非接觸身高自動測量系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子健康站設(shè)備，特別是涉及一種具有綜合廣告信息顯示功能的電子健康站系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)的身高測量方法采用被測量者赤腳，“立正”姿勢站在身高計的底板上，腳跟、骶骨部及兩肩胛間緊靠身高計的立柱上。測量者站在被測量人的左右均可，將其頭部調(diào)整到耳屏上緣與眼眶下緣的最低點齊平，再移動身高計的水平板至被測量人的頭頂，使其松緊度適當(dāng)，即可測量出身高。但測量效率較低，誤差較大。專利CN201020652664.3 —種身高自動測量系統(tǒng)雖解決了傳統(tǒng)身高測量的問題，但當(dāng)被測者進行前后移動后，無法進行有效、準(zhǔn)確的身高測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種非接觸身高自動測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對人體身高的自動測量，同時解決了被測者前后移動后的身高測量。
[0004]本發(fā)明提供的一種非接觸身高自動測量系統(tǒng)，包括相機、標(biāo)定平板、標(biāo)定模塊、超聲波測距模塊以及身高測量模塊；
[0005]所述相機，用于從所述標(biāo)定平板采集標(biāo)定參數(shù)圖像和拍攝身高測量者圖像；
[0006]所述標(biāo)定模塊，通過所述標(biāo)定平板和所述相機實現(xiàn)參數(shù)標(biāo)定；
[0007]所述超聲波測距模塊由身高測量模塊控制，用于判斷被測者與測量系統(tǒng)間的距離；
[0008]所述身高測量模塊，用于對從上述模塊獲取的數(shù)據(jù)信息進行分析、計算，獲得最終身高數(shù)據(jù)。
[0009]本發(fā)明還提出一種非接觸身高自動測量方法，該方法包括以下步驟:
[0010]步驟一、將一標(biāo)定平板置于相機前，標(biāo)定平板上有一已知長度為h#的標(biāo)志物；
[0011]步驟二、通過超聲波測距模塊測量所述標(biāo)定平板與相機距離d標(biāo)；
[0012]步驟三、控制串口的開關(guān)每次讀取10組數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為距離值，最終測量作為一個參數(shù)導(dǎo)入標(biāo)定模塊；
[0013]步驟四、控制相機采集標(biāo)定平板的拍攝圖片；
[0014]步驟五、標(biāo)定物在標(biāo)定平面上對應(yīng)的長度為L標(biāo),則Le= η標(biāo)*dpix, η標(biāo)表示其在圖像中的像素數(shù)，dpix表示每個像素對應(yīng)的大小；
[0015]步驟六、將h標(biāo)(η標(biāo)*dpix) = d標(biāo)f導(dǎo)入身高測量模塊中；
[0016]步驟七、被測者站在攝像頭前時，啟動身高測量模塊；身高測量模塊在進行測量時，控制超聲波測距模塊測得人與相機距離d，控制相機采集人像圖片；
[0017]對人像圖片進行處理分析得到人像最高點的縱坐標(biāo)y，
[0018]H = h相機+ [ (y-d縱2、*dpix] *df，d縱為相機縱軸分辨率；
[0019]通過標(biāo)定模塊中的函數(shù)關(guān)系，約去f，即得到身高的最終測量結(jié)果
[0020]H = h 相機 + [ (y-d 標(biāo) 2) *d] (η 標(biāo) *d 標(biāo))*h 標(biāo)；
[0021]式中h= [(y-d標(biāo)2)*d] (η標(biāo)*d標(biāo))*h標(biāo)為人體在相機光軸以上部分的長度，人體移動后，公式中y和d對應(yīng)數(shù)值發(fā)生變化，(y-d標(biāo)2)*d始終等于hfdpix，當(dāng)距離d發(fā)生變化時，測量得到h值不發(fā)生變化。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，全自動化自行操作，在人體與攝像頭間位置發(fā)生變化時，仍可獲取準(zhǔn)確的身高測量數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的非接觸身高自動測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的非接觸身高自動測量系統(tǒng)的攝像頭成像圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的非接觸身高自動測量系統(tǒng)的實際測量與標(biāo)定成像圖。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提供的【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如下。
