计步装置及方法

技术领域

本发明涉及计步技术，尤其涉及一种计步装置及方法。

背景技术

在可配戴的电子装置上，除了基本的通信与查询时间外，也附加愈来愈多的功能。其中，与健康检测相关的功能中，最常见的是用以计算走路步数的计步功能。

计步功能往往依赖传感器长时间感测使用者的移动来进行计步。然而，不间断地长时间感测将造成信息量庞大，间接使得电子装置对于储存与运算这些数据的储存量与运算量有着庞大的需求。进一步地，目前的计步技术中，并无法因应使用者经常存在左右步伐轻重不一的问题而有效地分辨，而使计步的精确度下降。

发明内容

鉴于先前技术的问题，本发明的一目的在于提供一种计步装置及方法，以改善先前技术。

本发明包含一种计步装置，其一实施例包含：移动感测电路、储存电路以及处理电路。移动感测电路配置以感测人体移动，以根据人体移动产生感测信号。处理电路电性耦接于移动感测电路以及储存电路，并配置以自储存电路获取并执行计算机可执行指令，以执行计步方法，计步方法包含：自移动感测电路接收感测信号；获取并仅储存感测信号的多个关键节点作为简化波形至储存电路，其中各关键节点对应感测信号中一预设时间区段内的转折点；辨识简化波形中所包含的多个周期性波形区段，其中周期性波形区段彼此各具有的多个波形参数之间的误差值小于预设值；以及对各周期性波形区段分别计数为一组左右走路步数。

本发明另包含一种计步方法，应用于计步装置中，其一实施例包含下列步骤：使移动感测电路感测人体移动，以根据人体移动产生感测信号；使处理电路自移动感测电路接收感测信号；使处理电路获取并仅储存感测信号的多个关键节点作为简化波形至储存电路，其中各关键节点对应感测信号中一预设时间区段内的转折点；使处理电路辨识简化波形中所包含的多个周期性波形区段，其中周期性波形区段彼此各具有的多个波形参数之间的误差值小于预设值；以及使处理电路对各周期性波形区段分别计数为一组左右走路步数。

有关本发明的特征、实作与效果，配合图式作优选实施例详细说明如下。

附图说明

图1示出本发明的一实施例中，一种计步装置的方框图；

图2示出本发明的一实施例中，感测信号、根据感测信号获取的关键节点以及由关键节点形成的简化波形的示意图；

图3示出本发明的一实施例中，简化波形的示意图；以及

图4示出本发明的一实施例中，一种计步方法的流程图。

具体实施方式

本发明的一目的在于提供一种计步装置及计步方法，以有效降低计步运算所需的储存量以及运算量，并提升计步的精确度。

请参照图1。图1为本发明的一实施例中，一种计步装置100的方框图。计步装置100包含：移动感测电路110、储存电路120以及处理电路130。

移动感测电路110可由例如，但不限于加速度传感器(加速计)、角速度传感器(陀螺仪)、磁感应传感器(磁力计)或其组合实现。配置以感测人体移动，以根据人体移动产生感测信号SS。举例而言，移动感测电路110可设置于可携式电子装置如智能型手机、智能手表中，以配戴在使用者身上，在使用者走路时根据重力或磁力进行多个轴向的感测，并产生感测信号SS。

储存电路120可为任何配置以储存数据的储存装置，例如，但不限于随机存取内存(random access memory；RAM)、只读存储器(read only memory；ROM)或硬盘。需注意的是，储存电路120在不同实施例中，可仅包含单个上述的储存装置，或是包含多个上述的储存装置，以储存不同类型的数据。于一实施例中，储存电路120配置以储存计算机可执行指令125。

处理电路130电性耦接于移动感测电路110以及储存电路120，并配置以自储存电路120获取并执行计算机可执行指令125。其中，计算机可执行指令125包含例如，但不限于移动感测电路110以及储存电路120等硬件模块的固件/驱动程序(firmware/driver)与相关指令，以存取移动感测电路110以及储存电路120的信号或数据进行运算，执行计步装置100的功能，达到对用户的走路进行计步的目的。

以下将针对计步装置100的运作进行更详细的说明。

首先，处理电路130自移动感测电路110接收感测信号SS。于一实施例中，处理电路130在接收到感测信号SS后，将对感测信号SS进行平滑(smoothing)、根据感测电路110的轴向进行坐标转换或其组合的数据处理。

