degli esercizi ginnici da parte del detto utente ed una fase di sincronizzare l'andamento nel tempo del valore di almeno un parametro operativo (P) determinato dei detti mezzi di monitoraggio video (1) con un moto della detta porzione corporea sulla base di dette informazioni cinematiche allo scopo di eseguire, in tempo reale, un inseguimento video stabile della detta porzione corporea .
2. Metodo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la detta fase di sincronizzare l'andamento nel tempo del valore di almeno un parametro operativo (P) con un moto della detta porzione corporea comprende la fase di calcolare, sulla base delle dette informazioni cinematiche, almeno un primo parametro (v) determinato di una prima funzione (FI) cinematica che descrive la traiettoria nel tempo della detta porzione corporea, seguita da una fase di variare nel tempo almeno un detto parametro operativo (P) determinato secondo una seconda funzione (F2) matematica comprendente per ogni detto primo parametro (v) determinato della detta prima funzione (FI) cinematica un rispettivo secondo parametro (v) determinato di valore equivalente al corrispondente detto primo parametro (v) determinato.
3. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che le dette prima e seconda funzioni (FI e F2) sono periodiche e presentano una rispettiva frequenza (v) comune che Ã ̈ sostanzialmente proporzionale ad una velocitÃ e/o ad una frequenza di esecuzione (V, Ï‰) di un rispettivo esercizio gÃ¬nnico sulla detta macchina ginnica (100) da parte del detto utente; almeno uno fra le dette velocitÃ e/o frequenza di esecuzione (V, Ï‰) essendo compresa nelle dette informazioni cinematiche acquisite dai detti primi mezzi di controllo {120) della detta macchina ginnica (100).
4. Metodo secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che la detta fase di sincronizzare l'andamento nel tempo del valore di almeno un parametro operativo {P) con un moto della detta porzione corporea comprende la fase di calcolare automaticamente almeno un terzo parametro (A) (cpo) determinato della detta prima funzione (FI) cinematica che descrive la traiettoria nel tempo della detta porzione corporea; la detta fase di calcolare automaticamente almeno un terzo parametro (A)(Ï†0)determinato essendo svolta mediante l'applicazione di un algoritmo per il riconoscimento delle immagini ad uno o piÃ¹ fotogrammi ripresi dai detti mezzi di monitoraggio video (1) e relativi al detto utente intento ad eseguire dei rispettivi esercizi fisici sulla detta macchina ginnica (100);
5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2-4, caratterizzato dal fatto che ogni detta prima e/o seconda funzione (Fi, F2) Ã ̈ periodica e sostanzialmente proporzionale ad una potenza determinata di una funzione seno o di una funzione coseno.
6. Metodo secondo le rivendicazioni 4 e 5, caratterizzato dal fatto i detti mezzi di monitoraggio video (1) comprendono almeno un rispettivo dispositivo di ripresa video (10); almeno un detto terzo parametro (A) (Ï†0)determinato della detta prima funzione (FI) comprendendo alternativamente un'ampiezza (A) o una fase iniziale (cp0)della detta prima funzione (FI) periodica; la detta ampiezza (A) e la detta fase iniziale (Ï†0)essendo calcolabili mediante il detto algoritmo noto per il riconoscimento delle immagini a partire dall'osservazione di un'ampiezza di oscillazione (A) e della posizione iniziale (Yo) della detta porzione corporea all'interno di un campo visivo (CV) associato al detto dispositivo di ripresa video (10).
7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta macchina ginnica (100) comprende almeno un'interfaccia (101) impiegabile dal detto utente per l'esecuzione di rispettivi esercizi ginnici ed i detti primi mezzi di controllo (120) sono collegati ad un rispettivo dispositivo sensore (121) predisposto per monitorare con continuitÃ la posizione e/o la velocitÃ di spostamento di almeno una detta interfaccia (101); la detta fase di acquisire dai detti primi mezzi di controllo (120) elettronici delle informazioni cinematiche relative allo svolgimento di esercizi ginnici eseguiti dal detto utente comprendendo la fase di acquisire una velocitÃ e/o una frequenza di esecuzione (V,co) di un rispettivo esercizio ginnico calcolata dai detti primi mezzi di controllo (120) sulla base dei dati forniti in uscita dal detto dispositivo sensore (il).
8 . Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di monitoraggio video (1) comprendono almeno un rispettivo dispositivo di ripresa video (10) atto, in uso, ad inquadrare la detta porzione corporea all'interno di una porzione (PCV) d'inquadratura di un rispettivo campo visivo (CV); un detto parametro operativo (P) determinato consistendo in una posizione della detta porzione (PCV) d'inquadratura all'interno del detto campo visivo.
9. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la detta fase di monitorare visivamente e con continuitÃ la detta porzione corporea comprende una fase di elaborare il flusso di dati video fornito in uscita dal detto dispositivo di ripresa video (10) in modo tale che, in detto flusso di dati video, ogni singolo fotogramma relativo all'intero campo visivo (CV) sia sostituito dalla rispettiva porzione relativa alla porzione (PCV) d'inquadratura allo scopo di generare un flusso video in cui la detta porzione corporea risulti costantemente in una posizione sostanzialmente centrale dell'inquadratura.
10. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-7, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di monitoraggio video (1) comprendono almeno un rispettivo dispositivo di ripresa video (10) atto, in uso, ad inquadrare la detta porzione corporea all'interno di un rispettivo campo visivo (CV); un detto parametro operativo (P) determinato comprendendo alternativamente o in combinazione una posizione e/o un'angolazione del detto dispositivo di ripresa video (10) .
11. Metodo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la detta fase di definire la detta porzione corporea del detto utente da monitorare comprende una fase di selezionare manualmente la detta porzione d'inquadratura (PCV) del detto campo visivo (CV) che inquadra la detta porzione corporea.
12. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7-9, caratterizzato dal fatto che la detta fase di definire la detta porzione corporea del detto utente da monitorare comprende una fase di individuare automaticamente tale detta porzione corporea mediante l'applicazione di un algoritmo per il riconoscimento d'immagine ad uno o piÃ¹ fotogrammi associati ai dati video forniti in uscita dal detto dispositivo di ripresa video (10).
13. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta fase di definire la detta porzione corporea del detto utente da monitorare comprende una fase di acquisire dei dati antropometrici determinati del detto utente dai detti primi mezzi di controllo (120) elettronici della detta macchina ginnica (100).
14. Metodo secondo le rivendicazioni 6 e 12, caratterizzato dal fatto che ogni detto terzo parametro (A)(cpo) determinato della detta prima funzione (Fi) Ã ̈ aggiornato ad intervalli di tempo determinati applicando, durante l'esecuzione di un esercizio ginnico e sostanzialmente in tempo reale, il detto algoritmo di riconoscimento d'immagine ai dati video forniti in uscita dal detto dispositivo di ripresa video (10).
15. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta porzione corporea comprende il volto del detto utente.
16. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta macchina ginnica (100) comprende un tappeto a nastro (100).
17. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la detta fase di definire la detta porzione corporea da monitorare Ã ̈ preceduta da una fase di richiamare l'attenzione del detto utente della detta macchina ginnica (100) mediante dei mezzi di richiamo (123) di tipo audio e/o video.
18. Apparato di monitoraggio per una macchina ginnica (100), atto, in uso, a monitorare con continuitÃ una porzione corporea in movimento di un utente della detta macchina ginnica (100) intento ad eseguire degli esercizi fisici; il detto gruppo comprendendo un dispositivo di ripresa video (10) collegato a dei primi mezzi di controllo (20) elettronici predisposti per regolare almeno un parametro operativo (P) del detto dispositivo di ripresa video (10); caratterizzato dal fatto che i detti primi mezzi di controllo (20) sono programmati per: - acquisire, in uso, da dei secondi mezzi di controllo (120) programmabili della macchina ginnica (100) delle informazioni cinematiche relative allo svolgimento dei detti esercizi fisici da parte del detto utente sulla detta macchina ginnica (100); e sincronizzare, sulla base di dette informazioni cinematiche, la variazione nel tempo del valore di almeno un detto parametro operativo (P) con un moto della detta porzione corporea, allo scopo di eseguire in tempo reale un inseguimento stabile e preciso della detta porzione corporea in movimento.
19. Apparato secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo di ripresa comprende alternativamente o in combinazione una videocamera digitale, una webcam, un sensore ad infrarossi, o un generico sensore optoelettronico noto.
20. Apparato secondo la rivendicazione 18 o 19, caratterizzato dal fatto di comprendere un gruppo attuatore (11) accoppiato al detto dispositivo di ripresa video (10) e collegato ai detti primi mezzi di controllo (20) per permettere, in uso, una regolazione fine ed in tempo reale della posizione e/o dell'orientamento del detto dispositivo di ripresa video (10).
21. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 18-20 caratterizzato dal fatto che i detti primi mezzi di controllo (20) sono programmati per acquisire dai detti secondi mezzi (120) della detta macchina ginnica (100) dei dati antropometrici del detto utente per facilitare delle operazioni di riconoscimento visivo e di inseguimento della detta porzione corporea.
22. Uso di un apparato di un apparato di monitoraggio video (1) provvisto di un rispettivo dispositivo di ripresa video (10) in una macchina ginnica (100) per eseguire in tempo reale un monitoraggio visivo continuo di una porzione corporea di un utente della detta macchina ginnica durante delle rispettive sessioni di allenamento; caratterizzato dal fatto che, in uso, il valore di almeno un parametro operativo {P) determinato del detto apparato di monitoraggio video (1) viene fatto variare in modo sincrono ad almeno una caratteristica cinematica del moto della detta porzione corporea; la detta almeno una caratteristica cinematica essendo acquisita, in uso, da dei mezzi di controllo (120) della detta macchina ginnica (100).
23. Metodo di monitoraggio, apparato di monitoraggio e uso di un apparato di monitoraggio secondo quanto descritto ed illustrato con riferimento alle tavole annesse .