CN103557921B - 基于生物特征识别的身高、体重监测装置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于生物特征识别的身高、体重监测装置，包括体重测量部和身高测量部，所述的体重测量部包括自上而下设置的脚踏板、压杆、压力传感器和底座，在所述脚踏板的后侧边沿设置有凸台；在所述脚踏板的前侧边沿设置有身高测量部，所述身高测量部包括与脚踏板固定连接的固定杆，在所述固定杆上轴向活动连接的身高测试杆，在所述固定杆上设置有显示屏，在所述身高测试杆上设置超声波传感器和话筒，在所述身高测试杆的顶端设置有摄像头；本发明可以识别人的信息，建立人体健康数据库。避免了人体各数据的人工输入，降低操作的劳动强度，减少了人工读数时的主观误差，可以进行人机互动。
Description
技术领域
发明涉及一种基于生物特征识别的身高、体重监测装置及工作方法，属于电子测量仪器的技术领域。
背景技术
随着现代生活和经济的发展，人们对自身健康问题越来越关注，因此很多测量人体健康情况的仪器就有很大的市场前景。目前市场上多出现一些可以计算人体健康指数的保健秤。其工作模式大都为人工输入身高和三围等，配合以人体秤本身所具有的秤重功能，计算出使用者的健康指数，如BMI，BMR和Body Fat等。但这些保健秤需要人工输入各种人体数据参数，记忆之前的一个体重以及计算出健康指标并通过显示屏显示出来，因此输入周期长，使用非常繁琐。并且，生活中常用的电子秤通常只有显示当前体重的功能，无法识别被测者，无法记录人的信息，也就无法很好地与历史记录进行比对，以至于无法判断人的身体状况的变化。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于生物特征识别的身高、体重监测装置。
本发明还提供上述身高、体重监测装置的工作方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于生物特征识别的身高、体重监测装置，包括体重测量部和身高测量部，所述的体重测量部包括自上而下设置的脚踏板、压杆、压力传感器和底座，在所述脚踏板的后侧边沿设置有凸台；在所述脚踏板的前侧边沿设置有身高测量部，所述身高测量部包括与脚踏板固定连接的固定杆，在所述固定杆上轴向活动连接的身高测试杆，在所述固定杆上设置有显示屏，在所述身高测试杆上设置超声波传感器和话筒，在所述身高测试杆的顶端设置有摄像头；在所述底座内安装有控制单元，所述控制单元包括相连的单片机和存储器，所述摄像头、显示屏、压力传感器和话筒分别与所述单片机和存储器相连，在所述单片机中安装有人脸识别软件。此处安装的软件为识别人脸用的识别软件，可选“阳光人脸识别验证系统”。所述的存储器用来收集并存储各个传感器传入的数据，所述的单片机由存储器读取、识别、分析所传入数据后，定向输出用户所需指令。所述的身高测试杆将采集人体身高数据区间，并将该数据与摄像头采集的人脸图像发送到所述控制单元；所述压力传感器测量到的体重数据连同人脸图像发送到所述控制单元。
根据本发明优选的，在所述底座上设置有扬声器。此处设计扬声器的目的在于，提高人机互动效果，提示使用人员按照扬声器指令输入名字或正确使用操作。
本发明还提供上述身高、体重监测装置的工作方法，包括步骤如下：
（1）对监测装置开机；
（2）待测量人员站立至所述监测装置的脚踏板上，待测量人员的脚后跟与所述凸台冲齐；
（3）所述摄像头利用超声波传感器自动调整，摄像头与待测量人员的人脸对齐，使人脸区域完全落入所述摄像头的取景范围，采集人脸图像；
（4）利用控制单元中的人脸识别软件对采集到的人脸图像和存储器内的人脸图像数据进行对比：如当前人脸图像数据不存在存储器内，则所述控制单元控制扬声器询问方式或显示屏显示的方式询问待测量人员的姓名，待测量人员通过显示屏输入自己的姓名，该姓名信息与当前头像图片一并存储至存储器中；如当前人脸图像数据存在存储器内，则单片机调取当前头像图片所对应用户的信息，该用户信息包括用户姓名、用户体重历史数据、身高历史数据；
