TWI784774B

TWI784774B - 智慧型生理暨影像訊號回饋裝置及系統方法

Info

Publication number: TWI784774B
Application number: TW110140077A
Authority: TW
Inventors: 林秀真; 張家銘
Original assignee: 中國醫藥大學
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2022-11-21
Also published as: TW202317035A

Abstract

本發明係揭示一種智慧型生理暨影像訊號回饋裝置及系統方法，且智慧型生理暨影像訊號回饋裝置是包含生理感測單元、影像單元、資料擷取單元、資料傳輸單元、雲端資料庫、雲端運算單元以及回饋單元，而智慧型生理暨影像訊號回饋系統方法是利用智慧型生理暨影像訊號回饋裝置搭配運動裝置而整合多個生理訊號及影像訊號，並藉配置個人辨識以及雲端儲存、運算的技術，提供即時的運動表現以及危險動作警示，幫助使用者直觀了解目前自身狀態，進而即時修正不當動作或姿勢，可大幅提高運動安全性，並有效改善運動訓練的整體效率，避免任何運動傷害。

Description

智慧型生理暨影像訊號回饋裝置及系統方法

本發明係有關於一種智慧型生理暨影像訊號回饋裝置及系統方法，尤其是整合多個生理訊號及影像訊號，並搭配個人辨識以及雲端儲存、運算的技術，同時還提供危險動作的警示回饋，進而幫助使用者直觀了解目前自身運動的表現，且即時修正不當動作或姿勢，可大幅提高運動安全性，並有效改善運動訓練的整體效率，避免任何運動傷害。

近年來，民眾對於運動訓練的品質要求日益提高，而且受傷過後需要接受復健治療的患者也需要多進行一些在家訓練以提升治療效益，所以很需要優質的運動裝置。

另外，隨著政府大力推廣健康促進政策及全民運動風氣的提升，公私立的運動中心及健身房開始大量的成立，使得民眾能夠很便利的到運動場域進行訓練，但對於初學者或是先前較無運動習慣的民眾來說，場域中各式各樣的運動器材並無法完全掌握及熟悉其操作，因此，常會因為訓練重量過大、訓練次數過多或是因為在訓練過程中動作不正確而發生運動傷害。

目前，雖然現在許多運動場域都有配合的專業人員可以提供諮詢及指導，但受限於人力安排以及有限的資源，無法隨時都有專業人員進行動作指導，因此，如何隨時提醒使用者正確的使用運動器材及調整自己運動的動作以符合訓練需求或是避免受傷便成為在開發運動裝置上的一大挑戰課題。

再者，對於有復健訓練需求的族群來說，持續進行適當強度及頻率的運動是十分重要的。在復健計畫與運動訓練中常要求其進行肌力與神經肌肉控制鍛練，藉此以改善不適的症狀或是進行生物力學上的調整。

進一步對於受傷後的運動員來說，神經肌肉控制恢復更是其重回運動場的一大決定關鍵，而在訓練過程中經常需要治療師或是經過訓練的專業人員對患者或是運動員進行運動姿勢的矯正、生理狀況的評估或是確認肌肉出力。然而，在介入或訓練過程中，為了能促進復健進程及達到最佳的訓練效果，通常會希望患者或運動員能在住家附近或是鄰近區域進行自主運動訓練。但目前並無完整的系統或方法可以讓使用者在自行運動的過程中進行上述生理表現上的回饋。因此，為了確保使用者安全，會盡量避免使用高強度高風險的訓練菜單，但此一限制卻容易導致恢復或是訓練進程延緩，對於整體健康促進或是病後恢復上並非是好事。

眾所周知，膝關節退化性關節炎(knee osteoarthritis，knee OA)是造成老年族群功能障礙的常見疾病，而過去的許多研究已證實，對膝關節退化患者給予適當的運動訓練能夠有效改善關節疼痛與功能障礙。在運動訓練中，最常使用的是固定式腳踏車運動(stationary cycling)，因為固定式腳踏車的取得容易且操作簡單，不需特別學習，然而，目前並沒有適當的回饋系統及方法可以針對訓練方式與踩踏策略進行搭配，以致於實務上的應用與訓練效益相當受限。

另一方面，雖然運動裝置在業者不斷的創新下已能滿足一般需要，但是仍缺乏有效的使用者回饋機制而仍侷限於單一生理或影像訊號為主，所以實際應用上的功效不大，對於運動訓練、復健的幫助相當有限。

