CN109640795A - 用于测量和显示与人的身体活动有联系的数据的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于测量和显示与人的身体活动有联系的数据的方法，包括：使用在人佩戴的腕表中的机械传感器来测量与人的身体活动有联系的数据；将测量的数据显示在手表盘面上；使用电子设备中的相机拍摄手表盘面的图像；分析图像以便确定数据；处理数据以便对被分析的数据进行处理；以及将被处理的数据显示在电子设备的屏幕上。

Description

用于测量和显示与人的身体活动有联系的数据的方法和系统

技术领域

本发明涉及使用腕表测量人们的身体活动。

背景技术

在现有技术中已知腕表和在手腕上佩戴的其他设备用于确定佩戴者的身体活动。一些电子手表例如配备有确定由佩戴者执行的步伐的数量的计步器。其他运动手表可以显示在比赛期间行进的距离、高度差或与身体活动相关的其他参数。

这些参数可被显示在手表或手镯的屏幕上。连接的手表（“智能手表”）还使其可以例如经由有线或无线接口将这些参数传输到计算机或智能电话，使得这些参数可以更舒适地被显示和操纵。已知经由蓝牙接口与附近的智能电话通信的连接的手表。该智能电话允许对结果进行显示和存储。

WO13134713提倡通过可选的通信协议来执行在配备有生物计量学传感器的电子手表和智能电话之间的通信。智能电话的图像传感器捕获例如以QR码的形式呈现标签的手表盘面的图像，并且从其提取数据。

然而，这些解决方案被预留用于电子手表设备，并且其具有为通信接口供电的电池。因此，这些解决方案不适用于仅包括例如指针或旋转盘的模拟指示器的机械手表设备。

然而，许多消费者理解机械手表的优雅以及在自动手表的情况下它们不得被再充电或甚至再上弦的事实。机械手表不仅显示当前时间；它们还经常具有测量和显示与当前时间无关的参数的其他复杂情况。现在，这些附加的参数仅在手表中显示和处理，而没有在计算机或智能电话中提供的电子处理的舒适性和强大功能。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出一种用于在电子设备上显示利用机械手表测量的非时间相关的数据的方法。

特别是，本发明的目的因此在于提供一种用于在电子设备上显示与身体活动相关且利用机械手表测量的数据的方法。

根据一个方面，该目标通过测量和显示表示人的身体活动的数据的方法来实现，所述方法包括：

-借助于在人佩戴的腕表中的机械传感器测量表示人的身体活动的数据；

-借助于模拟指示器在腕表的表盘上显示这些测量的数据；

-借助于便携式电子设备中的相机捕获所述表盘的图像；

-分析所述图像以确定所述模拟指示器的位置，其中所述位置构成一个或多个被分析的数据；

-在便携式电子设备中处理所述被分析的数据，以便确定被处理的表示所述身体活动的数据；

-在电子设备的屏幕上显示被处理的表示身体活动数据。

模拟指示器可以包括例如指针或旋转盘。

因此，该方法实现用于捕获机械手表的图像以及借助于图像分析来确定模拟指示器的位置并且因而确定测量的数据的相机和电子设备。

便携式电子设备例如可以是智能电话、平板电脑、电子智能手表（智能手表）、连接的眼镜、或者要由用户在他的日常活动期间例如通过将其佩戴在身体上或在口袋中而携带的其他个人设备。

该解决方案显著具有避免针对机械手表中的电子部件、连接器或天线、以及电池的需要的优于现有技术的优势。

为此目的，例如可以通过摆动（oscillating）质量（mass）自归零的时间起或按每单位时间所经历的摆动的积分来确定表示身体活动的数据。

显示在手表的表盘上的数据因此被纯机械地确定。由于机械限制，这些数据的准确性受限制，并且数据的性质受约束。

准确性的限制例如来自于由于制造过程、环境因素（温度、重力、冲击）等所造成的可变性。

与数据的性质相关的约束同时来自于利用机械装置执行复杂计算的困难。然而，手表中的机械显示器作为第一指示是非常有用的，即使在不存在任何电源的情况下或者当便携式电子设备不可用时也始终可用。

