專利名稱：顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置及其執(zhí)行方法
顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置及其執(zhí)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制裝置，特別是與一種顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置及其執(zhí)行方法有關(guān)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代人生活忙碌，普遍缺乏時間到戶外運動。即使有時間到戶外運動時，若碰到下雨天或天氣太冷也不適合進(jìn)行。而在碰到晴天時，也常有另外有過度曝曬的困惱。因此，基于很多原因，許多人喜歡在室內(nèi)使用運動器材來進(jìn)行運動以保持身體健康，而一般最常被用于往復(fù)式移動之運動器材則譬如有跑步機(treadmill)。請參閱附圖 1，為一運動者70于跑步機100上之示意圖。只是光在跑步機100上跑步有些人往往會覺得過于無趣，因此有些跑步機100前方會設(shè)有一液晶顯示裝置110，以供運動者70邊跑步邊觀賞多媒體畫面。然而，當(dāng)運動者70在跑步機100上跑步時，其頭部是呈上下晃動而左右些微移動的狀態(tài)，又因為液晶顯示裝置110處于靜止不動的狀態(tài)，因此運動者70所看到的將為是呈現(xiàn)相對上下左右晃動的影像，導(dǎo)致視覺感官效果不佳，容易造成眼睛的不適。此外，可供運動者70作往復(fù)式移動之運動器材，還包括如附圖2所示之斜坡機120 (incline trainer) 以及附圖3所示之橢圓機130 (elliptical)。在斜坡機120和橢圓機130上運動的人在觀賞前方的顯示器110時，往往也會面臨相同的視覺感官效果不佳之技術(shù)問題。因此，目前需要對上述現(xiàn)有技術(shù)中可供作往復(fù)式移動之運動器材上之多媒體視聽設(shè)備的缺點提出解決方法。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)之問題，本發(fā)明之目的就是在提供一種顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置及其執(zhí)行方法，其能讓運動者于運動時觀看到相對靜止的畫面。根據(jù)本發(fā)明之顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置，包括一顯示單元、至少一攝影單元以及一控制單元。該顯示單元用以顯示多媒體畫面。該攝影單元用以攝錄該運動者之影像。該控制單元電性連接至該顯示單元以及該攝影單元。該控制單元會接收該運動者之影像，并根據(jù)該運動者之影像來調(diào)整該顯示單元，以使該顯示單元顯示之多媒體畫面與該運動者作相對應(yīng)之移動。根據(jù)本發(fā)明之顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置的執(zhí)行方法，該裝置包括一顯示單元、至少一攝影單元以及一電性連接至該顯示單元以及該攝影單元之控制單元，該執(zhí)行方法包括該攝影單元會攝錄該運動者之影像；該控制單元會接收該運動者之影像；以及該控制單元會根據(jù)該運動者之影像來調(diào)整該顯示單元，以使得該顯示單元顯示之多媒體畫面與該運動者作相對應(yīng)之移動。
本發(fā)明之顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置及其執(zhí)行方法能使運動者觀看相對靜止不動的畫面，使得運動者之雙眼具有更佳的視覺效果。實施本發(fā)明時主要使用的技術(shù)為視覺伺服控制(Visual Servoing)或稱作以視覺為基礎(chǔ)之機器人控制技術(shù)(Vision-based Robot Control) [1_3]，該技術(shù)可以讓視覺訊號成為某一系統(tǒng)之運動控制的輸入信息。