虚拟运动教练系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及一种教学系统，特别是涉及一种运动的教学系统。本发明还涉及一种运动教学系统的控制方法。

背景技术：

2.各种运动的学习过程中，标准姿势的学习是相当重要的一环。运动教练能在现场对于学习者的姿势给予指导，对于学习者有大的助益。本案发明人遂思及，若能发展出一种新的虚拟运动教练系统，让学习者在家运动时也能给予姿势的指导，将能扩展学习者的学习环境。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种虚拟运动教练系统。
4.本发明的另一目的，在于提供一种虚拟运动教练系统的控制方法。
5.于是，本发明虚拟运动教练系统，适于与教练端影像拍摄装置、学员端影像拍摄装置及学员端显示装置通信，并包含教练端电子装置、学员端电子装置及管理服务器。
6.所述教练端电子装置，适于电连接于所述教练端影像拍摄装置。
7.所述学员端电子装置适于电连接于所述学员端影像拍摄装置及所述学员端显示装置。
8.所述管理服务器经由通信网路电连接于所述教练端电子装置及所述学员端电子装置。
9.所述教练端电子装置接收由所述教练端影像拍摄装置拍摄教练做出由第一姿势转变成第二姿势所产生的动作示范影片。
10.所述教练端电子装置通过预定人体姿势追踪演算法，分析所述动作示范影片获得多个追踪点对应于所述第一姿势的多个示范第一位置、对应于所述第二姿势的多个示范第二位置，及由所述第一姿势转变成所述第二姿势的多个示范移动速度。
11.所述教练端电子装置传送包含所述动作示范影片、所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度的教练样板数据给所述管理服务器。
12.所述管理服务器将所述教练样板数据传送给所述学员端电子装置。
13.所述学员端电子装置经由所述学员端显示装置播放所述动作示范影片，并接收由所述学员端影像拍摄装置拍摄学员做出由所述第一姿势转变成所述第二姿势所产生的动作练习影片。
14.所述学员端电子装置通过所述预定人体姿势追踪演算法，分析所述动作练习影片获得所述追踪点对应于所述第一姿势的多个练习第一位置、对应于所述第二姿势的多个练习第二位置，及由所述第一姿势转变成所述第二姿势的多个练习移动速度。
15.所述学员端电子装置比较所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度与所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度以产生多个分别对应于
所述追踪点的差异数据。
16.所述学员端电子装置根据所述差异数据于所述动作练习影片加注错误部位提示资讯，以产生错误部位提示影片，所述错误部位提示资讯指示出对应的所述差异数据大于差异上限的所述追踪点。
17.所述学员端电子装置经由所述学员端显示装置播放所述错误部位提示影片。
18.在一些实施态样中，所述的虚拟运动教练系统还适于与教练端显示装置及供所述教练操作的教练端输入装置通信，所述教练端电子装置适于电连接于所述教练端显示装置及所述教练端输入装置。
19.所述教练端电子装置于所述动作示范影片加注指示出所述追踪点的追踪点标注资讯，以产生标注追踪点动作示范影片，并经由所述教练端显示装置播放所述标注追踪点动作示范影片，并根据接收自所述教练端输入装置的重要追踪点设定指令，将所述动作示范影片中的所述追踪点其中一者或多者设定为一或多个重要追踪点，以产生重要追踪点设定数据。
20.所述教练端电子装置传送给所述管理服务器的所述教练样板数据还包含所述重要追踪点设定数据。
21.所述学员端电子装置根据所述差异数据计算出多个分别对应于所述追踪点的追踪点分数，并根据所述重要追踪点设定数据设定多个分别对应于所述追踪点的权重值，并根据所述追踪点分数及所述权重值产生总分，其中，对应于所述重要追踪点或所述重要追踪点的所述权重值或所述权重值大于对应于其余追踪点的所述权重值或所述权重值。
22.所述学员端电子装置经由所述学员端显示装置显示所述总分。
23.在一些实施态样中，所述的虚拟运动教练系统还适于与供所述学员操作的学员端输入装置通信，所述学员端电子装置适于电连接于所述学员端输入装置。
24.所述教练端电子装置接收来自所述教练端输入装置的教练身高。
25.所述学员端电子装置接收来自所述学员端输入装置的学员身高，并根据所述教练身高及所述学员身高计算身高比例。