[0027]通過標(biāo)定模塊對系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)進行標(biāo)定，將一平板置于相機前，平板上有一已知長度為h#的標(biāo)志物。通過超聲波測距模塊測量其與相機距離dp超聲波測距模塊本身每1ms進行一次測距，完成測距后，以串口的形式輸出距離值；通過matlab編寫程序，控制串口的開關(guān)，每次讀取10組數(shù)據(jù)，按照通訊協(xié)議將其轉(zhuǎn)換為距離值，舍去其中不合理的數(shù)據(jù)，對剩余數(shù)據(jù)求均值作為最終測量結(jié)果，將測量結(jié)果作為一個參數(shù)，導(dǎo)入標(biāo)定模塊。控制相機采集平板圖片。標(biāo)志物在相平面上對應(yīng)的長度為Lp若用表示其在圖像中的像素數(shù)，dpix表示每個像素對應(yīng)的大小，則Lg= n#*dpix。n#通過對平板圖像進行處理分析即可得到η標(biāo)(對圖像進行二值化處理；使用sobel算子進行邊緣檢測；對檢測得到的閉合區(qū)域按大小進行取舍，僅保留標(biāo)志物在圖像上的區(qū)域；使用reg1np1ps函數(shù)獲取包圍標(biāo)志物區(qū)域的最小矩形，其長邊像素數(shù)即為n#)，以獲取焦距f和dpix之間的比例關(guān)系，并實時進行系統(tǒng)記錄，由幾何關(guān)系易知，hg(ng*dpix) =dfef0將該函數(shù)關(guān)系導(dǎo)入身高測量模塊中。被測者站在攝像頭前時，啟動身高測量模塊，控制超聲波測距模塊測量人與相機距離d，控制相機采集人像圖片。對人像圖片進行處理分析得到人像最高點的縱坐標(biāo)y (對圖像進行灰度化處理，剔除背景；對圖像進行二值化，通過開運算，去掉細(xì)小的突出部分)，由原理圖幾何關(guān)系易知H = h#m + [(y-c^2)*dpix]*df，d縱為相機縱軸分辨率(如分辨率為640*480的相機，其d縱為480)。通過標(biāo)定模塊中的函數(shù)關(guān)系，約去f，即可得到最終測量結(jié)果H = h_ + [(y-d標(biāo)2)*d] (η標(biāo)*de)*h標(biāo)。公式中h = [(y_d標(biāo)2)*d] (η標(biāo)*d標(biāo))*h標(biāo)為人體在相機光軸以上部分的長度，由圖2可知，人體移動后，公式中y和d對應(yīng)數(shù)值發(fā)生變化，由簡單幾何關(guān)系(相似三角形)易知，(y-d標(biāo)2)*d始終等于hfdpix，當(dāng)距離d發(fā)生變化時，測量得到h值不發(fā)生變化。
[0028]圖2中坐標(biāo)系oxyz為相機坐標(biāo)系，XfOfYf為相機成像平面，OXYZ為物體坐標(biāo)系。
【主權(quán)項】
1.一種非接觸身高自動測量系統(tǒng)，其特征在于，包括相機、標(biāo)定平板、標(biāo)定模塊、超聲波測距模塊以及身高測量模塊； 所述相機，用于從所述標(biāo)定平板采集標(biāo)定參數(shù)圖像和拍攝身高測量者圖像； 所述標(biāo)定模塊，通過所述標(biāo)定平板和所述相機實現(xiàn)參數(shù)標(biāo)定； 所述超聲波測距模塊由身高測量模塊控制，用于判斷被測者與測量系統(tǒng)間的距離；所述身高測量模塊，用于對從上述模塊獲取的數(shù)據(jù)信息進行分析、計算，獲得最終身高數(shù)據(jù)。
2.一種非接觸身高自動測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、將一標(biāo)定平板置于相機前，標(biāo)定平板上有一已知長度為h#的標(biāo)志物； 步驟二、通過超聲波測距模塊測量所述標(biāo)定平板與相機距離dg ； 步驟三、控制串口的開關(guān)每次讀取10組數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為距離值，最終測量作為一個參數(shù)導(dǎo)入標(biāo)定模塊； 步驟四、控制相機采集標(biāo)定平板的拍攝圖片； 步驟五、標(biāo)定物在標(biāo)定平面上對應(yīng)的長度為Lig,則Lig= nfe*dpix, η#表示其在圖像中的像素數(shù)，dpix表示每個像素對應(yīng)的大小； 步驟六、將h標(biāo)(η標(biāo)*dpix) = d標(biāo)f導(dǎo)入身高測量模塊中； 步驟七、被測者站在攝像頭前時，啟動身高測量模塊；身高測量模塊在進行測量時，控制超聲波測距模塊測得人與相機距離d，控制相機采集人像圖片； 對人像圖片進行處理分析得到人像最高點的縱坐標(biāo)y， H = h相機+ [(y-d縱2)*dpix]*df，d縱為相機縱軸分辨率； 通過標(biāo)定模塊中的函數(shù)關(guān)系，約去f，即得到身高的最終測量結(jié)果H = h相機 + [ (y-d 標(biāo) 2) *d] (η 標(biāo) *d 標(biāo))*h 標(biāo)； 式中h = [(y-dfe2)*d] (?*?)為人體在相機光軸以上部分的長度，人體移動后，公式中I和d對應(yīng)數(shù)值發(fā)生變化，(y-d標(biāo)2) *d始終等于hfdpix，當(dāng)距離d發(fā)生變化時，測量得到h值不發(fā)生變化。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非接觸身高自動測量系統(tǒng)，包括相機、標(biāo)定平板、標(biāo)定模塊、超聲波測距模塊以及身高測量模塊；所述相機，用于從所述標(biāo)定平板采集標(biāo)定參數(shù)圖像和拍攝身高測量者圖像；所述標(biāo)定模塊，通過所述標(biāo)定平板和所述相機實現(xiàn)參數(shù)標(biāo)定；所述超聲波測距模塊由身高測量模塊控制，用于判斷被測者與測量系統(tǒng)間的距離；所述身高測量模塊，用于對從上述模塊獲取的數(shù)據(jù)信息進行分析、計算，獲得最終身高數(shù)據(jù)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，全自動化自行操作，在人體與攝像頭間位置發(fā)生變化時，仍可獲取準(zhǔn)確的身高測量數(shù)據(jù)。
【IPC分類】A61B5-107
【公開號】CN104720814
【申請?zhí)枴緾N201310730736
【發(fā)明人】歐陽健飛, 徐可欣
【申請人】天津市天大百睿精密儀器技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年12月19日