一種人體動(dòng)作測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動(dòng)作檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種人體動(dòng)作測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在國(guó)家體育總局群體司于2003年發(fā)布的《國(guó)民體質(zhì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)及標(biāo)準(zhǔn)(成年人部分)》中，國(guó)民體質(zhì)的測(cè)試分為了三大類共11項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)，其中身體素質(zhì)類別中有俯臥撐、仰臥起坐兩項(xiàng)指標(biāo)。
[0003]俯臥撐和仰臥起坐均是人體的全身動(dòng)作，動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)與否與人體全身姿態(tài)相關(guān)，現(xiàn)有的測(cè)試方法均是由測(cè)試員對(duì)受試者進(jìn)行人工值守目視測(cè)試，不僅測(cè)試效率低，而且由于判斷不準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，使得測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不高，另外，測(cè)試數(shù)據(jù)也難以采集統(tǒng)計(jì)，這就對(duì)進(jìn)行規(guī)模、系統(tǒng)、科學(xué)地進(jìn)行全民體質(zhì)監(jiān)測(cè)造成了極大障礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有國(guó)民體質(zhì)項(xiàng)目檢測(cè)過程中測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、測(cè)試效率低、數(shù)據(jù)難采集等問題，提供了一種人體動(dòng)作測(cè)試系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明一種人體動(dòng)作測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0006]一字線激光器，用于發(fā)出光斑為一字線的激光束；
[0007]攝像機(jī)，成像的光譜范圍至少包括所述一字線激光的光譜且設(shè)置位置偏離所述一字線激光器發(fā)出的激光束所形成的平面；
[0008]測(cè)試區(qū)域平面，位于所述一字線激光器的照射范圍內(nèi)，進(jìn)行動(dòng)作測(cè)試的人體位于測(cè)試區(qū)域平面與激光器之間且處于所述攝像機(jī)的拍攝范圍內(nèi)；
[0009]處理器，用于控制一字線激光器將激光束打到進(jìn)行動(dòng)作測(cè)試的人體上，且控制所述攝像機(jī)拍攝獲取人體上的一字線激光圖像以獲得人體輪廓線，并將人體輪廓線與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)輪廓線進(jìn)行比較得出測(cè)試數(shù)據(jù)。
[0010]進(jìn)一步的，所述處理器還控制攝像機(jī)采集一字線激光束打到無人體遮擋的測(cè)試區(qū)域平面所形成的激光線，定為一字線激光基準(zhǔn)線；
[0011]所述將人體輪廓線與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)輪廓線進(jìn)行比較得出測(cè)試數(shù)據(jù)，包括:將標(biāo)準(zhǔn)輪廓線與一字線激光基準(zhǔn)線進(jìn)行比較，得到標(biāo)準(zhǔn)輪廓線中人體各位置或關(guān)鍵位置相對(duì)一字線激光基準(zhǔn)線的標(biāo)準(zhǔn)偏移量；將人體輪廓線與一字線激光基準(zhǔn)線進(jìn)行比較，計(jì)算得到人體輪廓線中人體各位置或關(guān)鍵位置相對(duì)一字線激光基準(zhǔn)線的實(shí)際偏移量，將實(shí)際偏移量與標(biāo)準(zhǔn)偏移量進(jìn)行比較分析進(jìn)而得出測(cè)試數(shù)據(jù)。
[0012]進(jìn)一步的，所述一字線激光器與攝像機(jī)捕捉圖像的幀信號(hào)同步，且一字線激光器頻率是攝像機(jī)拍攝幀率的1/2 ;所述處理器對(duì)攝像機(jī)在一字線激光發(fā)射時(shí)拍攝的亮幀圖像與相鄰的不發(fā)射一字線激光時(shí)拍攝的暗幀圖像進(jìn)行差分，然后再從差分后的圖像中提取出一字線激光圖像。
[0013]進(jìn)一步的，所述一字線激光器連續(xù)不間斷發(fā)射出激光束，所述攝像機(jī)逐幀拍攝獲取人體上的一字線激光圖像。
[0014]進(jìn)一步的，所述一字線激光器的光軸與測(cè)試區(qū)域平面具有一定夾角，夾角范圍為60。?120。。
