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數位生活科技研究所專題研討. 即時影像追蹤技術於互動式 養生健身環之應用. 報 告 者：葉元傑 授課老師：蘇德仁 教授 2012 年 4 月 12 日. 目錄. 前言 背景與相關研究 即時影像追蹤技術於互動式養生健身環之相關研究 研究方法 實驗與討論 結論. 前言. 隨著資訊科技的快速進步與 養生健身運動 在這個社會的 重要性 及 普及化 。 在 影像傳輸大量減短 與運算時間和成本降低很多，使影像技巧更加的平民化和許多的實際應用。
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數位生活科技研究所專題研討 即時影像追蹤技術於互動式養生健身環之應用 報 告 者：葉元傑 授課老師：蘇德仁 教授 2012年4月12日
目錄 • 前言 • 背景與相關研究 • 即時影像追蹤技術於互動式養生健身環之相關研究 • 研究方法 • 實驗與討論 • 結論
前言 • 隨著資訊科技的快速進步與養生健身運動在這個社會的重要性及普及化。 • 在影像傳輸大量減短與運算時間和成本降低很多，使影像技巧更加的平民化和許多的實際應用。 • 本研究會把即時影像追蹤技術與紅外線偵測感應結合健身環發展出一套讓銀髮族可以享受運動既養身又很安全的互動式養生健身環系統。
背景與相關研究 近年來科技不斷地進步與發達，更帶動了醫療技術與公共衛生的進步與生活水準的提高，進而延長了人的壽命，人口結構中，老人所佔的比例逐年增加。 圖 1995年至2007年台灣地區老年人口比例變化 資料來源︰內政部戶政司
背景與相關研究 • 在我國內政部(2011)的統計資料顯示台灣地區於2010年老人人口比例已達14.5%，早已經超過了聯合國的『老人國』老化標準，預計在未來的十年內，銀髮族人口也會繼續增加。 • 國內的學者更在1999年的研究中指出，隨著年紀的增長，從事體育運動的次數越趨減少，於是造成各種文明病的產生(例如：癌症、高血壓、心臟血管疾病、糖尿病、肥胖等)，銀髮族的體能更會隨著年齡的增長而老化衰退。 • 美國運動醫學學會(American College of Sport Medicine, 2000) 便建議長期從事規律運動，此觀點認為運動會改變生活層面認知(如自我表現、人際互動、家庭關係及健康狀態),並可透過快樂感、安適感及滿足感提升生活滿意度。
即時影像追蹤技術於互動式養生健身環之相關研究即時影像追蹤技術於互動式養生健身環之相關研究 影像追蹤 早期→軍事用途上，包括雷達偵測、飛彈追蹤等。 目前→商場或生活中,例如：商店、工廠、公司行號、學校、銀行、重要街道路口等,容易發生偷竊、搶劫的地點。 養生健身環 銀髮族休閒運動、規律運動、促進健康體能。
研究方法 研究方法會透過擷取影像、RGB色彩轉換、二值化、區塊分割、規律循環區塊、規律判斷、觸發Flash事件等步驟來進行研究實驗，下圖為研究流程圖。 影像擷取 RGB色彩轉換 二值化 區塊分割 NO 規律循環區塊 規律判斷 觸發Flash事件 YES
研究方法 影像擷取 利用視訊攝影機連續拍攝影像與紅外線偵測感應健身環所轉動的影像並擷取，然後再傳輸到電腦端。 RGB色彩轉換 電腦常用的顏色座標為RGB彩色影像。 R、G、B三原色的二維矩陣共同建構的彩色影像。 通常電腦快速運算通常會將色彩轉換為YCbCr色彩空間，也就說亮度與彩度有著高分離。
研究方法 影像二值化 二值化又稱為灰階值分割，將一般影像的灰階值分割成只有兩種灰度值，亦即設定一個閥值，凡是影像本身灰階值大於閥值，令其為亮點；而灰階值低於閥值，令其為暗點。 區塊分割 健身環所轉動的範圍、速度及圈數是否有偵測到?? 利用程式設計了一個3X3的矩陣來感應健身環轉動的範圍及圈數。 在多媒體互動程式設計執行3X3矩陣的效能佳、環境、硬體設備沒有限制。
研究方法 規律循環區塊 在健身環轉動時會有一定的規律和姿勢，為了讓銀髮族在對的方式下轉動健身環，並可以感應到視訊攝影機，把每一個區塊設定為ABCDEFGHI等九個範圍。 由左到右逆時鐘方向 由右到左順時鐘方向 經過ABCFIHGDA區塊 經過CBADGHIFC區塊
研究方法 規律判斷 轉動的健身環會無法得知是否有在這個規律循環。 在執行介面上設定健身環有在3X3的矩陣的區塊中，就會產生英文字母。 這樣可以知道健身環轉動規律和姿勢是否轉對。 觸發Flash事件 多媒體互動程式設計規律判斷完會觸發Flash所製作的動畫。 從Flash的動畫得知健身環所轉動的圈數以及時間上的計算。 這樣可以讓銀髮族既運動又可以趣味性知道自己的運動量。
實驗與討論 電腦端 拍攝影像 USB傳輸 紅外線偵測感應 多媒體互動程式 連接Flash 轉動健身環 研究系統流程圖
實驗與討論 影響實驗因素與討論 • 為了可以偵測感應到健身環的影像，配置紅外線感應器來偵測。 • 是否有進入規律循環區塊，配置多媒體互動程式設計與紅外線感應器。 • 還有其它的因素也會影響紅外線偵測感應，例如光線、紅外線數量等。
實驗與討論 影響紅外線因素實驗與討論 室內日光燈開啟與紅外線全開偵測感應 原始擷取圖 環境無日光燈與紅外線全開偵測感應
實驗與討論 影響紅外線因素實驗與討論 環境日光燈開啟與紅外線只內圍(5顆)偵測感應 原始擷取圖 環境日光燈開啟與紅外線只有外圍(10顆)偵測感應
實驗與討論 影響紅外線因素實驗與討論 無環境日光燈與紅外線只內圍(5顆)偵測感應 無環境日光燈與紅外線只有外圍(10顆)偵測感應 原始擷取圖
結論 • 社會高齡層越來越多，注重養身運動可說是越來越重要。 • 本研究針對銀髮族設計了一套既安全又很養身的運動，可以藉由互動式養生健身環達到運動的效果。 • 在過程中藉由即時影像追蹤技術與紅外線搭配，可以知道轉動健身環是否正確或是可以知道自己做了多少運動。 • 運動時同時觀看Flash動畫播放，在這些過程中銀髮族可以從運動中促進健康，也可以讓生活更加開心樂趣。