視覺伺服控制已經(jīng)被成功地應(yīng)用在智能機器人和其它領(lǐng)域上(可以參見[1] S. A.Hutchinson，G.D.Hager，andP. I. Corke, A tutorial on visual servo control, IEEE Transactions on Robotics andAutomation,12(5) 651—670, Oct. 1996. ； [2]F. Chaumette and S. Hutchinson, Visual Servo Control, Part I :Basic Approaches, IEEE Robotics and AutomationMagazine,13(4) :82-90, December 2006. ；[3]F. Chaumette and S. Hutchinson, Visual Servo Control, Part II :Advanced Approaches,IEEE Robotics andAutomation Magazine,14(1) :109-118, March 2007·)。

附圖1為一運動者于跑步機上之示意圖；附圖2為一斜坡機之示意圖；附圖3為一橢圓機之示意圖；附圖4以及附圖5為根據(jù)本發(fā)明第一實施例之顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置的示意圖；附圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實施例之顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置的示意圖；以及附圖7為根據(jù)本發(fā)明之顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置的執(zhí)行方法流程圖。
具體實施方式請參閱附圖4以及附圖5，為根據(jù)本發(fā)明第一實施例之顯示畫面可對應(yīng)運動者70 身體狀態(tài)移動之裝置1的示意圖。顯示畫面可對應(yīng)運動者70身體狀態(tài)移動之裝置1是應(yīng)用于一可供該運動者70作往復(fù)式移動之運動器材上。于本實施例中，該運動器材為一跑步機60。顯示畫面可對應(yīng)運動者70身體狀態(tài)移動之裝置1包括一顯示單元10、一攝影單元 20以及一控制單元30。顯示單元10用以顯示多媒體畫面以供運動者70觀看，其所顯示的多媒體畫面可以例如為電視節(jié)目或是光盤片播放之影片。于本實施例中，顯示單元10是設(shè)置于跑步機60 上且位于運動者70前方。攝影單元20可以例如為一電荷耦合組件(charge coupled device, CCD)或一互補金氧半導(dǎo)體(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)感應(yīng)器，其用以攝錄該運動者70之影像，故其需設(shè)置于能攝錄運動者70之影像的位置上，較佳而言，其設(shè)置于能攝錄運動者70頭部的位置。于本實施例中，攝影單元20整合于顯示單元10中并位于顯示單元10上方。于其它實施例中，攝影單元20當(dāng)然也可以設(shè)置在顯示單元10以外的其它地方上。控制單元30電性連接至顯示單元10以及攝影單元20。控制單元30會接收運動者70之影像，并根據(jù)運動者70之影像來調(diào)整顯示單元10，以使該顯示單元10所顯示之多媒體畫面與該運動者70作相對應(yīng)之移動。也就是說，控制單元30會根據(jù)運動者70之影像來計算運動者70移動的頻率及幅度，并使得顯示單元10顯示之多媒體畫面移動的頻率及幅度與運動者70移動的頻率及幅度相同，因此能使運動者70觀看的多媒體畫面呈現(xiàn)相對靜止不動的效果。較佳而言，攝影單元20主要攝錄運動者70的頭部，而控制單元30則根據(jù)運動者70頭部之影像計算頭部移動的頻率及幅度，并根據(jù)計算出的頻率及幅度來調(diào)整與移動顯示單元10。本發(fā)明主要使用視覺伺服控制(Visual Servoing)技術(shù)或稱為以視覺為基礎(chǔ)之機器人控制(Vision-based Robot Control)技術(shù)，該技術(shù)可以讓視覺訊號成為一系統(tǒng)之輸入信息，以對該系統(tǒng)作運動控制，目前多用于智能機器人的控制。