[发明专利]基于影像的动作分析系统与方法

说明书

一种使用主体的影像以决定主体的姿势相关信息的方法，该方法包含：根据第一影像以决定第一对关节的第一位置与第一对关节相关的第一身体肢段的第一身体肢段长度；根据第二影像以决定第二对关节的第二位置与第二对关节相关的第二身体肢段的第二身体肢段长度；根据降低第一身体肢段长度与第二身体肢段长度的差异的算法，以决定第一对关节与第二对关节是否相应至同一对关节；如果第一对关节与第二对关节相应至同一对关节，则根据第二位置以决定主体的姿势信息；及提供姿势信息的相关指示。

技术领域

本发明是有关动作分析(motion analysis)，特别是关于一种基于影像以决定及分析主体(subject)的动作的系统与方法。

背景技术

动作分析是生物力学(biomechanics)的一个重要学科，其相关于各种应用，例如平衡评估、力感测的测量、运动科学训练、物理治疗分析与健身设备操作等。动作分析一般是基于影像来执行，当主体(例如人类)进行特定动作时，系统会对主体撷取系列影像。根据该系列影像，系统决定主体在特定时间的各个身体肢段(segment)的位置。根据该些位置信息，系统即可决定主体在该时间的动作或/且姿势(posture)。

目前技术提供许多方法以执行基于影像的动作分析。其中一种动作分析的方法是追踪主体的标志器(marker)所发射信号。例如，主体穿戴配备有标志器的衣服。标志器可为被动式反射器(例如VICON^TM系统)，或者为可见光、红外光的主动式发射器(例如PhaseSpace^TM系统)。当主体移动时，系统使用多个相机从不同角度撷取该些标志器的系列影像。根据该系列影像以及相机与主体的相对位置，系统追踪该系列影像当中标志器所反射影像的动作，用以决定主体的动作。

另一种动作分析的方法是投射标志图样(pattern)在主体上，再根据反射图样的影像以追踪主体的动作。例如，微软(Microsoft)的Kinect^TM系统投射红外光图样于主体，再得到主体反射的红外光图样的系列影像。根据反射的红外光图样的系列影像，系统产生主体的深度影像。系统将部分深度影像映像(map)至主体的一或多个身体部位，再追踪该系列影像当中相应的部分深度影像的动作。根据所追踪的部分深度影像(及相应的身体部位)的动作，系统即可决定主体的动作。

上述两种动作分析的方法都具有缺点。对于VICON^TM系统而言，主体必须穿戴配备有光发射器的衣服，且需要使用多个相机以追踪标志器在三度空间的动作。这些硬件要求限制了VICON^TM系统的应用场合。例如，VICON^TM系统一般不适用于家庭或有限空间的场合。

另一方面，Kinect^TM系统对于硬件的要求较少(例如仅需红外光发射器及深度相机)，且适用于有限空间的场合(例如家庭)。然而，Kinect^TM系统的动作分析的准确度极为有限，因此不适用于高准确度的动作分析的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于影像的动作分析系统与方法，适用于有限空间的场合高准确度的动作分析。

本发明解决其技术问题可以采用以下技术方案来实现。

一种使用主体的影像以决定主体的姿势相关信息的方法，该方法包含：接收主体在第一姿势的第一影像；根据该第一影像以决定第一对关节的第一位置；根据该第一位置以决定该第一对关节相关的第一身体肢段的第一身体肢段长度；接收该主体在第二姿势的第二影像；根据该第二影像以决定第二对关节的第二位置；根据该第二位置以决定该第二对关节相关的第二身体肢段的第二身体肢段长度；根据该第一身体肢段长度与该第二身体肢段长度的关系以决定该第一对关节与该第二对关节是否相应至该主体的同一对关节；如果该第一对关节与该第二对关节相应至该主体的同一对关节，则根据该第二位置以决定该主体的姿势信息；及提供该主体的姿势信息的相关指示。