因此，很需要一種創新的智慧型生理暨影像訊號回饋裝置及系統方法，係整合多個生理訊號及影像訊號，並搭配個人辨識以及雲端儲存、運算的技術，同時還提供危險動作的警示回饋，進而幫助使用者直觀了解目前自身運動的表現，且即時修正不當動作或姿勢，可大幅提高運動安全性，並有效改善運動訓練的整體效率，避免任何運動傷害，藉以解決上述習知技術的問題。

本發明之主要目的在於提供一種智慧型生理暨影像訊號回饋裝置，包含生理感測單元、影像單元、資料擷取單元、資料傳輸單元、雲端資料庫、雲端運算單元以及回饋單元，用以搭配由使用者所使用而進行運動或訓練的運動裝置，比如固定式腳踏車、跑步機、踏步機、滑步機、滑輪機或橢圓機，進而提供生理回饋功能。

具體而言，生理感測單元是用以感測使用者而產生並傳送感測資訊，比如可包含肌電感測器、心電感測器以及慣性感測器，而影像單元是用以拍攝使用者而產生及傳送使用者影像資訊，比如可包含攝影機，且由連接至生理感測單元以及影像單元的資料擷取單元接收並轉傳感測資訊以及使用者影像資訊。

另外，資料傳輸單元連接至資料擷取單元以接收感測資訊以及使用者影像資訊，並接收來自資料輸入單元的個人資訊，且個人資訊是對應於使用者，進而結合感測資訊、使用者影像資訊以及個人資訊而產生及傳送使用者資訊至雲端網路，同時，還接收及轉傳來自運動裝置的目前運動狀態資訊至雲端網路。

再者，雲端資料庫包含對應於使用者的運動歷史資訊，並且是經由雲端網路而連接至資料傳輸單元，用以接收並儲存使用者資訊以及目前運動狀態資訊，進而更新所儲存的運動歷史資訊以供讀取。

上述的雲端運算單元係電氣連接至雲端資料庫或是經由雲端網路而連接至雲端資料庫，用以讀取運動歷史資訊，且依據運動歷史資訊中的感測資訊、使用者影像資訊及目前運動狀態資訊以進行動作判斷處理，進而產生並傳送動作建議資訊以及動作警示資訊。

尤其，回饋單元係包含影像輸出裝置以及音訊輸出裝置，並且是電氣連接至雲端運算單元或經由雲端網路而連接至雲端運算單元，用以接收動作建議資訊以及動作警示資訊，進而依據動作建議資訊以及動作警示資訊而進行回饋操作，其中回饋操作包含驅動影像輸出裝置以及音訊輸出裝置而分別播放回饋影像以及回饋聲音，用以供使用者參考而即時調整使用運動裝置的動作及姿勢。

此外，本發明之另一目的在於提供一種智慧型生理暨影像訊號回饋系統方法，包含以下依序進行的步驟。首先設置智慧型生理暨影像訊號回饋裝置，且智慧型生理暨影像訊號回饋裝置包含生理感測單元、影像單元、資料擷取單元、資料傳輸單元、雲端資料庫、雲端運算單元以及回饋單元。

接著，設置運動裝置，並利用資料傳輸單元以輸入對應於使用者的個人資訊，且由使用者藉運動裝置而進行運動，之後，由智慧型生理暨影像訊號回饋裝置搭配運動裝置，藉以實現生理回饋操作。

具體而言，上述的生理回饋操作包含：由生理感測單元感測使用者而產生並傳送感測資訊；由影像單元拍攝使用者而產生及傳送使用者影像資訊；由資料擷取單元連接至生理感測單元以及影像單元，用以接收並轉傳感測資訊以及使用者影像資訊；由資料傳輸單元連接至資料擷取單元，用以接收感測資訊以及使用者影像資訊，並接收來自資料輸入單元的個人資訊，且結合感測資訊、使用者影像資訊以及個人資訊而產生及傳送使用者資訊至雲端網路，同時接收及轉傳目前運動狀態資訊至雲端網路；由雲端資料庫包含對應於使用者的運動歷史資訊，並且是經由雲端網路而連接至資料傳輸單元，用以接收並儲存使用者資訊以及目前運動狀態資訊而更新運動歷史資訊以供讀取；由雲端運算單元電氣連接至雲端資料庫或經由雲端網路而連接至雲端資料庫，用以讀取運動歷史資訊，且依據運動歷史資訊中的感測資訊及使用者影像資訊而產生並傳送動作表現資訊，同時針對目前運動狀態資訊、感測資訊及使用者影像資訊進行動作表現判斷處理而產生並傳送動作建議資訊以及動作警示資訊，雲端運算單元亦可依據使用者影像資訊產生並傳送使用者之個人識別資訊；以及由電氣連接至雲端運算單元或經由雲端網路而連接至雲端運算單元的回饋單元接收動作建議資訊以及動作警示資訊，進而依據動作建議資訊以及動作警示資訊而進行回饋操作。