[0015]進(jìn)一步的，所述一字線激光器的光軸大致垂直于所述測(cè)試區(qū)域平面。
[0016]進(jìn)一步的，所述攝像機(jī)的光軸與一字線激光器的光軸平行。
[0017]進(jìn)一步的，在保證測(cè)試人體位于所述攝像機(jī)的視野范圍內(nèi)的前提下，所述攝像機(jī)盡可能遠(yuǎn)離所述一字線激光器發(fā)出的激光束所形成的平面且盡可能靠近所述測(cè)試區(qū)域平面。O
[0018]進(jìn)一步的，所述一字線激光器為至少兩個(gè)。
[0019]進(jìn)一步的，所述一字線激光器的光譜是紅外波段，所述攝像機(jī)是紅外攝像機(jī)。
[0020]本發(fā)明一種人體動(dòng)作測(cè)試系統(tǒng)，結(jié)合一字線激光器和攝像機(jī)設(shè)備，通過捕捉打到人體上的一字線激光圖像，提取出人體輪廓線，然后人體輪廓線與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作輪廓線進(jìn)行比較，自動(dòng)判定姿勢(shì)是否準(zhǔn)確并得出測(cè)試數(shù)據(jù)。采用本發(fā)明，針對(duì)體質(zhì)檢測(cè)中如俯臥撐和仰臥起坐等需要進(jìn)行姿態(tài)判定的項(xiàng)目，通過機(jī)器進(jìn)行姿態(tài)自動(dòng)判定得出測(cè)試數(shù)據(jù)，與現(xiàn)有需要人工值守采用目視測(cè)試的方式相比，不僅測(cè)試過程中評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)客觀、統(tǒng)一，使得獲取的測(cè)試數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，而且大大提高了測(cè)試效率，以及數(shù)據(jù)難采集更加容易。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，其中:
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一所提供的人體動(dòng)作測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一所提供的人體動(dòng)作測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行仰臥起坐測(cè)試時(shí)的測(cè)試原理示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一所提供的人體動(dòng)作測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行仰臥起坐測(cè)試的圖像處理分析示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明實(shí)施例一所提供的人體動(dòng)作測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行俯臥撐測(cè)試時(shí)的測(cè)試原理示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明實(shí)施例二所提供的人體動(dòng)作測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是本發(fā)明實(shí)施例二所提供的人體動(dòng)作測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行俯臥撐測(cè)試時(shí)的測(cè)試原理示意圖；
[0028]圖7是本發(fā)明實(shí)施例二所提供的人體動(dòng)作測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行俯臥撐測(cè)試時(shí)的圖像處理分析示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030]請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種人體動(dòng)作測(cè)試系統(tǒng)，包括一字線激光器100，攝像機(jī)200，處理器300和測(cè)試區(qū)域平面400。
[0031]一字線激光器100打出光斑為一字線的激光束，測(cè)試區(qū)域平面400位于一字線激光器100的照射范圍內(nèi)，進(jìn)行動(dòng)作測(cè)試的人體在一字線激光器100和測(cè)試區(qū)域平面400之間。設(shè)置上，一字線激光器100的光軸與測(cè)試區(qū)域平面400之間有一個(gè)夾角，該夾角范圍可為60°?120°，在本實(shí)施例中，一字線激光器100的光軸與測(cè)試區(qū)域平面400大致垂直。另外，根據(jù)照射的需要，一字線激光器100的線寬方向的發(fā)散角可以調(diào)節(jié)。