进一步地，处理电路130获取并仅储存感测信号SS的多个关键节点为简化波形SW至储存电路120。其中，各关键节点对应感测信号SS其中一预设时间区段内的转折点。

请参照图2。图2为本发明一实施例中，感测信号SS、根据感测信号SS获取的关键节点P1-P4以及由关键节点P1-P4形成的简化波形SW的示意图。

于一实施例中，针对感测信号SS，处理电路130将判断预设时间区段内的最高信号值以及最低信号值间的信号差分值。举例而言，预设时间区段可为1秒。处理电路130将每隔1秒，即判断感测信号SS在1秒内的最高信号值以及最低信号值间的信号差分值。

以图2所示出的感测信号SS为范例，在预设时间区段T1中，处理电路130将判断感测信号SS的最高信号值以及最低信号值分别位于节点X1以及节点N1。当处理电路130判断感测信号SS的最高信号值以及最低信号值间的信号差分值大于预设值时，根据此最高信号值以及此最低信号值所对应的节点X1以及节点N1设置关键节点。

于一实施例中，处理电路130可将最高信号值或最低信号值的周围是否存在信号值以及位置接近的区域高点或区域低点纳入决定关键节点的考虑因素。

当最高信号值或最低信号值所对应的节点X1以及节点N1的周围没有信号值接近的区域高点或区域低点时，处理电路130将直接设置最高信号值或最低信号值所对应的节点X1以及节点N1为关键节点。

以图2所示出的感测信号SS为范例，最低信号值所在的节点N1周围没有其他信号值接近的区域低点，因此处理电路130直接设置节点N1为关键节点P1。

另一方面，当最高信号值或最低信号值所对应的节点X1以及节点N1的周围具有信号值以及位置最接近的区域高点或区域低点，例如存在有信号值与最高信号值或最低信号值间的误差小于一预设值，且位置与最高信号值或最低信号值所对应的节点X1以及节点N1的位置间的误差小于一预设值的节点时，处理电路130将同时根据节点X1以及节点N1与对应的区域高点或区域低点来设置关键节点。

以图2所示出的感测信号SS为范例，最高信号值所在的节点X1周围具有信号值以及位置均最接近且小于预设值的区域高点X2。因此处理电路130可例如，但不限于取节点X1的信号值(亦即最高信号值)以及节点X1与区域高点X2间的中间位置设置为关键节点P2。

上述的实施方式仅为一范例。于另一实施例中，处理电路130是直接将最高信号值或最低信号值对应的节点设置为关键节点。

类似地，对于预设时间区段T2，处理电路130亦可根据上述的方法，先判断其内对应于节点X3的最高信号值以及对应于节点N2的最低信号值间的信号差分值大于预设值，并根据此最高信号值以及此最低信号值所对应的节点X3以及节点N2设置关键节点。

由于节点X3以及节点N2的周围并未具有信号值以及位置接近的区域高点或区域低点，因此处理电路130直接将节点N2以及节点X3设置为关键节点P3以及P4。

处理电路130可进一步将关键节点P1-P4连结起来形成简化波形SW，并储存至储存电路120。藉由这样的方式，处理电路130可在省略感测信号SS中的区域高点或区域低点的情形下，仍保留感测信号SS中的主要趋势，进一步节省储存电路120的储存空间以及后续用以判断计步的运算量。

接着，处理电路130辨识简化波形SW中所包含的多个周期性波形区段。

请参照图3。图3为本发明一实施例中，简化波形SW的示意图。

处理电路130将先判断简化波形SW中出现多个波形区段W1-W3。接着，处理电路130将判断波形区段W1-W3彼此各具有的多个波形参数之间的误差值是否小于预设值。于一实施例中，波形参数以波形区段W1为例，可包含例如，但不限于波形时间长度TL、波峰波谷差距D1-D4、波形斜率S1-S4或其组合。当各波形参数的误差值均小于预设值时，判断波形区段W1-W3为周期性波形区段。