更具體而言，上述的回饋單元包含影像輸出裝置以及音訊輸出裝置，而回饋操作是包含驅動影像輸出裝置以及音訊輸出裝置而分別播放回饋影像以及回饋聲音，用以供使用者參考而即時調整使用運動裝置的動作及姿勢。

因此，本發明實質上是整合多個生理訊號及影像訊號，並搭配個人辨識以及雲端儲存、運算的技術，同時還提供危險動作的警示回饋，進而幫助使用者直觀了解目前自身運動的表現，且即時修正不當動作或姿勢，可大幅提高運動安全性，並有效改善運動訓練的整體效率，避免任何運動傷害。

以下配合圖示及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

請參考第一圖，依據本發明第一實施例智慧型生理暨影像訊號回饋裝置的示意圖。如第一圖所示，本發明第一實施例的智慧型生理暨影像訊號回饋裝置包含生理感測單元10、影像單元20、資料擷取單元30、資料傳輸單元40、雲端資料庫50、雲端運算單元60以及回饋單元70，係用以搭配由使用者P所使用而進行運動或訓練的運動裝置80，而提供生理回饋功能，幫助使用者P能以直觀的方式輕鬆而又準確的了解到目前自身運動或訓練的表現，可有效改善運動訓練的整體效率，並即時修正不當動作或姿勢以避免任何運動傷害，大幅提高運動安全性。

舉例而言，運動裝置80可包含固定式腳踏車、跑步機、踏步機、滑步機、滑輪機或橢圓機。

整體而言，生理感測單元10是用以感測使用者P而產生並傳送感測資訊A，比如生理感測單元10可包含肌電感測器、心電感測器以及慣性感測器，是分別貼附或配戴於使用者P而藉感測以產生肌電感測訊號、心電感測訊號以及慣性感測訊號，而感測資訊包含肌電資訊、心電資訊以及慣性資訊，且肌電感測訊號、心電感測訊號以及慣性感測訊號是分別包含於肌電資訊、心電資訊以及慣性資訊。本質上，肌電資訊可包含肌電圖(Electromyogram，EMG)。

利用肌電波記錄器記錄肌肉電氣活動而產生的肌電圖在臨床上是相當有用的參考資料，尤其是關於運動及感覺神經纖維的傳導，而對於檢查末梢神經損傷更其特殊價值。整體而言，肌電圖的臨床價值在於：分析異常波出現模式，區別各種肌病變，鑑別神經原性或肌原性萎縮，肌力減退；研究神經肌肉結合處的病理或肌肉本身之病變；研究因代謝疾病造成的神經及肌肉功能障礙；潛伏性肌病變或運動神經障礙之探測；了解運動神經損傷後之恢復過程及神經再生情形；利用多元表面電極同時記錄肌群之肌電圖，了解正常運動或不隨意運動時之肌肉動態；利用電氣刺激器誘發肌電位及刺激神經做末稍神經傳導速度之測量，有助於了解人體工學及運動生理學。

不過要注意的是，上述的肌電感測器、心電感測器以及慣性感測器只是用以方便請楚說明本發明特點的示範性實例而已，並非用以限制本發明範圍。換言之，生理感測單元10所包含的感測器種類以及數目可視實際需要而調整，藉以達到最佳功效，比如可使用血氧感測器，或使用多個肌電感測器貼附於使用者四肢、軀體、頭部的適當部位。