[0032]攝像機(jī)200設(shè)置在測(cè)試區(qū)域平面400的上方，對(duì)測(cè)試區(qū)域平面400進(jìn)行圖像拍攝。攝像機(jī)200成像的光譜范圍至少包括一字線激光器100的光譜，具體的，攝像機(jī)200可以是紅外攝像機(jī)，而一字線激光器100的光譜是紅外波段。因攝像機(jī)200與測(cè)試區(qū)域平面400之間的距離與系統(tǒng)得到的測(cè)試數(shù)據(jù)的精度負(fù)相關(guān)，因此，可根據(jù)需求，對(duì)攝像機(jī)200的高度進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，最佳方式是在保證測(cè)試人體位于攝像機(jī)200的視野范圍內(nèi)的前提下，攝像機(jī)200盡可能靠近測(cè)試區(qū)域平面400。另外，在設(shè)置上，攝像機(jī)200還需偏離一字線激光器100發(fā)出的激光束所形成的平面，即攝像機(jī)200的光軸不在一字線激光器100發(fā)出的激光束所形成的平面內(nèi)。本實(shí)施例中，攝像機(jī)200的光軸與一字線激光器100的光軸平行，且因攝像機(jī)200的光軸到一字線激光器100發(fā)出的激光束所形成的平面的垂直距離與處理器得出的測(cè)試數(shù)據(jù)的精度正相關(guān)，故而最佳方式是在保證測(cè)試人體位于攝像機(jī)200的視野范圍內(nèi)的前提下，攝像機(jī)200盡可能遠(yuǎn)離一字線激光器100發(fā)出的激光束所形成的平面。
[0033]在處理器300的控制下，預(yù)先讓測(cè)試者在測(cè)試區(qū)域平面400內(nèi)做出符合要求的測(cè)試動(dòng)作，并讓一字線激光器100將激光束打到此時(shí)的測(cè)試者的人體上，攝像機(jī)200進(jìn)行拍攝，獲取此時(shí)人體上的一字線激光圖像所構(gòu)成的人體輪廓線，定為標(biāo)準(zhǔn)輪廓線并存儲(chǔ)在處理器300中。
[0034]處理器300還可控制攝像機(jī)200采集一字線激光器100打到無人體遮擋的測(cè)試區(qū)域平面400所形成的激光線，將該激光線定為一字線激光基準(zhǔn)線，并存儲(chǔ)在處理器300中。
[0035]測(cè)試開始后，在處理器300的控制下，一字線激光器100將激光束打到測(cè)試區(qū)域平面400內(nèi)進(jìn)行動(dòng)作測(cè)試的人體上，攝像機(jī)200對(duì)測(cè)試的人體進(jìn)行拍攝，獲取人體上的一字線激光圖像，進(jìn)而得到一字線激光圖像所構(gòu)成的人體輪廓線，并將該人體輪廓線與預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)輪廓線進(jìn)行比較得出測(cè)試數(shù)據(jù)。
[0036]在一字線激光器100打出激光束，攝像機(jī)200進(jìn)行拍攝這一過程中，一字線激光器100連續(xù)不間斷的發(fā)射出激光束，攝像機(jī)200則逐幀進(jìn)行拍攝獲取人體上的一字線激光圖像。
[0037]又或者，一字線激光器100與攝像機(jī)200捕捉圖像的幀信號(hào)同步，且一字線激光器的100的頻率是攝像機(jī)200幀率的1/2，比如，一字線激光器100每40毫秒打一次激光束，攝像機(jī)100則每20毫秒拍攝一次圖像，這樣，攝像機(jī)200在一字線激光發(fā)射時(shí)拍攝一幀亮幀圖像，緊接著在一字線激光不發(fā)射時(shí)拍攝一幀暗幀圖像，然后，攝像機(jī)200對(duì)該相鄰的亮幀圖像和暗幀圖像進(jìn)行差分，然后再從差分后的圖像中提取出一字線激光圖像。采用這種亮暗幀圖像進(jìn)行差分處理的方式，可以更容易提取出一字線激光圖像。
[0038]在提取出人體上的一字線激光圖像進(jìn)而得到人體輪廓線后，經(jīng)處理器300處理，將該人體輪廓線與一字線激光基準(zhǔn)線進(jìn)行比較，計(jì)算出人體輪廓線中人體各位置或關(guān)鍵位置相對(duì)一字線激光基準(zhǔn)線的實(shí)際偏移量。并且，將標(biāo)準(zhǔn)輪廓線與一字線激光基準(zhǔn)線進(jìn)行比較，得到標(biāo)準(zhǔn)輪廓線中人體各位置或關(guān)鍵位置相對(duì)一字線激光基準(zhǔn)線的標(biāo)準(zhǔn)偏移量。然后，將實(shí)際偏移量與標(biāo)準(zhǔn)偏移量進(jìn)行比較，就可得出測(cè)試數(shù)據(jù)。
[0039]采用本方案，針對(duì)體質(zhì)檢測(cè)中如俯臥撐和仰臥起坐等需要進(jìn)行姿態(tài)判定的項(xiàng)目，通過機(jī)器視覺進(jìn)行姿態(tài)自動(dòng)判定，與現(xiàn)有需要人工值守采用目視測(cè)試的方式相比，不僅測(cè)試過程中評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)客觀、統(tǒng)一，使得獲取的測(cè)試數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，而且大大提高了測(cè)試效率，以及數(shù)據(jù)難采集更加容易。