于本發(fā)明中，攝影單元20即為視覺訊號的來源，其會攝錄該運動者70之影像以作為輸入信息，并對顯示單元10作運動控制。上述控制單元30是根據(jù)運動者70之影像來調(diào)整顯示單元10所顯示之多媒體畫面的方法有二種，第一種為調(diào)整顯示單元10移動的頻率及幅度，即間接調(diào)整顯示單元10顯示之多媒體畫面。第二種則不調(diào)整顯示單元10移動的頻率及幅度，而直接調(diào)整顯示單元10 顯示之多媒體畫面的位置。有關(guān)于第一種間接調(diào)整顯示單元10顯示之多媒體畫面的方法，請參閱附圖6，為根據(jù)本發(fā)明第二實施例之顯示畫面可對應(yīng)運動者70身體狀態(tài)移動之裝置1’的示意圖。顯示畫面可對應(yīng)運動者70身體狀態(tài)移動之裝置1’還包括一運動基座40以及至少一馬達(dá)50。 運動基座40用以承載顯示單元10。馬達(dá)50連接至控制單元30以及運動基座40。控制單元30會控制馬達(dá)50以帶動運動基座40所承載的顯示單元10，以使得顯示單元10之移動頻率及幅度，與運動者70移動的頻率及幅度相同，亦即顯示單元10所顯示之多媒體畫面相對于運動者70而呈現(xiàn)相對靜止不動的狀態(tài)。要進(jìn)一步說明的是，當(dāng)攝影單元20之?dāng)?shù)量為一個時，控制單元30可以計算運動者 70之頭部移動的頻率，惟計算頭部上下左右移動的幅度，需要假設(shè)運動者70與攝影單元20 之間的距離。或者，顯示畫面可對應(yīng)運動者70身體狀態(tài)移動之裝置1’還可進(jìn)一步包括一電性連接至該控制單元30之距離偵測單元25，其設(shè)置于例如附圖4所示之跑步機60上，并可以測量運動者70與攝影單元20之間的距離，如此就可以精確地計算出頭部上下左右移動的幅度。距離偵測單元25可以例如為一超音波距離感應(yīng)器。要說明的是，距離偵測單元 25與攝影單元20可整合為一模塊或是分開設(shè)置，該二者可設(shè)置于跑步機60上或跑步機60 以外的位置。要注意的是，由于距離偵測單元25是用以測量運動者70與攝影單元20之間的距離，故距離偵測單元25與運動者70之間的距離應(yīng)盡量與運動者70與攝影單元20之間的距離相同，才能藉此精確地計算出頭部上下左右移動的幅度。當(dāng)攝影單元20之?dāng)?shù)量為兩個或以上時，控制單元30可以根據(jù)立體視覺計算出運動者70頭部移動的頻率外，并能精確計算出運動者頭部上下左右移動的幅度。控制單元30可對運動基座40僅作單一自由度的控制，例如使得顯示單元10呈現(xiàn)上下直線的移動，或是以連桿機構(gòu)(未圖示)來呈現(xiàn)如符號”⑴”型式軌跡的移動。因為運動者70的頭部運動并不一定會呈現(xiàn)左右或上下對稱，若使用單一自由度的控制雖可以大致讓顯示單元10與運動者70同步移動，但仍然會有一些誤差存在。為了讓顯示單元10與運動者70之同步移動更為精確，控制單元30也可對運動基座40作多個自由度的控制，而使得顯示單元10呈現(xiàn)上下及左右的移動，甚至可變動仰角，以使得運動者70看到顯示單元 10顯示之多媒體畫面更精確地呈現(xiàn)相對靜止的狀態(tài)。第二種方法是直接調(diào)整顯示單元10所顯示之多媒體畫面，如附圖5所示，控制單元30在計算出運動者70頭部移動的頻率及幅度之后，便直接調(diào)整顯示單元10內(nèi)顯示多媒體畫面的位置，以使得顯示單元10顯示之多媒體畫面移動的頻率及幅度，與運動者70頭部移動的頻率及幅度相同，亦即顯示單元10顯示之多媒體畫面，將會相對于運動者70而呈現(xiàn)相對靜止不動。如果要讓運動者70全程看到完整的多媒體畫面，則顯示單元30播放的多媒體畫面必須適當(dāng)?shù)乜s小，如此在多媒體畫面上下左右移動時，還可以全部容納在顯示單元30的可顯示范圍內(nèi)。要說明的是，在如附圖4-5所示之第一實施例中，顯示單元10、攝影單元20以及控制單元30均設(shè)置于跑步機60上。于其它實施例中，顯示單元10、攝影單元20以及控制單元30可整合于一模塊并設(shè)置于運動者70前方，而不設(shè)置于跑步機60上。如附圖6所示之第二實施例中，顯示單元10、攝影單元20、控制單元30、運動基座 40、馬達(dá)50以及距離偵測單元25也可直接設(shè)置于跑步機60上，或是整合于一模塊中并設(shè)置于運動者70前方而不設(shè)置于跑步機60上。