此外，影像單元20是用以拍攝使用者P而產生及傳送使用者影像資訊B，比如攝影機，換言之，影像單元20是拍攝使用者P在利用運動裝置80進行運動或訓練時的即時影像，主要是包含姿勢、動作、施力程度及速度。再者，資料擷取單元30連接至生理感測單元10以及影像單元20，用以接收並轉傳感測資訊A以及使用者影像資訊B。進一步，生理感測單元10以及影像單元20是以有線方式或無線方式連接資料擷取單元30，其中有線方式可包含電氣連接，而無線方式可包含藍芽(Blue Tooth)或WiFi。

上述的資料傳輸單元40連接至資料擷取單元30，用以接收感測資訊A以及使用者影像資訊B，並接收來自資料輸入單元U的個人資訊C，且個人資訊C是對應於使用者P，比如個人資訊C可包含姓名、性別、年齡，或是運動喜好、運動頻率，甚至是疾病，進而結合感測資訊A、使用者影像資訊B以及個人資訊C而產生及傳送使用者資訊D至雲端網路N，同時接收及轉傳來自運動裝置80的目前運動狀態資訊E至該雲端網路N。以固定式腳踏車當作運動裝置80為例，目前運動狀態資訊E可包含腳踏板阻力、車輪轉速、操作時間，藉以表示運動的強度。再以跑步機當作運動裝置80為例，目前運動狀態資訊E可包含跑步滑動板的移動速度、累計跑步時間。

進一步，雲端資料庫50包含對應於使用者P的運動歷史資訊F，並且是經由雲端網路N而連接至資料傳輸單元40，用以接收並儲存使用者資訊D以及目前運動狀態資訊E而更新所儲存的運動歷史資訊F以供讀取。

更具體而言，雲端運算單元60電氣連接至雲端資料庫50或經由雲端網路N而連接至雲端資料庫50，用以讀取運動歷史資訊F，且依據運動歷史資訊F中的感測資訊A、使用者影像資訊B及目前運動狀態資訊E而進行動作判斷處理，進而產生並傳送動作建議資訊G以及動作警示資訊H。

上述的回饋單元70是電氣連接至雲端運算單元60或經由雲端網路N而連接至雲端運算單元60，用以接收動作建議資訊G以及動作警示資訊H，進而依據動作建議資訊G以及動作警示資訊H而進行回饋操作。舉例而言，回饋單元70可包含影像輸出裝置71以及音訊輸出裝置72，並且回饋操作是包含驅動影像輸出裝置71以及音訊輸出裝置72而分別播放回饋影像以及回饋聲音，用以供使用者P參考而即時調整使用運動裝置80時的動作及姿勢。

換言之，影像輸出裝置71以及音訊輸出裝置72可分別利用傳統的顯示器以及揚聲器而實現，或者利用平板電腦、智慧型手機當作回饋單元70，所以不需額外配置特殊設計的裝置，整體的建置非常簡便且容易實施。

進一步，上述的回饋影像可包含視覺上易懂的圖表、圖示、標示、數據、顏色、燈號以及光影的至少其中之一，所以使用者能以直觀的方式而清楚了解動作狀態而是否需要即時修正錯誤或不良的動作、姿勢、施力大小，並隨時掌握生理狀態，比如肌電圖、心跳、血壓、血氧量，尤其還能觀察到運動裝置80的操作狀態及操作參數，比如固定式腳踏車的轉輪轉速、跑步機的滑動板速度，進而提供即時且有效的回饋以幫助使用者調整最佳的運動、訓練或復健。

再者，上述的回饋聲音可包含動作修正語音、危險警告語音以及警示音的至少其中之一，用以在發生動作錯誤不適當時，提醒使用者注意而修正動作，並避免造成運動傷害，改善使用上的安全性。

例如，使用者在使用固定式腳踏車而發生上半身向左偏移時，可能因踩踏施力不當或右腿肌肉較弱而產生代償作用所造成，本發明可藉回饋單元70顯示使用者偏左的圖示或標示以提醒使用者注意，同時還由回饋單元70發出動作修正語音，比如需要向右校正姿勢，或是發出危險警告語音，比如姿勢過度偏左而有導致傷害風險。因此，使用者可立即調整姿勢，避免運動傷害。