（5）单片机将当前测量到的身高数据和体重数据分别与体重历史数据和身高历史数据做对比，并通过显示屏进行显示。
根据本发明优选的，所述单片机通过话筒收集或显示屏输入采集待测量人员的问题，并与存储器内的问题库进行对比匹配，如匹配字数达80%以上，则扬声器或显示屏自动播报或显示该问题对应的答案。
根据本发明优选的，所述步骤（3）所述摄像头利用超声波传感器自动调整的方法，包括步骤如下：判断摄像头的取景范围内是否有完整的人脸图像：如有，则直接进行步骤（4）；如无，则判断超声波传感器前是否有人体部位：如有，则身高测试杆驱动摄像头垂直向下移动，直至摄像头的取景范围内有完整的人脸图像为止。
根据本发明优选的，所述测量身高的计算方法：
身高h1=摄像头水平高度h2+（脚后跟与固定杆的距离w1-脚后跟与脚心的距离w2）×tan（头发顶与摄像头之间的水平夹角α）。
本发明的有益效果：
本发明建立健康信息数据库，通过人脸识别可以准确地调用数据库进行比对，避免了人体各数据的人工输入，降低操作的劳动强度，减少了人工读数时的主观误差，以一个简单的方式测出身高,不需要手动测量，本发明可以识别人的信息，建立人体健康数据库，可以让被测者直观地了解他的身体状况的改变，锻炼的效果等等，人脸识别也可以区分男人、女人、小孩等等，可以对不同人群应用不同的健康指数计算方法，也可以简单得测量出身高，不需要手动测量。避免了人体各数据的人工输入，降低操作的劳动强度，减少了人工读数时的主观误差，可以进行人机互动。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的侧面图；
图3是本发明的身高测量原理图；
图4是本发明的电路原理图；
图5是本发明的工作流程图；
在图1-5中，1-脚踏板、2-压力传感器、3-压杆、4-底座、5-扬声器、6-控制单元、8-凸台、9-固定杆、10-显示屏、11-超声波传感器、12-身高测试杆、13-摄像头、14、话筒。身高h1、摄像头水平高度h2、脚后跟与固定杆的距离w1、脚后跟与脚心的距离w2、头发顶与摄像头之间的水平夹角α。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
实施例1、
如图1-4所示。
一种基于生物特征识别的身高、体重监测装置，包括体重测量部和身高测量部，所述的体重测量部包括自上而下设置的脚踏板1、压杆3、压力传感器2和底座4，在所述脚踏板1的后侧边沿设置有凸台8；在所述脚踏板1的前侧边沿设置有身高测量部，所述身高测量部包括与脚踏板固定连接的固定杆9，在所述固定杆9上轴向活动连接的身高测试杆12，在所述固定杆9上设置有显示屏10，在所述身高测试杆12上设置超声波传感器11和话筒14，在所述身高测试杆12的顶端设置有摄像头13；在所述底座4内安装有控制单元6，所述控制单元包括相连的单片机和存储器，所述摄像头13、显示屏10、压力传感器2和话筒14分别与所述单片机和存储器相连，在所述单片机中安装有人脸识别软件
在所述底座4上设置有扬声器5。
实施例2、
如图5所示。
一种如实施例1所述身高、体重监测装置的工作方法，包括步骤如下：
（1）对监测装置开机；
（2）待测量人员站立至所述监测装置的脚踏板1上，待测量人员的脚后跟与所述凸台8冲齐；
（3）所述摄像头13利用超声波传感器自动调整，摄像头13与待测量人员的人脸对齐，使人脸区域完全落入所述摄像头的取景范围，采集人脸图像；
（4）利用控制单元中的人脸识别软件对采集到的人脸图像和存储器内的人脸图像数据进行对比：如当前人脸图像数据不存在存储器内，则所述控制单元控制扬声器询问方式或显示屏显示的方式询问待测量人员的姓名，待测量人员通过显示屏输入自己的姓名，该姓名信息与当前头像图片一并存储至存储器中；如当前人脸图像数据存在存储器内，则单片机调取当前头像图片所对应用户的信息，该用户信息包括用户姓名、用户体重历史数据、身高历史数据；