26.所述学员端电子装置于产生所述差异数据前，先根据所述身高比例调整所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度，或调整所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度，再比较调整后的所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度与所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度，或比较所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度与调整后的所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度，以产生分别对应于所述追踪点的所述差异数据。
27.本发明虚拟运动教练系统的控制方法，借由虚拟运动教练系统实施，所述虚拟运动教练系统适于与教练端影像拍摄装置、学员端影像拍摄装置及学员端显示装置通信，并包含教练端电子装置、学员端电子装置及管理服务器，所述教练端电子装置适于电连接于所述教练端影像拍摄装置，所述学员端电子装置适于电连接于所述学员端影像拍摄装置及所述学员端显示装置，所述管理服务器经由通信网路电连接于所述教练端电子装置及所述学员端电子装置，所述方法包含：所述教练端电子装置接收由所述教练端影像拍摄装置拍摄教练做出由第一姿势转变成第二姿势所产生的动作示范影片；所述教练端电子装置通过预定人体姿势追踪演算法，分析所述动作示范影片获得多个追踪点对应于所述第一姿势的
多个示范第一位置、对应于所述第二姿势的多个示范第二位置，及由所述第一姿势转变成所述第二姿势的多个示范移动速度；所述教练端电子装置传送包含所述动作示范影片、所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度的教练样板数据给所述管理服务器；所述管理服务器将所述教练样板数据传送给所述学员端电子装置；所述学员端电子装置经由所述学员端显示装置播放所述动作示范影片，并接收由所述学员端影像拍摄装置拍摄学员做出由所述第一姿势转变成所述第二姿势所产生的动作练习影片；所述学员端电子装置通过所述预定人体姿势追踪演算法，分析所述动作练习影片获得所述追踪点对应于所述第一姿势的多个练习第一位置、对应于所述第二姿势的多个练习第二位置，及由所述第一姿势转变成所述第二姿势的多个练习移动速度；所述学员端电子装置比较所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度与所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度以产生多个分别对应于所述追踪点的差异数据；所述学员端电子装置根据所述差异数据于所述动作练习影片加注错误部位提示资讯，以产生错误部位提示影片，所述错误部位提示资讯指示出对应的所述差异数据大于差异上限的所述追踪点；及所述学员端电子装置经由所述学员端显示装置播放所述错误部位提示影片。
28.本发明的有益的效果在于：借由所述学员端电子装置比较所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度与所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度以产生分别对应于所述追踪点的所述差异数据，并根据所述差异数据于所述动作练习影片加注所述错误部位提示资讯，以产生且播放所述错误部位提示影片，从而给予所述学员运动姿势的指导，再者，借由所述学员端电子装置根据所述重要追踪点设定数据设定分别对应于所述追踪点的所述权重值，并根据所述追踪点分数及所述权重值产生所述总分，从而能让所述总分突显出重要肢体部位的姿势正确性。
附图说明
29.图1是本发明虚拟运动教练系统的一个实施例的一硬体连接关系示意图；
30.图2是该实施例的一流程图，说明一教练样板数据建立编程；及
31.图3是该实施例的另一流程图，说明一指导编程。
具体实施方式
32.下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
33.参阅图1，本发明虚拟运动教练系统100的一实施例，适于与一教练端影像拍摄装置200、一教练端显示装置300、一供一教练操作的教练端输入装置400、一学员端影像拍摄装置500、一学员端显示装置600及一供一学员操作的学员端输入装置700通信，并包含一教练端电子装置1、一学员端电子装置2及一管理服务器3。
34.该教练端影像拍摄装置200及该学员端影像拍摄装置500例如为一网路摄影机。该教练端显示装置300及该学员端显示装置600例如为一电视。该教练端输入装置400及该学员端输入装置700例如为一遥控器。
35.该教练端电子装置1适于电连接于该教练端影像拍摄装置200、该教练端显示装置300及该教练端输入装置400。该教练端电子装置1例如为一电视机上盒。
36.该学员端电子装置2适于电连接于该学员端影像拍摄装置500、该学员端显示装置
600及该学员端输入装置700。该学员端电子装置2例如为一电视机上盒。