此外，雲端資料庫50進一步包含對應於使用者P的個人辨識影像，比如大頭照或全身照，其中個人辨識影像是經由影像單元20拍攝後產生而藉資料擷取單元30以及資料傳輸單元40傳送至雲端網路N，進而由雲端資料庫50接收而儲存以供讀取。再者，雲端運算單元60藉讀取雲端資料庫50所儲存的個人辨識影像以進行個人辨識，並在個人辨識成功後才進行動作判斷處理，而如果個人辨識不成功，則不進行該動作判斷處理。因此，個人辨識的功能可防止個人隱私或個資外洩。

整體而言，本發明第一實施例的智慧型生理暨影像訊號回饋裝置係整合多個生理訊號及影像訊號，並搭配個人辨識以及雲端儲存、運算的技術，同時還提供危險動作的警示回饋，進而幫助使用者直觀了解目前自身運動的表現，且即時修正不當動作或姿勢，可大幅提高運動安全性，並有效改善運動訓練的整體效率，避免任何運動傷害。

進一步參考第二圖，依據本發明第二實施例智慧型生理暨影像訊號回饋系統方法的操作流程示意圖。如第二圖所示，第二實施例智慧型生理暨影像訊號回饋系統方法包含依序進行的步驟S10、S20、S30、S40以及S50，用以提供智慧型回饋功能而大幅改善整體功效。

具體而言，本發明第二實施例的智慧型生理暨影像訊號回饋系統方法是從步驟S10開始，係設置智慧型生理暨影像訊號回饋裝置，而設置智慧型生理暨影像訊號回饋裝置包含生理感測單元、影像單元、資料擷取單元、資料傳輸單元、雲端資料庫、雲端運算單元以及回饋單元。由於設置智慧型生理暨影像訊號回饋裝置的主要技術已在第一實施例中詳細解釋，因而下文不再贅述。

接著進入步驟S20，係設置運動裝置，其中運動裝置可包含固定式腳踏車、跑步機、踏步機、滑步機、滑輪機或橢圓機，如同第一實施例所述。

然後在步驟S30中，由使用者利用資料傳輸單元以輸入對應於使用者的個人資訊，接著進入步驟S40，由使用者藉運動裝置而進行運動。

最後執行步驟S50，由智慧型生理暨影像訊號回饋裝置搭配運動裝置以實現生理回饋操作，而生理回饋操作是如第三圖所示，包含步驟S51、S52、S53、S54、S55、S56以及S57。

在步驟S51中，由生理感測單元感測使用者而產生並傳送感測資訊，而在步驟S52中，是由影像單元拍攝使用者而產生及傳送使用者影像資訊，且在步驟S53中，由資料擷取單元連接至生理感測單元以及影像單元，用以接收並轉傳感測資訊以及使用者影像資訊，其中，步驟S51和步驟S52可以同時進行或者以任意順序先後進行。

接著在步驟S54中，由資料傳輸單元連接至資料擷取單元，用以接收感測資訊以及使用者影像資訊，並接收來自資料輸入單元的個人資訊，且結合感測資訊、使用者影像資訊以及個人資訊而產生及傳送使用者資訊至雲端網路，同時，還接收及轉傳目前運動狀態資訊至雲端網路。

之後在步驟S55中，由雲端資料庫包含對應於該使用者的運動歷史資訊，並且是經由雲端網路而連接至資料傳輸單元，用以接收並儲存使用者資訊以及目前運動狀態資訊而更新運動歷史資訊以供讀取。接著在步驟S56中，由雲端運算單元電氣連接至雲端資料庫或經由雲端網路而連接至雲端資料庫，用以讀取運動歷史資訊，且依據運動歷史資訊中的該感測資訊及使用者影像資訊而產生並傳送動作表現資訊，同時，還針對目前運動狀態資訊、感測資訊及使用者影像資訊進行動作判斷處理而產生並傳送動作建議資訊以及動作警示資訊。此外，雲端運算單元亦可依據使用者影像資訊產生並傳送使用者之個人識別資訊。

最後在步驟S57中，由電氣連接至雲端運算單元或經由該雲端網路而連接至雲端運算單元的回饋單元接收動作建議資訊以及動作警示資訊，進而依據動作建議資訊以及動作警示資訊而進行回饋操作，且回饋單元包含影像輸出裝置以及音訊輸出裝置，其中回饋操作是包含驅動影像輸出裝置以及音訊輸出裝置而分別播放回饋影像以及回饋聲音，用以供使用者參考而即時調整使用運動裝置的動作及姿勢。