由便携式电子器件的数据处理可被用来改进其准确性，例如用来补偿或校正诸如偏差之类的可预测的误差。

由便携式电子器件的数据处理可被用来显示表示不同身体活动的数据，所述数据不是在手表上显示的数据，而是从由手表显示的数据中推断的数据。

作为应用的示例，跑步者可以使用机械手表来在比赛期间获得通过机械装置获得的所执行的步伐的数量的指示。在他的比赛之后，他可以利用他的智能电话读取在他的手表的表盘上显示的数据，并且一方面获得对步伐的数量的更精确的评价（例如通过对已知的偏差或特定于手表的偏差进行校正），以及另一方面获得附加的被处理的数据，例如行进的距离、消耗的卡路里数等。

指示器的位置例如可以通过一个或多个数字表示，例如是通过指针指出的数值、相对于参考位置的角度、两个指针的角度等。因此，我们关于数据进行讨论。

已经实现了图像分析，以检查手表的指针的位置并检查手表正良好运行。通过示例的方式，WO12069444A1涉及一种用于利用图像分析器来确定机械手表的运行偏差的方法。类似地，WO05003867涉及一种借助于捕获表盘的图像的相机的用于带指针的手表的时间校正系统，以及一种分析这些图像以确定由手表显示的时间的系统。这些解决方案仅使得可以检查由机械手表指示的时间是否准确；它们在传输其他数据中是没有用的。

因此，仅出于校正的目的或为了检查手表的运行而感到分析手表的模拟指示器的位置的需要；在这种情况下，重点是将手表执行的时间的测量与由复杂的电子系统执行的按照推测更准确的测量相比较。然而，这些文档没有描述它如何可以对于将不需要或不能被核实的身体活动数据传输到手表外部的电子设备而言是有用的。

在任何情况下，该现有技术没有建议具有身体活动的机械传感器的腕表。通常的身体活动计数器（特别是计步器）常规地采用例如基于MEMS电路的电子加速度计。

在本申请中，表示身体活动的数据意味着被理解为其主要功能是向手表的佩戴者通知关于在身体活动期间做出的施力（effort）的数据。数据被认为是人的身体活动的表示，当其意图确定人的身体活动的水平以及意图指示该活动例如作为训练或健身程序的部分是否充分或其是否需要增加时。身体数据例如可以包括所进行的步伐的数量的估计、行进的距离、自测量开始以来消耗的能量、或者每单位时间的能量。

在本发明中，机械传感器意味着被理解为其操作仅仅是机械的并且因此不需要电气或电子部件的传感器。

该方法有利地包括以下步骤：

将特定于人的参数存储在存储器空间中；

其中所述数据处理将所述特定于人的参数用于确定针对人以个性化方式被处理的所述表示身体活动数据。

存储器空间可以是便携式电子设备的存储器空间、或者可由数据处理设备或模块访问的存储器空间。

因此，该方法使以下操作成为可能：借助于机械腕表中的机械传感器以完全机械的方式测量身体参数然后确定根据用户定制的被显示的数据，其归因于便携式电子设备的处理灵活性。

在一个实施例中，在机械腕表中测量的数据对应于摆动或摆动重量的交替。腕表显示取决于该摆动或交替数量以及例如可对应于步伐的数量的值。便携式电子设备通过图像分析确定所指示的值，然后根据个性化参数（诸如例如用户的尺寸（size）、他的步幅的平均长度、他的体重等）对其进行处理，以便确定和显示其他被处理的数据，诸如例如行进的距离、燃烧的卡路里的数量、攀爬的楼层的数量等。

该方法有利地包括以下步骤：

将特定于腕表的校准参数存储在存储器空间中；

其中所述数据处理将所述特定于腕表的校准参数用于确定针对腕表校准的所述表示身体活动数据。

因此，便携式电子设备可以校正特定于腕表的任何测量误差。

校准参数例如可以通过将利用腕表所做的一连串测量与利用便携式电子设备所做的可比较的测量相比较来确定。

机械传感器可以是被集成在腕表中的机械运动传感器。

机械传感器可以是对摆动的数量计数的传感器。

机械传感器可以是考虑摆动的数量和振幅的传感器。

机械传感器在行走时可以是摆动传感器。

运动传感器可以是步数计。然后，数据取决于人所采取的步伐的数量。

该方法可以包括自动和周期性地将显示在表盘上的数据归零的步骤。

该方法可以包括手动地将显示在表盘上的数据归零的步骤。

在一个实施例中，被显示的数据随着佩戴者的每次移动或者随着佩戴者在给定方向或定向上的每次移动而递增，并且仅通过用户的自发（voluntary）动作或以周期性间隔自动递减。