37.在另一实施态样中，该教练端电子装置1、该教练端影像拍摄装置200、该教练端显示装置300及该教练端输入装置400是以一智慧型手机或平板电脑实施，该学员端电子装置2、该学员端影像拍摄装置500、该学员端显示装置600及该学员端输入装置700是以一智慧型手机或平板电脑实施。
38.该管理服务器3经由通信网路电连接于该教练端电子装置1及该学员端电子装置2。
39.参阅图1及图2，以下说明该虚拟运动教练系统100执行一教练样板数据建立编程的步骤。首先，如步骤s01所示，该教练端电子装置1接收由该教练端影像拍摄装置200拍摄该教练做出由一第一姿势转变成一第二姿势所产生的一动作示范影片。
40.接着，如步骤s02所示，该教练端电子装置1通过一预定人体姿势追踪演算法，分析该动作示范影片获得多个追踪点(例如33个追踪点)对应于该第一姿势的多个示范第一位置、对应于该第二姿势的多个示范第二位置，及由该第一姿势转变成该第二姿势的多个示范移动速度。
41.接着，如步骤s03所示，该教练端电子装置1于该动作示范影片加注一指示出该等追踪点的追踪点标注资讯，以产生一标注追踪点动作示范影片，并经由该教练端显示装置300播放该标注追踪点动作示范影片，并根据接收自该教练端输入装置400的一重要追踪点设定指令，将该动作示范影片中的该等追踪点其中一者或多者设定为一或多个重要追踪点，以产生一重要追踪点设定数据。
42.接着，如步骤s04所示，该教练端电子装置1传送一包含该动作示范影片、该等示范第一位置、该等示范第二位置、该等示范移动速度及该重要追踪点设定数据的教练样板数据给该管理服务器3。
43.参阅图1及图3，以下说明该虚拟运动教练系统100执行一教练样板数据建立编程的步骤。首先，如步骤s11所示，该管理服务器3将该教练样板数据传送给该学员端电子装置2。
44.接着，如步骤s12所示，该学员端电子装置2经由该学员端显示装置600播放该动作示范影片，并接收由该学员端影像拍摄装置500拍摄一学员做出由该第一姿势转变成该第二姿势所产生的一动作练习影片。
45.接着，如步骤s13所示，该学员端电子装置2通过该预定人体姿势追踪演算法，分析该动作练习影片获得该等追踪点对应于该第一姿势的多个练习第一位置、对应于该第二姿势的多个练习第二位置，及由该第一姿势转变成该第二姿势的多个练习移动速度。
46.接着，如步骤s14所示，该学员端电子装置2比较该等练习第一位置、该等练习第二位置及该等练习移动速度与该等示范第一位置、该等示范第二位置及该等示范移动速度以产生多个分别对应于该等追踪点的差异数据。
47.接着，如步骤s15所示，该学员端电子装置2根据该等差异数据于该动作练习影片加注一错误部位提示资讯，以产生一错误部位提示影片，该错误部位提示资讯指示出对应的该差异数据大于一差异上限的该追踪点。
48.接着，如步骤s16所示，该学员端电子装置2根据该等差异数据计算出多个分别对应于该等追踪点的追踪点分数，并根据该重要追踪点设定数据设定多个分别对应于该等追
踪点的权重值，并根据该等追踪点分数及该等权重值产生一总分，其中，对应于该重要追踪点或该等重要追踪点的该权重值或该等权重值大于对应于其余追踪点的该权重值或该等权重值。
49.接着，如步骤s17所示，该学员端电子装置2经由该学员端显示装置600播放该错误部位提示影片，并显示该总分。
50.值得一提的是，为了校正因教练与学员的身高差距产生的追踪点位置的差距，该教练端电子装置1接收来自该教练端输入装置400的一教练身高。该学员端电子装置2接收来自该学员端输入装置700的一学员身高，并根据该教练身高及该学员身高计算一身高比例。
51.该学员端电子装置2于产生该等差异数据前，先根据该身高比例调整该等练习第一位置、该等练习第二位置及该等练习移动速度，或调整该等示范第一位置、该等示范第二位置及该等示范移动速度，再比较调整后的该等练习第一位置、该等练习第二位置及该等练习移动速度与该等示范第一位置、该等示范第二位置及该等示范移动速度，或比较该等练习第一位置、该等练习第二位置及该等练习移动速度与调整后的该等示范第一位置、该等示范第二位置及该等示范移动速度，以产生分别对应于该等追踪点的该等差异数据。
52.综上所述，本发明虚拟运动教练系统100借由该学员端电子装置2比较该等练习第一位置、该等练习第二位置及该等练习移动速度与该等示范第一位置、该等示范第二位置及该等示范移动速度以产生分别对应于该等追踪点的该等差异数据，并根据该等差异数据于该动作练习影片加注该错误部位提示资讯，以产生且播放该错误部位提示影片，从而给予该学员运动姿势的指导，再者，借由该学员端电子装置2根据该重要追踪点设定数据设定分别对应于该等追踪点的该等权重值，并根据该等追踪点分数及该等权重值产生该总分，从而能让该总分突显出重要肢体部位的姿势正确性，所以确实能达成本发明的目的。
53.惟以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明申请专利范围及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