（5）单片机将当前测量到的身高数据和体重数据分别与体重历史数据和身高历史数据做对比，并通过显示屏进行显示。
所述单片机通过话筒收集或显示屏输入采集待测量人员的问题，并与存储器内的问题库进行对比匹配，如匹配字数达80%以上，则扬声器或显示屏自动播报或显示该问题对应的答案。
所述步骤（3）所述摄像头利用超声波传感器自动调整的方法，包括步骤如下：判断摄像头的取景范围内是否有完整的人脸图像：如有，则直接进行步骤（4）；如无，则判断超声波传感器前是否有人体部位：如有，则身高测试杆驱动摄像头垂直向下移动，直至摄像头的取景范围内有完整的人脸图像为止。身高测试杆也可以手动调节高度。
所述测量身高的计算方法：
身高h1=摄像头水平高度h2+（脚后跟与固定杆的距离w1-脚后跟与脚心的距离w2）×tan（头发顶与摄像头之间的水平夹角α）。
Claims (4)
1.一种基于生物特征识别的身高、体重监测装置的工作方法，其中，所述装置包括体重测量部和身高测量部，所述的体重测量部包括自上而下设置的脚踏板、压杆、压力传感器和底座，在所述脚踏板的后侧边沿设置有凸台；在所述脚踏板的前侧边沿设置有身高测量部，所述身高测量部包括与脚踏板固定连接的固定杆，在所述固定杆上轴向活动连接的身高测试杆，在所述固定杆上设置有显示屏，在所述身高测试杆上设置超声波传感器和话筒，在所述身高测试杆的顶端设置有摄像头；在所述底座内安装有控制单元，所述控制单元包括相连的单片机和存储器，所述摄像头、显示屏、压力传感器和话筒分别与所述单片机和存储器相连，在所述单片机中安装有人脸识别软件；在所述底座上设置有扬声器；所述工作方法包括步骤如下：
(1)对监测装置开机；
(2)待测量人员站立至所述监测装置的脚踏板上，待测量人员的脚后跟与所述凸台冲齐；
(3)所述摄像头利用超声波传感器自动调整，摄像头与待测量人员的人脸对齐，使人脸区域完全落入所述摄像头的取景范围，采集人脸图像；
(4)利用控制单元中的人脸识别软件对采集到的人脸图像和存储器内的人脸图像数据进行对比：如当前人脸图像数据不存在存储器内，则所述控制单元控制扬声器询问方式或显示屏显示的方式询问待测量人员的姓名，待测量人员通过显示屏输入自己的姓名，该姓名信息与当前头像图片一并存储至存储器中；如当前人脸图像数据存在存储器内，则单片机调取当前头像图片所对应用户的信息，该用户信息包括用户姓名、用户体重历史数据、身高历史数据；
(5)单片机将当前测量到的身高数据和体重数据分别与体重历史数据和身高历史数据做对比，并通过显示屏进行显示。
2.根据权利要求1所述的身高、体重监测装置的工作方法，其特征在于，所述单片机通过话筒收集或显示屏输入采集待测量人员的问题，并与存储器内的问题库进行对比匹配，如匹配字数达80％以上，则扬声器或显示屏自动播报或显示该问题对应的答案。
3.根据权利要求1所述的身高、体重监测装置的工作方法，其特征在于，所述步骤(3)所述摄像头利用超声波传感器自动调整的方法，包括步骤如下：判断摄像头的取景范围内是否有完整的人脸图像：如有，则直接进行步骤(4)；如无，则判断超声波传感器前是否有人体部位：如有，则身高测试杆驱动摄像头垂直向下移动，直至摄像头的取景范围内有完整的人脸图像为止。
4.根据权利要求1所述的身高、体重监测装置的工作方法，其特征在于，所述当前测量到的身高数据的测量方法：
h1＝h2+(w1-w2)×tanα，所述h1为待测人员的身高、h2为摄像头的水平高度、w1为脚后跟与固定杆的距离、w2为脚后跟与脚心的距离、α为待测人员头发顶与摄像头之间的水平夹角。
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