又，根據(jù)本發(fā)明之可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置1及1’，并不僅限于應(yīng)用至跑步機60上，其亦可以應(yīng)用至其它供該運動者70之雙腳作往復(fù)式移動之運動器材上，例如斜坡機或橢圓機。請參閱附圖7，為根據(jù)本發(fā)明之顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置的執(zhí)行方法流程圖，該裝置包括一顯示單元、至少一攝影單元，以及一電性連接至該顯示單元以及該控制單元控制單元，該執(zhí)行方法包括在步驟S700中，該攝影單元會攝錄該運動者之影像；在步驟S710中，該控制單元會接收該運動者之影像；以及在步驟S720中，該控制單元會根據(jù)該運動者之影像來調(diào)整該顯示單元，以使該顯示單元顯示之多媒體畫面與該運動者作相對應(yīng)之移動。較佳而言，該攝影單元主要會攝錄該運動者的頭部。上述使該顯示單元所顯示之多媒體畫面與該運動者作相對應(yīng)之移動的方法有二種，第一種為調(diào)整該顯示單元移動的頻率及幅度，即間接調(diào)整該顯示單元顯示之多媒體畫面。第二種則不調(diào)整該顯示單元移動的頻率及幅度，而直接調(diào)整該顯示單元顯示之多媒體畫面的位置。在第一種方法間接調(diào)整該顯示單元顯示之多媒體畫面中，該顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置還包括一運動基座以及至少一馬達(dá)。該運動基座用以承載該顯示單元。該至少一馬達(dá)連接至該控制單元以及該運動基座。在該控制單元根據(jù)該運動者之影像來調(diào)整該顯示單元的步驟中，該控制單元會控制該至少一馬達(dá)以帶動該運動基座所承載之該顯示單元，進(jìn)而使得該顯示單元移動的頻率及幅度，與該運動者移動的頻率及幅度相同。要說明的是，當(dāng)該攝影單元之?dāng)?shù)量為一個時，該控制單元可以計算該運動者頭部移動的頻率，惟計算頭部上下左右移動的幅度則需要假設(shè)該運動者與該攝影單元之間的距離。或者，可與運動者身體狀態(tài)移動之裝置，還可進(jìn)一步包括一電性連接至該控制單元之距離偵測單元，其設(shè)置于例如附圖4所示之跑步機60上并測量運動者與攝影單元之間的距離，如此就可以精確地計算出頭部上下左右移動的幅度。距離偵測單元25例如為一超音波距離感應(yīng)器。當(dāng)該攝影單元之?dāng)?shù)量為兩個或以上時，該控制單元除了可以根據(jù)立體視覺來計算出該運動者頭部移動的頻率外，并能精確計算出該運動者頭部上下左右移動的幅度。該控制單元可對該運動基座僅作單一自由度的控制，例如使得該顯示單元呈現(xiàn)上下直線的移動，或是以連桿機構(gòu)(未圖示)呈現(xiàn)如符號”⑴”型式軌跡的移動。因為該運動者的頭部運動并不一定是左右或上下對稱，所以使用單一自由度的控制雖可以大致讓該顯示單元與該運動者同步移動，但仍然會有一些誤差存在。為了讓該顯示單元與該運動者之同步移動更精確，該控制單元也可對該運動基座作多個自由度的控制，使得該顯示單元同時作上下及左右的移動，甚至可變動仰角，使得該運動看到該顯示單元顯示之多媒體畫面， 得以更精確地呈現(xiàn)相對靜止的狀態(tài)。第二種方法是直接調(diào)整該顯示單元顯示之多媒體畫面，在該控制單元根據(jù)該運動者之影像來調(diào)整該顯示單元的步驟中，該控制單元會直接調(diào)整該顯示單元顯示之多媒體畫面的位置，而使得該顯示單元顯示之多媒體畫面移動的頻率及幅度與該運動者頭部移動的頻率及幅度相同，即該顯示單元所顯示之多媒體畫面相對該運動者而呈現(xiàn)相對靜止不動。 如果要讓該運動者全程看到完整的影像，該顯示單元播放的多媒體畫面必須適當(dāng)?shù)乜s小， 如此當(dāng)多媒體畫面上下左右移動時還可以全部容納在該顯示單元的可顯示范圍內(nèi)。又，根據(jù)本發(fā)明之可與運動者身體狀態(tài)移動之裝置的執(zhí)行方法，是被應(yīng)用至一供該運動者之雙腳作往復(fù)式移動之運動器材上，該運動器材是選自跑步機、斜坡機以及橢圓機所構(gòu)成群組中之一者。