需注意的是，在图3中，仅范例性地示出三个波形区段W1-W3。于其他实施例中，简化波形SW所包含的周期性波形区段的数目可为一或大于一的任何数值。

于一实施例中，在辨识出周期性波形区段后，处理电路130判断简化波形SW在一个检测时间内所包含的周期性波形区段的数目是否小于一预设值。

当简化波形SW在一个检测时间内所包含的周期性波形区段的数目不小于预设值时，处理电路130将直接对各周期性波形区段W1-W3分别计数为一组左右走路步数。由于实际操作上，使用者步行时左右步伐往往轻重不一致导致出现不同的波形，但是在一组左右两步的周期上仍呈现较规律的趋势，因此处理电路130可藉由更大范围且波形参数接近的周期性波形区段，判断出完整的一组步态，以计数为对应左右的两个步数。这样的方式，将更提升计步的精确度。

而当简化波形SW在一个检测时间内所包含的周期性波形区段的数目小于预设值时，处理电路130将储存这些周期性波形区段至储存电路120。接着，处理电路130将判断这些周期性波形区段与多个先前周期性波形区段以及多个后来周期性波形区段间的各多个波形参数的误差值是否小于预设值。其中，波形参数亦可为例如，但不限于波形时间长度、波峰波谷差距、波形斜率或其组合。

当这些仅在短时间内出现次数较少的周期性波形区段，与先前以及后来的周期性波段区间的各波形参数的误差值小于预设值时，处理电路130将对各周期性波形区段分别计数为一组左右走路步数。反之，当误差值不小于预设值时，处理电路130将舍弃这些周期性波形区段，而不进行计数。

由于使用者在例如室内活动时，可能会小范围的走路，亦可能仅是身体的翻转造成周期性波形区段。藉由上述与前后数据比对的判断方式，处理电路130将可过滤掉不属于走路的移动行为。

因此，本发明的计步装置可藉由对感测信号的关键节点的获取产生简化波形，并通过判断简化波形中的周期性波形区段来进行一组左右步伐的计步。不仅节省计步运算所需的储存量以及运算量，更避免左右步伐不平均容易造成的误判，提升计步的精确度。

请参照图4。图4为本发明一实施例中，一种计步方法400的流程图。

除前述装置外，本发明还揭露一种计步方法400，应用于例如，但不限于图1的计步装置100中。计步方法400的一实施例如图4所示，包含下列步骤：

S410：由处理电路130自移动感测电路110接收感测信号SS。

S420：由处理电路130获取并仅储存感测信号SS的多个关键节点(例如图2中的关键节点P1-P4)作为简化波形SW至储存电路120，其中各关键节点P1-P4对应感测信号SS其中一预设时间区段内的转折点。

S430：由处理电路130辨识简化波形SW中所包含多个周期性波形区段(例如图3中的波形区段W1-W3)。其中，周期性波形区段彼此各具有的多个波形参数之间的误差值小于预设值。

S440：由处理电路130判断简化波形SW在一个检测时间内所包含的周期性波形区段的数目是否不小于预设值。

S450：当检测时间内所包含的周期性波形区段的数目不小于预设值时，处理电路130对各周期性波形区段分别计数为一组左右走路步数。

S460：当检测时间内所包含的周期性波形区段的数目小于预设值时，处理电路130储存这些周期性波形区段至储存电路120。

S470：接着，处理电路130判断这些周期性波形区段与多个先前周期性波形区段以及多个后来周期性波形区段间的各多个波形参数的误差值是否小于预设值。

S480：当波形参数的误差值小于预设值时，处理电路130对各周期性波形区段分别计数为一组左右走路步数。

S490：当波形参数的误差值不小于预设值时，处理电路130不对这些周期性波形区段进行计数。

需注意的是，上述的实施方式仅为一范例。于其他实施例中，本领域的通常知识者当可在不违背本发明的精神下进行更动。

综合上述，本发明中的计步装置以及计步方法可藉由简化波形的产生大幅降低计步运算所需的储存量以及运算量，并通过判断简化波形中的周期性波形区段进行计步，提升计步的精确度。

虽然本发明的实施例如上所述，然而这些实施例并非用来限定本发明，本技术领域具有通常知识者可依据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范畴，换言之，本发明的专利保护范围须视本说明书的权利要求范围所界定者为准。

【符号说明】

100 计步装置

110 移动感测电路

120 储存电路

125 计算机可执行指令

130 处理电路

400 计步方法

S410-S490 步骤

D1-D4 波峰波谷差距

N1-N2 节点

P1-P4 关键节点

S1-S4 波形斜率

SS 感测信号

SW 简化波形

T1、T2 预设时间区段

TL 波形时间长度

W1-W3 波形区段

X1-X3 节点。