為進一步簡化整體結構及系統配置，可將影像單元以及回饋單元相互結合成一體的整合單元，且設置於運動裝置上以方便拍攝使用者、並供使用者觀看回饋影像以及收聽回饋聲音。以固定式腳踏車當作運動裝置為例，整合單元可配置在固定式腳踏車的把手中間，所以使用者在踩踏固定式腳踏車時，便可很自然的往前看到整合單元所播放的回饋影像，同聽取回饋聲音，保持一般腳踏車的騎車姿勢，符合人體工學，而且影像單元可拍攝使用者的上半身的正面影像，供雲端運算單元判斷運動姿勢是否偏左或偏右，或是太過前傾或後傾。或者，也可只將影像輸出裝置結合影像單元而配置在固定式腳踏車的把手中間，而音訊輸出裝置是以耳機的形式供使用者配戴，藉以減少對鄰近其他使用者的聲音干擾。

另外，生理感測單元也可利用具生理感測功能以及無線通信功能的智慧型手表或健康手環而實現，並以無線方式連結資料擷取單元而傳送感測資訊，不過資料擷取單元也必須配置無線通信功能，可省去電氣連接線路的佈局，使用上更加方便。

由於膝關節退化性關節炎是造成老年族群功能的主要障礙之一，所以便以膝關節退化性關節炎的病患為例說明本發明的具體功效。

過去已有許多的研究證實需要對膝關節退化患者給予適當的運動訓練，才能有效改善關節疼痛與功能障礙，然而，針對患者方便取得的固定式腳踏車運動的訓練效益卻沒有適當的回饋系統及方法以維持最佳的訓練方式與踩踏策略，以致於實務上的應用受限。換言之，傳統固定式腳踏車的運動裝置缺乏有效的生物回饋。

在應用實例上，本發明提供多達14位的膝關節退化患者進行適當運動訓練，並分為兩組，其中一組為控制組，是只使用不具回饋機制的傳統固定式腳踏車當作運動裝置，而另一組為回饋組，是特別使用股內側肌(vastus medialis，VM)肌電圖回饋機制當作本發明回饋單元的其中一示範例，搭配固定式腳踏車的運動裝置，如第四圖所示。

上述控制組以及回饋組的整體訓練為期六周，每周兩節，單節30分鐘的固定式腳踏車運動訓練，並且比較在訓練前後患者的膝關節功能問卷、疼痛量表、肌力、肌耐力及腳踏車運動中每五分鐘肌肉活化程度之差異。

結果顯示，功能性表現、患側疼痛、肌力與肌耐力並無法藉由六周的腳踏車訓練而有顯著的進步，且無組間差異，然而固定式腳踏車運動過程中，肌電圖回饋能使患者在運動過程中對肌肉的徵招（較高的最大及最小肌肉活化程度），但該現象並未呈現於目標肌肉（股內側肌）而是發生於鄰近的股直肌。因此，本發明的回饋單元所產生的效益相當明顯而具產業利用性。

綜上所述，本發明的特點在於整合多個生理訊號及影像訊號，並搭配個人辨識以及雲端儲存、運算的技術，同時還提供危險動作的警示回饋，進而幫助使用者直觀了解目前自身運動的表現，且即時修正不當動作或姿勢，可大幅提高運動安全性，並有效改善運動訓練的整體效率，避免任何運動傷害。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

10:生理感測單元 20:影像單元 30:資料擷取單元 40:資料傳輸單元 50:雲端資料庫 60:雲端運算單元 70:回饋單元 71:影像輸出裝置 72:音訊輸出裝置 80:運動裝置 A:感測資訊 B:使用者影像資訊 C:個人資訊 D:使用者資訊 E:目前運動狀態資訊 F:運動歷史資訊 G:動作建議資訊 H:動作警示資訊 N:雲端網路 P:使用者 U:資料輸入單元 S10, S20, S30, S40, S50:步驟 S51, S52, S53, S54, S55, S56, S57:步驟

第一圖顯示依據本發明第一實施例智慧型生理暨影像訊號回饋裝置的示意圖。第二圖顯示依據本發明第二實施例智慧型生理暨影像訊號回饋系統方法的操作流程示意圖。第三圖顯示依據本發明第二實施例智慧型生理暨影像訊號回饋系統方法中生理回饋操作的操作流程示意圖。第四圖顯示依據本發明的應用實例示意圖。