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置，其特征在于該裝置包括一顯示單元，用以顯示多媒體畫面；至少一攝影單元，用以攝錄該運動者之影像；以及一控制單元，電性連接至該顯示單元以及該攝影單元，該控制單元會接收該運動者之影像并根據(jù)該運動者之影像來調(diào)整該顯示單元，以使得該顯示單元顯示之多媒體畫面與該運動者作相對應(yīng)之移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于當(dāng)該攝影單元之?dāng)?shù)量為一個時，該裝置還包括一電性連接至該控制單元之距離偵測單元，以測量該運動者與該攝影單元之距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于進(jìn)一步包括一運動基座，用以承載該顯示單元；以及至少一連接至該控制單元以及該運動基座之馬達(dá)，其中該控制單元會控制該至少一馬達(dá)，以帶動該運動基座所承載之該顯示單元，而使得該顯示單元移動的頻率及幅度與該運動者移動的頻率及幅度相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于該控制單元會調(diào)整該顯示單元顯示之多媒體畫面的位置，使其得以在至少一個自由度上移動，進(jìn)而使得該顯示單元顯示之多媒體畫面移動的頻率及幅度與該運動者頭部移動的頻率及幅度相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于該攝影單元主要攝錄該運動者的頭部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于該裝置是應(yīng)用至一供該運動者作往復(fù)式移動之運動器材。
7.—種顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置的執(zhí)行方法，該裝置包括一顯示單元、至少一攝影單元以及一控制單元電性連接至該顯示單元以及該攝影單元，其特征在于 該執(zhí)行方法包括該攝影單元會攝錄該運動者之影像；該控制單元會接收該運動者之影像；以及該控制單元會根據(jù)該運動者之影像來調(diào)整該顯示單元，以使該顯示單元所顯示之多媒體畫面對應(yīng)于該運動者而作相對應(yīng)之移動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的執(zhí)行方法，該裝置進(jìn)一步包括一運動基座用以承載該顯示單元，以及至少一連接至該控制單元以及該運動基座之馬達(dá)，其特征在于在該控制單元根據(jù)該運動者之影像來調(diào)整該顯示單元的步驟中，該控制單元會控制該至少一馬達(dá)，以帶動該運動基座所承載之該顯示單元，進(jìn)而使得該顯示單元移動的頻率及幅度與該運動者移動的頻率及幅度相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的執(zhí)行方法，其特征在于在該控制單元根據(jù)該運動者之影像來調(diào)整該顯示單元的步驟中，該控制單元會調(diào)整該顯示單元顯示之多媒體畫面的位置，而使得該顯示單元顯示之多媒體畫面所移動的頻率及幅度，與該運動者頭部移動的頻率及幅度相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的執(zhí)行方法，其特征在于該攝影單元主要攝錄該運動者的頭部。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置及其執(zhí)行方法。該顯示畫面可對應(yīng)運動者身體狀態(tài)移動之裝置包括一顯示單元、至少一攝影單元以及一控制單元。該顯示單元用以顯示多媒體畫面。該攝影單元用以攝錄該運動者之影像。該控制單元電性連接至該顯示單元以及該攝影單元，該控制單元會接收該運動者之影像并根據(jù)該運動者之影像來調(diào)整該顯示單元，以使得該顯示單元顯示之多媒體畫面與該運動者作相對應(yīng)之移動。
文檔編號A63B71/06GK102397691SQ20101028132
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者林其禹, 橋本浩一 申請人:林其禹