跌倒姿勢樣本資料的蒐集

為了驗證本系統的辨識效能，研究者利用雷射掃描儀器取得了 33 個 人的姿勢樣本，每個人的姿勢樣本由站立、跪趴、坐、撐趴、下躺與上躺 的雷射掃描影像構成，並將取得的雷射掃描影像經程式處理後，萃取相對 應的特徵值以作為比對使用。其詳細的流程將在以下小節介紹。

4.2.1 基本實驗流程

實驗場所為一背景單純且固定的環境，受測者在實驗之前，需先脫掉 或用大衣遮蔽身上的反光物體，以確保雷射掃描儀器能正確取得受測者的 距離數值。再者，研究者在實驗前會以口頭詢問受測者是否願意接受本實 驗的任何實驗測試，以確保本研究能對受測者的數據保有後續的修改權限。

在跌倒樣本資料的擷取過程中，首先，研究者會先詢問受測者的基本 資料，以便未來在分析系統的效能與限制時，能針對不同受測者的身體狀 況(如高、矮、胖、瘦、頭髮長度、染髮等)進行解析。

第二步，研究者會要求受測者於實驗環境內作出六種不同的姿勢，並 利用雷射掃描儀器取得每種姿勢的雷射掃描影像，並存放於特定的資料夾 中。圖 4-2 為使用雷射掃描儀器掃描人體姿勢的實際照片，圖 4-3 則為各 種姿勢掃描出來的雷射掃描影像。

圖 4-2 以雷射掃描儀器掃描人體姿勢的實際照片

站立 跪趴 坐

撐趴 下躺 上躺

圖 4-3 六種姿勢下掃描出來的雷射掃描影像

第三步，把取得的雷射掃描影像經過前處理後，獲得只有人體資訊的 雷射掃描影像，並利用第三章提出的特徵萃取方法把特徵值取出，並分別 存放於不同的檔案內。圖 4-4 為雷射掃描影像經過前處理、萃取出人體部 位後的雷射掃描影像。

第四步，把萃取出的人體姿勢特徵與特徵資料庫內的姿勢特徵數值利 用專家系統進行比對，以辨識當前的人體姿勢，並確認系統的辨識效能。

站立 跪趴 坐

撐趴 下躺 上躺

圖 4-4 六種姿勢下的人體雷射掃描影像

4.2.2 雷射掃描儀器高度的調整

本實驗的雷射掃描儀器高度，設置在離地面 100 公分的地方，目的是 為了當受測者於站立時，上半身與下半身都能被雷射掃描儀器平均的掃 描，然而當受測者呈現下躺或上躺姿勢時，雷射掃描儀器會因為掃描俯角

過大而取得不適當的人體資訊，進而造成在躺的姿勢下人體的高度數值誤 判。圖 4-5(a)為當受測者躺下時，雷射掃描儀器擺放位置過高對人體高度 的數據產生的影響示意圖，可以發現雷射掃描儀器抓取到的人體最高點 P1，其離地面的高度 H1，比起真正的人體高度 H2 要來的低，這就是雷射 掃描儀器的擺放高度過高時，人體高度數值會出錯的緣故。

為了解決上述的問題，本研究在蒐集跌倒樣本時，會依據掃描出來的 人體高度數值之合理程度，決定是否要降低雷射掃描儀器的高度。假設某 次雷射掃描儀器取得的人體高度數值的最大值小於 35 公分，則可以假定此 時人體呈現躺的姿勢，而為了消除雷射掃描俯角過大而取得不適當的人體 資訊的問題，本研究採用降低設掃描儀器的高度至離地面 30 公分的地方取 得適當的人體資訊，如圖 4-5(b)所示，當雷射掃描儀器擺在離地 30 公分的 地方時，雷射掃描儀器抓取到的人體最高點 P2，其離地面的高度 H1’與真 實的人體高度 H2’差不多，因此可以降低雷射掃描儀器擺放高度過高時，

人體高度數值會出錯的現象。其雷射掃描儀器的高度調整流程如圖 4-6 所 示，而雷射掃描儀器離地面 100 公分與 30 公分後取得的人體雷射掃描影像 則如圖 4-7 所示。

經實驗發現，在降低雷射測距儀的高度後取得的人體下躺與上躺姿勢 高度數據比未下降雷射掃描儀器前的人體下躺與上躺姿勢高度數據要來的 合理，不會出現人體高度只有十幾公分的荒謬結果，可以證明在人體呈現 較低的姿勢時，下降雷射掃描儀器的高度即可以修正因掃描俯角過大取得 不適當人體資訊的問題，其雷射掃描儀器下降前取得的人體下躺姿勢高度 數值與下降後取得的人體下躺姿勢高度數值，則呈現在表 4-4。

100公分

H2 H1

P1

30公分 H2'

H1' P2

(a)掃描俯角過大而取得不適當的人 體資訊示意圖

(b)掃描俯角適當所取得的人體資訊 示意圖

圖 4-5 不同掃描俯角下所取得的人體資訊示意圖

啓動辨識系統

取得人體高度

高 度 ≦ 35 cm

雷射掃描儀器位 於初始高度

降低雷射掃描儀 器高度至 30 cm

再次掃描

開始

程式結束

圖 4-6 雷射掃描儀器的高度調整流程圖

圖 4-7 雷射掃描儀器下降前(左)與下降後(右)取得的人體雷射掃描影像

表 4-4 雷射掃描儀器下降前與下降後的人體下躺高度數據

受測者編號 2 4 13

雷射掃描儀器下 降前的人體下躺

高度數據(cm) 0.82 8.35 4.03 雷射掃描儀器下

降後的人體下躺

高度數據(cm) 17.56 23.92 19.21

從表 4-4 可以發現，當雷射掃描儀器在離地面 100 公分的高度時，編 號 2 的受測者躺下時的人體高度只有 0.82 公分、編號 4 與 13 的受測者躺 下時的人體高度也不滿 10 公分，這些人體高度數值都不合理；當雷射掃描 儀器在離地面 30 公分的高度時，編號 2、4 與 13 的受測者躺下時的人體高 度都超過 15 公分以上，較符合正常人躺下時的人體高度，可見對於躺下的 姿勢而言，雷射掃描儀器在離地面 30 公分的高度時，取得的人體資訊比起 離地面 100 公分的高度時要更適當。