10:生理感測單元

20:影像單元

30:資料擷取單元

40:資料傳輸單元

50:雲端資料庫

60:雲端運算單元

70:回饋單元

71:影像輸出裝置

72:音訊輸出裝置

80:運動裝置

A:感測資訊

B:使用者影像資訊

C:個人資訊

D:使用者資訊

E:目前運動狀態資訊

F:運動歷史資訊

G:動作建議資訊

H:動作警示資訊

N:雲端網路

P:使用者

U:資料輸入單元

Claims

一種智慧型生理暨影像訊號回饋裝置，係用以搭配一運動裝置而提供生理回饋功能給使用該運動裝置的一使用者，包括：一生理感測單元，係用以感測該使用者而產生並傳送一感測資訊；一影像單元，係用以拍攝該使用者而產生及傳送一使用者影像資訊；一資料擷取單元，係連接至該生理感測單元以及該影像單元，用以接收並轉傳該感測資訊以及該使用者影像資訊；一資料傳輸單元，係連接至該資料擷取單元，用以接收該感測資訊以及該使用者影像資訊，並接收來自一資料輸入單元的一個人資訊，且該個人資訊是對應於該使用者，進而結合該感測資訊、該使用者影像資訊以及該個人資訊而產生及傳送一使用者資訊至一雲端網路，同時接收及轉傳來自該運動裝置的一目前運動狀態資訊至該雲端網路；一雲端資料庫，係包含對應於該使用者的一運動歷史資訊，並且是經由該雲端網路而連接至該資料傳輸單元，用以接收並儲存該使用者資訊以及該目前運動狀態資訊而更新該運動歷史資訊以供讀取；一雲端運算單元，係電氣連接至該雲端資料庫或經由該雲端網路而連接至該雲端資料庫，用以讀取該運動歷史資訊，且依據該運動歷史資訊中的該感測資訊及該使用者影像資訊而產生並傳送一動作表現資訊，同時針對該使用者影像資訊及該目前運動狀態資訊以進行一動作判斷處理而產生並傳送一動作建議資訊以及一動作警示資訊；以及一回饋單元，係具一影音播放功能，並電氣連接至該雲端運算單元或經由該雲端網路而連接至該雲端運算單元，用以接收該動作建議資訊以及該動作警示資訊，進而依據該動作建議資訊以及該動作警示資訊而進行一回饋操作而播放該動作建議資訊以及該動作警示資訊，且該回饋單元包含一影像輸出裝置以及一音訊輸出裝置，而該回饋操作包含驅動該影像輸出裝置以及該音訊輸出裝置而分別播放一回饋影像以及一回饋聲音，用以供該使用者參考而即時調整使用該運動裝置的動作及姿勢。
如請求項1所述之智慧型生理暨影像訊號回饋裝置，其中該運動裝置包含一固定式腳踏車、一跑步機、一踏步機、一滑步機、一滑輪機或一橢圓機。
如請求項1所述之智慧型生理暨影像訊號回饋裝置，其中該生理感測單元包含一肌電感測器、一心電感測器以及一慣性感測器，是分別貼附或配戴於該使用者而藉感測以產生一肌電感測訊號、一心電感測訊號以及一慣性感測訊號，而該感測資訊包含一肌電資訊、一心電資訊以及一慣性資訊，且該肌電感測訊號、該心電感測訊號以及該慣性感測訊號是分別包含於該肌電資訊、該心電資訊以及該慣性資訊。
如請求項1所述之智慧型生理暨影像訊號回饋裝置，其中該生理感測單元以及該資料擷取單元是以一有線方式或一無線方式而連接，且該有線方式包含電氣連接，而該無線方式包含藍芽(Blue Tooth)或WiFi，該回饋影像包含一圖表、一數據、一顏色以及一光影的至少其中之一，而該回饋聲音包含一動作修正語音、一危險警告語音以及一警示音的至少其中之一。
如請求項1所述之智慧型生理暨影像訊號回饋裝置，其中該雲端資料庫進一步包含對應於該使用者的一個人辨識影像，該個人辨識影像是經由該影像單元拍攝後產生而藉該資料擷取單元以及該資料傳輸單元傳送至該雲端網路，進而由該雲端資料庫接收而儲存以供讀取，該雲端運算單元讀取該讀取雲端資料庫所儲存的該個人辨識影像以進行一個人辨識，並在該個人辨識成功後才進行該動作判斷處理，而如果該個人辨識不成功，則不進行該動作判斷處理。