本发明还涉及一种用于测量和显示表示人的身体活动的数据的系统，所述系统包括：

-配备有机械传感器和模拟指示器的腕表，所述机械传感器用于捕获与人在佩戴腕表时的身体活动相关的数据，所述模拟指示器用于将这些数据显示在腕表的表盘上；

-带有相机的便携式电子设备；

-用于分析由所述相机捕获的图像、用于在图像包括表盘的图片时确定显示在表盘上的数据的模块；

-用于处理由图像分析模块确定的所述数据的处理模块；

-用于将被处理的数据显示在屏幕上的模块。

根据一个方面，本发明还涉及包括可由电子设备执行以使得所述设备处理和显示与人的身体活动相关的数据的程序的计算机数据介质，所述程序包括：

-用于图像捕获的模块；

-用于分析捕获的图像、用于在图像包括表盘的图片时确定显示在表盘上的数据的模块；

-用于处理由图像分析模块确定的所述数据的处理模块；

-用于将被处理的数据显示在屏幕上的模块。

电子设备可以是智能电话、平板电脑、计算机等。

针对根据本发明的方法描述的实施例适用于根据本发明的系统和数据载体，反之亦然（加以必要的修改）。

附图说明

本发明的实现的示例在通过附图说明的说明书中指示，其中：

图1图示根据本发明的示例性系统；

图2为根据本发明的装置的主要模块的框图。

具体实施方式

在图1中图示根据本发明的示例性系统。该系统包括电子设备1和机械腕表2。

电子设备1例如可以是带有屏幕11以及用于捕获静止图像或动画图像（视频）的相机10的智能电话、平板电脑等。例如WiFi或蓝牙接口的可选的有线或无线接口使得可以将其连接到例如计算机的外部设备和/或连接到互联网。

腕表2设有模拟指示器20，所述模拟指示器20例如是具有指针、具有盘、具有滚轮、具有可伸缩信标或具有机芯（movement）的另一部分的指示器，以显示当前时间以及诸如与佩戴手表的人的身体活动相关的数据之类的非时间相关的数据。

借助于被集成在腕表中的机械传感器21获得这些数据。传感器可以是手表的机芯的部分或被叠加在主机芯上的辅助模块。

在一个实施例中，这些数据取决于当手表的佩戴者移动他的手腕时的手表的加速度。可以测量例如给予力的指示的自重置到零时间以来的最大加速度、或者给予完成的工作的指示的累积的加速度。

可以利用机械传感器中的测试质量来测量这些加速度，所述测试质量即通过人的移动使其以摆动或以平移旋转的质量。该质量可以是与其功能是手表的自动再上弦的摆动重量不同的质量。在一个实施例中，该质量是机芯的摆动质量，其摆动被机械地计数以便导出动力储备以外且与佩戴者的身体活动有关的信息。

无代表的（unrepresented）积分器增加测试质量所经历的摆动或交替，以推断表示人的活动的数据。在一个实施例中，该积分器包括例如螺旋弹簧的弹簧或另一可变形元件，所述可变形元件在测试质量的每次摆动处、或在其振幅超过阈值的每次摆动处、或在给定方向上的每次摆动处被张紧。可变形元件例如在每天午夜自动地放松，或者在按钮的作用之下手动地放松、或者连续地放松。然后，弹簧张力取决于自手动或自动归零以来的摆动的数量，并且可能取决于这些摆动的振幅；可以显示其以指示自重置以来用户所消耗的能量的量度。

还可以使用其值在每次摆动处递增的计数器作为积分器，所述计数器例如是数字计数器。

在这些实施例中，数据因此表示由腕表2在给定时段期间经历的加速度的积分。数据例如可以取决于人所采取的步伐的数量。

未表示的重置到零模块使得可以周期性地重置计数器，例如每当由手表的机芯所指示的时间对应于午夜时、或者每次机芯从剧烈活动的阶段移动到较不剧烈的活动阶段处时，或反之亦然。也可以使用手动重置模块，例如使用按钮或表冠的位置。还可以在用户移除他的手表例如去睡觉以及在指定的时段内未检测到移动时重置计数器。

