基於慣性感測之高精準度即時體感 有氧拳擊辨識系統
An IMU-based Approach to High Accuracy Real-time Activity
Recognition of Aerobic Boxing
姓名：陳俊霖
台灣健身運動約有 90 萬會員，在疫情蔓延時期並無法如常在教練的指導下享
受健身活動。如能在數位教練一對一、即時化、不限場域的指導下安全運動儼然成為未來趨勢。因此，本論文提出一套高精確度的即時動作辨識系統並以有氧拳擊作為實證例。可以讓健身者穿戴手環與教練機互動。透過手環上的慣性感測器、高效單晶片的互動功能來滿足每個人居家健身時可以即時辨識動作的正確性、導正運動方法的需求。為達到上述功能，健身者須在雙手配戴感測手環，手環上的加速度計與陀螺儀可以提供雙手前後左右上下共六個軸向的加速度量測值以及姿勢的資訊，藉此可以計算並推論出雙手的個別動作與其快慢速度。但是由於健身者的動作具有差異性，即便是重複相同的動作所量測到的感測值並不一致。為解決此一問題，將採用相似度比對原則以及時間序列相似度計算的方式進行動作辨識。另一個問題是數位教練需能提供即時性的反饋，也就是時間延遲越低越好。本研究共評估DTW、Hausdorff 與 Frechet 三種時間序列比對方法在感測值序列比對的可應用性與效能，同一個人使用單手固定動作的基本測試下，DTW 在準確度表現較優於兩者．然而在延遲性 Hausdorff 則優於 DTW 和 Frechet，整體而言 DTW 在有較佳的綜合表現。有關實作驗證部份，本研究設計轉腰、左右擺拳、左右勾拳、擴胸蹲四項動作來驗證所提方法。實測結果顯示辨識準確度分別是：轉腰 84.21%、左擺拳 93%、左右勾拳 85.71%、擴胸蹲 81.82%、延遲低於1.75 秒以下的良好效能。
關鍵詞：慣性感測、動作辨識、時間序列比對、數位教練