一種智慧型生理暨影像訊號回饋系統方法，包含：設置一智慧型生理暨影像訊號回饋裝置，且包含一生理感測單元、一影像單元、一資料擷取單元、一資料傳輸單元、一雲端資料庫、一雲端運算單元以及一回饋單元；設置一運動裝置；利用該資料傳輸單元以輸入對應於該使用者的一個人資訊；由一使用者藉該運動裝置而進行運動；以及由該智慧型生理暨影像訊號回饋裝置搭配該運動裝置，藉以實現一生理回饋操作，其中該生理回饋操作包含：由該生理感測單元感測該使用者而產生並傳送一感測資訊；由該影像單元拍攝該使用者而產生及傳送一使用者影像資訊；由該資料擷取單元連接至該生理感測單元以及該影像單元，用以接收並轉傳該感測資訊以及該使用者影像資訊；由該資料傳輸單元連接至該資料擷取單元，用以接收該感測資訊以及該使用者影像資訊，並接收來自一資料輸入單元的個人資訊，且結合該感測資訊、該使用者影像資訊以及該個人資訊而產生及傳送一使用者資訊至一雲端網路，同時接收及轉傳一目前運動狀態資訊至該雲端網路；由該雲端資料庫包含對應於該使用者的一運動歷史資訊，並且是經由該雲端網路而連接至該資料傳輸單元，用以接收並儲存該使用者資訊以及該目前運動狀態資訊而更新該運動歷史資訊以供讀取；由該雲端運算單元電氣連接至該雲端資料庫或經由該雲端網路而連接至該雲端資料庫，用以讀取該運動歷史資訊，且依據該運動歷史資訊中的該感測資訊及該使用者影像資訊而產生並傳送一動作表現資訊，同時針對該目前運動狀態資訊、該感測資訊及該使用者影像資訊進行一動作判斷處理而產生並傳送一動作建議資訊以及一動作警示資訊；以及由電氣連接至該雲端運算單元或經由該雲端網路而連接至該雲端運算單元的該回饋單元接收該動作建議資訊以及該動作警示資訊，進而依據該動作建議資訊以及該動作警示資訊而進行一回饋操作，且該回饋單元包含一影像輸出裝置以及一音訊輸出裝置，而該回饋操作包含驅動該影像輸出裝置以及該音訊輸出裝置而分別播放一回饋影像以及一回饋聲音，用以供該使用者參考而即時調整使用該運動裝置的動作及姿勢。
如請求項6所述之智慧型生理暨影像訊號回饋系統方法，其中該運動裝置包含一固定式腳踏車、一跑步機、一踏步機、一滑步機、一滑輪機或一橢圓機。
如請求項6所述之智慧型生理暨影像訊號回饋系統方法，其中該生理感測單元包含一肌電感測器、一心電感測器以及一慣性感測器，是分別貼附或配戴於該使用者而藉感測以產生一肌電感測訊號、一心電感測訊號以及一慣性感測訊號，而該感測資訊包含一肌電資訊、一心電資訊以及一慣性資訊，且該肌電感測訊號、該心電感測訊號以及該慣性感測訊號是分別包含於該肌電資訊、該心電資訊以及該慣性資訊。
如請求項6所述之智慧型生理暨影像訊號回饋系統方法，其中該生理感測單元以及該資料擷取單元是以一有線方式或一無線方式而連接，且該有線方式包含電氣連接，而該無線方式包含藍芽(Blue Tooth)或WiFi，該回饋影像包含一圖表、一數據、一顏色以及一光影的至少其中之一，而該回饋聲音包含一動作修正語音、一危險警告語音以及一警示音的至少其中之一。
如請求項6所述之智慧型生理暨影像訊號回饋系統方法，其中該雲端資料庫進一步包含對應於該使用者的一個人辨識影像，該個人辨識影像是經由該影像單元拍攝後產生而藉該資料擷取單元以及該資料傳輸單元傳送至該雲端網路，進而由該雲端資料庫接收而儲存以供讀取，該雲端運算單元讀取該讀取雲端資料庫所儲存的該個人辨識影像以進行一個人辨識，並在該個人辨識成功後才進行該動作判斷處理，而如果該個人辨識不成功，則不進行該動作判斷處理。