将被显示的测量数据显示在表盘22上，这例如借助于被分配给该显示的指针或另一适当的模拟指示器。其也可以借助于若干个指针来显示值。

便携式电子设备包括结合图2描述的例如应用或另一可执行程序的电子程序。元件10对应于已经描述的相机。可能与程序不同的图像捕获模块30可以捕获表盘22的图像或其他图像。

图像分析模块31接收利用相机10捕获的图像，并且当被分析的图像包括该表盘的图片时，借助于图像识别的算法对其进行分析以便确定以模拟的方式显示在表盘上的与人的活动相关的数据。

为此目的，模块31可以包括用于调整图像的对比度、亮度和/或白平衡的预处理模块。在从非垂直于表盘的方向拍摄图像的情况下，预处理还可以包括透视校正，其使得可以校正视差误差；为了该效果，在表盘22上提供可以校正梯形变形以便校正透视的误差的前处理模块所已知的例如是矩形形状等等的参考形状可能是有利的。

重构模块将包括表盘22或者在任何情况下包括将相关数据显示在该表盘上的指示器（例如指针以及关联的指数（index））的修正后的图像部分隔离和定向。

分析模块31还包括用于提取元素（“特征提取”）的模块，以便提取图像的期望元素，特别是指示器，例如指针或其末端。然后，用于确定这些特征的位置的模块使得可以确定被标识指针的角度或者另一个指示器的角度或纵向位置，以直接推断被显示的身体活动数据。

因而确定的数据被传输到处理模块32，所述处理模块32对其进行处理，以便确定被处理的数据并且然后显示它们。

处理例如可以包括显示在腕表上的数据的校正。校正可以考虑例如先前被确定且特定于腕表和/或人的校准数据。在一个实施例中，该方法包括比较在相同身体施力期间由腕表和由便携式电子设备测量的身体参数的在先步骤，然后根据该比较的结果确定表或校正函数的步骤。因此，可以校正在便携式电子设备的测量中的系统性偏差。

处理可以包括使用被存储在腕表的存储器空间中的个性化参数来确定根据人而个性化的值。在一个实施例中，为此目的，处理模块使用由手表的佩戴者先前引入的数据，所述数据例如是他的体重、他的身高、他的步幅的长度、他的年龄、他的类型、他的目标、身体活动的类型等。根据这些个性化参数以及显示在腕表上的步伐的数量，因此可以根据针对人定制的计算来确定例如行进的距离或消耗的卡路里数。

处理还可以包括例如存储、与先前数据或与参考数据的比较、和/或根据由此确定的原始数据计算其他数据。

诸如气象数据、与其他用户的比较等之类的由模块32使用的其他数据可以从例如互联网的通信网络中抽出。

然后，显示模块33使得可以显示由此在电子设备1的屏幕11上或在另外的屏幕上处理的数据。还可以以声音形式呈现数据。

被测量和显示的数据例如可以包括自手表的计数器的最后重置以来实现或花费的步伐的数量、活动（或非活动）的指数、或卡路里数。在变型中，可以显示相对于由用户限定或由程序提出的目标的活动的百分数。

可以提供若干显示器。例如，第一显示器可以指示表示自归零的时间以来的摆动的数量和振幅的数据；因此，值取决于自该重置以来例如自午夜以来所消耗的身体能量或所采取的步伐的数量。第二显示器例如可以在每次位移处递增，并且随着手表的机芯所测量的时间的流动而定期地递减；因此所显示的值对应于消耗的动力（power）。

还可以计算和显示睡眠的小时数、轻微身体活动或剧烈身体活动的小时数。当运动传感器在持续很久的时段内检测到较低的身体活动时，可以通过机械传感器和/或通过处理模块来检测睡眠阶段；如果该较低的活动在夜间发生，则睡眠的概率甚至更大。为此目的，机械传感器可以被设计为检测在睡眠阶段、轻微活动和剧烈活动之间的经过（passage）；经过的时间或者持续时间可以被显示在手表的表盘上。