技术特征：

1.一种虚拟运动教练系统，适于与教练端影像拍摄装置、学员端影像拍摄装置及学员端显示装置通信；其特征在于：所述的虚拟运动教练系统包含：教练端电子装置，适于电连接于所述教练端影像拍摄装置；学员端电子装置，适于电连接于所述学员端影像拍摄装置及所述学员端显示装置；及管理服务器，经由通信网路电连接于所述教练端电子装置及所述学员端电子装置；所述教练端电子装置接收由所述教练端影像拍摄装置拍摄教练做出由第一姿势转变成第二姿势所产生的动作示范影片；所述教练端电子装置通过预定人体姿势追踪演算法，分析所述动作示范影片获得多个追踪点对应于所述第一姿势的多个示范第一位置、对应于所述第二姿势的多个示范第二位置，及由所述第一姿势转变成所述第二姿势的多个示范移动速度；所述教练端电子装置传送包含所述动作示范影片、所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度的教练样板数据给所述管理服务器；所述管理服务器将所述教练样板数据传送给所述学员端电子装置；所述学员端电子装置经由所述学员端显示装置播放所述动作示范影片，并接收由所述学员端影像拍摄装置拍摄学员做出由所述第一姿势转变成所述第二姿势所产生的动作练习影片；所述学员端电子装置通过所述预定人体姿势追踪演算法，分析所述动作练习影片获得所述追踪点对应于所述第一姿势的多个练习第一位置、对应于所述第二姿势的多个练习第二位置，及由所述第一姿势转变成所述第二姿势的多个练习移动速度；所述学员端电子装置比较所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度与所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度以产生多个分别对应于所述追踪点的差异数据；所述学员端电子装置根据所述差异数据于所述动作练习影片加注错误部位提示资讯，以产生错误部位提示影片，所述错误部位提示资讯指示出对应的所述差异数据大于差异上限的所述追踪点；所述学员端电子装置经由所述学员端显示装置播放所述错误部位提示影片。2.根据权利要求1所述的虚拟运动教练系统，其特征在于：所述的虚拟运动教练系统还适于与教练端显示装置及供所述教练操作的教练端输入装置通信，所述教练端电子装置适于电连接于所述教练端显示装置及所述教练端输入装置；所述教练端电子装置于所述动作示范影片加注指示出所述追踪点的追踪点标注资讯，以产生标注追踪点动作示范影片，并经由所述教练端显示装置播放所述标注追踪点动作示范影片，并根据接收自所述教练端输入装置的重要追踪点设定指令，将所述动作示范影片中的所述追踪点其中一者或多者设定为一或多个重要追踪点，以产生重要追踪点设定数据；所述教练端电子装置传送给所述管理服务器的所述教练样板数据还包含所述重要追踪点设定数据；所述学员端电子装置根据所述差异数据计算出多个分别对应于所述追踪点的追踪点分数，并根据所述重要追踪点设定数据设定多个分别对应于所述追踪点的权重值，并根据所述追踪点分数及所述权重值产生总分，其中，对应于所述重要追踪点或所述重要追踪点
的所述权重值或所述权重值大于对应于其余追踪点的所述权重值或所述权重值；所述学员端电子装置经由所述学员端显示装置显示所述总分。3.根据权利要求2所述的虚拟运动教练系统，其特征在于：所述的虚拟运动教练系统还适于与供所述学员操作的学员端输入装置通信，所述学员端电子装置适于电连接于所述学员端输入装置；所述教练端电子装置接收来自所述教练端输入装置的教练身高；所述学员端电子装置接收来自所述学员端输入装置的学员身高，并根据所述教练身高及所述学员身高计算身高比例；所述学员端电子装置于产生所述差异数据前，先根据所述身高比例调整所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度，或调整所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度，再比较调整后的所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度与所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度，或比较所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度与调整后的所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度，以产生分别对应于所述追踪点的所述差异数据。4.