这些数据可以被显示为文本、数字和/或图表。它们还可以被保存或者被远程传输到其他设备。

Claims (20)

1.一种用于测量和显示与人的身体活动相关的数据的方法，所述方法包括：

-借助于在人佩戴的腕表（2）中的机械传感器（21）来测量表示人的身体活动的数据；

-借助于模拟指示器（20）在腕表（2）的表盘（22）上显示这些测量的数据；

-借助于便携式电子设备（1）中的相机（10）来捕获所述表盘的图像；

-分析所述图像以确定所述模拟指示器（20）的位置，其中所述位置构成一个或多个被分析的数据；

-在便携式电子设备中处理所述被分析的数据，以便确定被处理的表示所述身体活动的数据；

-在电子设备（33）的屏幕（11）上显示被处理的表示身体活动数据。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将特定于人的参数存储在存储器空间中的步骤；

其中所述数据处理将所述特定于人的参数用于确定针对人以个性化方式被处理的所述表示身体活动数据。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，进一步包括：

将特定于腕表的校准参数存储在存储器空间中；

其中所述数据处理将所述特定于腕表的校准参数用于确定针对腕表校准的所述表示身体活动数据。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，所述机械传感器（21）为运动传感器。

5.根据权利要求4所述的方法，所述运动传感器（21）为步数计，其中所述数据取决于由人执行的步伐的数量。

6.根据权利要求4至5中任一项所述的方法，所述运动传感器包括加速度计。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，包括对由运动传感器自重置的时间以来所经历的移动进行积分并且借助于所述模拟指示器显示对应于该积分的值的步骤。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，使用特定于人的参数的被处理的所述数据指示行进的距离和/或消耗的卡路里数。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，包括自动和周期性地将显示在表盘上的数据归零的步骤。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，包括手动地将显示在表盘（22）上的数据归零的步骤。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中被显示的数据随着佩戴者的每次移动或者随着佩戴者在给定方向或定向上的每次移动而递增，并且仅通过用户的自发动作或以周期性间隔自动递减。

12.一种用于测量和显示与人的身体活动相关的数据的系统，所述系统包括：

-配备有机械传感器（21）和模拟指示器（21）的腕表（2），所述机械传感器用于捕获与人在佩戴腕表时的身体活动相关的数据，所述模拟指示器用于将这些数据显示在腕表的表盘上；

-带有相机（10）的便携式电子设备；

-用于分析由所述相机（10）捕获的图像、用于在图像包括表盘的图片时确定显示在表盘上的数据所对应的一个或多个被分析的数据的模块（31）；

-用于处理由图像分析模块确定的所述数据并且用于生成被处理的数据的处理模块（32）；

-用于将被处理的数据显示在屏幕上的模块（33）。

13.根据权利要求12所述的系统，所述机械传感器（21）为运动传感器。

14.根据权利要求13所述的系统，所述运动传感器（21）为步数计，其中所述数据取决于由人采取的步伐的数量。

15.根据权利要求13所述的系统，所述运动传感器为加速度计。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的系统，包括用于自动和周期性地将显示在表盘（22）上的数据归零的构件。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的系统，包括用于手动地将显示在表盘（22）上的数据归零的构件。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的系统，包括：

用于存储特定于人的参数的存储器空间；

其中所述数据处理模块被设计用于将所述特定于人的参数用于确定针对人以个性化方式被处理的所述表示身体活动数据。

19.根据权利要求12至18中任一项所述的系统，进一步包括：

用于存储特定于腕表的校准参数的存储器空间；

其中所述数据处理模块将所述特定于腕表的校准参数用于确定针对腕表校准的所述表示身体活动数据。

20.一种计算机数据载体，包括可由便携式电子设备（1）执行以使得所述便携式电子设备处理和显示表示人的身体活动的数据的程序，所述程序包括：

图像捕获模块（30）；

用于分析捕获的图像、用于在图像包括表盘的图片时确定显示在表盘（22）上的数据的模块（31）；

用于处理由图像分析模块确定的所述数据的处理模块（32）；

在屏幕（11）上的被处理的数据的显示模块（33）。