一种虚拟运动教练系统的控制方法，借由虚拟运动教练系统实施，所述虚拟运动教练系统适于与教练端影像拍摄装置、学员端影像拍摄装置及学员端显示装置通信，并包含教练端电子装置、学员端电子装置及管理服务器，所述教练端电子装置适于电连接于所述教练端影像拍摄装置，所述学员端电子装置适于电连接于所述学员端影像拍摄装置及所述学员端显示装置，所述管理服务器经由通信网路电连接于所述教练端电子装置及所述学员端电子装置；其特征在于：所述的虚拟运动教练系统的控制方法包含：所述教练端电子装置接收由所述教练端影像拍摄装置拍摄教练做出由第一姿势转变成第二姿势所产生的动作示范影片；所述教练端电子装置通过预定人体姿势追踪演算法，分析所述动作示范影片获得多个追踪点对应于所述第一姿势的多个示范第一位置、对应于所述第二姿势的多个示范第二位置，及由所述第一姿势转变成所述第二姿势的多个示范移动速度；所述教练端电子装置传送包含所述动作示范影片、所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度的教练样板数据给所述管理服务器；所述管理服务器将所述教练样板数据传送给所述学员端电子装置；所述学员端电子装置经由所述学员端显示装置播放所述动作示范影片，并接收由所述学员端影像拍摄装置拍摄学员做出由所述第一姿势转变成所述第二姿势所产生的动作练习影片；所述学员端电子装置通过所述预定人体姿势追踪演算法，分析所述动作练习影片获得所述追踪点对应于所述第一姿势的多个练习第一位置、对应于所述第二姿势的多个练习第二位置，及由所述第一姿势转变成所述第二姿势的多个练习移动速度；所述学员端电子装置比较所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度与所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度以产生多个分别对应于所述追踪点的差异数据；所述学员端电子装置根据所述差异数据于所述动作练习影片加注错误部位提示资讯，以产生错误部位提示影片，所述错误部位提示资讯指示出对应的所述差异数据大于差异上
限的所述追踪点；及所述学员端电子装置经由所述学员端显示装置播放所述错误部位提示影片。5.根据权利要求4所述的虚拟运动教练系统的控制方法，其特征在于：所述虚拟运动教练系统还适于与教练端显示装置及供所述教练操作的教练端输入装置通信，所述教练端电子装置适于电连接于所述教练端显示装置及所述教练端输入装置，所述方法还包含：所述教练端电子装置于所述动作示范影片加注指示出所述追踪点的追踪点标注资讯，以产生标注追踪点动作示范影片，并经由所述教练端显示装置播放所述标注追踪点动作示范影片，并根据接收自所述教练端输入装置的重要追踪点设定指令，将所述动作示范影片中的所述追踪点其中一者或多者设定为一或多个重要追踪点，以产生重要追踪点设定数据；所述教练端电子装置传送给所述管理服务器的所述教练样板数据还包含所述重要追踪点设定数据；所述学员端电子装置根据所述差异数据计算出多个分别对应于所述追踪点的追踪点分数，并根据所述重要追踪点设定数据设定多个分别对应于所述追踪点的权重值，并根据所述追踪点分数及所述权重值产生总分，其中，对应于所述重要追踪点或所述重要追踪点的所述权重值或所述权重值大于对应于其余追踪点的所述权重值或所述权重值；及所述学员端电子装置经由所述学员端显示装置显示所述总分。6.根据权利要求5所述的虚拟运动教练系统的控制方法，其特征在于：所述虚拟运动教练系统还适于与供所述学员操作的学员端输入装置通信，所述学员端电子装置适于电连接于所述学员端输入装置，所述方法还包含：所述教练端电子装置接收来自所述教练端输入装置的教练身高；所述学员端电子装置接收来自所述学员端输入装置的学员身高，并根据所述教练身高及所述学员身高计算身高比例；及所述学员端电子装置于产生所述差异数据前，先根据所述身高比例调整所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度，或调整所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度，再比较调整后的所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度与所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度，或比较所述练习第一位置、所述练习第二位置及所述练习移动速度与调整后的所述示范第一位置、所述示范第二位置及所述示范移动速度，以产生分别对应于所述追踪点的所述差异数据。

技术总结

一种虚拟运动教练系统及其控制方法，包含教练端电子装置、学员端电子装置及管理服务器。教练/学员端电子装置接收由教练/学员端影像拍摄装置拍摄教练/学员做出由第一姿势转变成第二姿势所产生的动作示范/练习影片，并通过预定人体姿势追踪演算法，分析动作示范/练习影片获得多个追踪点对应于第一姿势的多个示范第一位置/练习第一位置、对应于第二姿势的多个示范第二位置/练习第二位置，及由第一姿势转变成第二姿势的多个示范移动速度/练习移动速度，并比较前述数据产生多个差异数据，进而产生且播放错误部位提示影片。进而产生且播放错误部位提示影片。进而产生且播放错误部位提示影片。