CN104535155A - 光学摄像扫描智能身份识别体重秤及其自动识别身份方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了光学摄像扫描智能身份识别体重秤，包括一个体重秤本体，体重秤本体包括从上到下依次重叠的承重基板、测重压力传感器、底板，承重基板与底板之间设置有广角夜视摄像头模组，承重基板为透明材质制成的板体，广角夜视摄像头模组通过数据传输单元连接有单片机。测定速度快，可以在瞬间根据脚面大小确定用户身份，无需脱掉鞋子或袜子，同时可以更加精确的分辨出用户的身份。

Description

光学摄像扫描智能身份识别体重秤及其自动识别身份方法

技术领域

本发明涉及智能体重秤，具体是光学摄像扫描智能身份识别体重秤及其自动识别身份方法。

背景技术

体重秤是家庭常用的测量工具，常见的体重秤仅仅是用于测量个体的重量，专利号201320509748已经公开了一种可以识别个体身份的体重秤，这种体重秤的结构包括面板、面板上设置有体重显示器，所述面板下部安装有压力传感器，该体重秤还包括脚长传感器，脚长传感器采用并排一字型布置的多个用于感知脚温度的温度传感器，当用户将脚放置到这些温度传感器上后，温度传感器可以感知最边缘的2个温度传感器的距离，最后确认该用户的脚长，以脚长来确认该用户的身份，这种可识别身份体重秤只能通过一维测量获取简单粗略的脚掌长度信息，并且由于使用了响应速度较慢的温度传感器作为采集方式，其采集和处理需要较长等待时间，并且边缘部分的温度过渡效应会导致测量及不准确；由于测温是一条测温线，所以用户必须每次都要将脚最长部位调整到和测温线重合，由于近似身高的人体的脚的长度较为接近，因此无较为准确的识别用户的身份，例如身高相近的父子，2人的脚长很接近，但是2人的脚面大小却有较大差别，采用上述测量装置，无法准确的判断用户身份，否则每次测量结果会有很大差别；由于是温度传感器，所以必须赤脚测量，在天气较冷情况下使用比较困难。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种光学摄像扫描智能身份识别体重秤及其自动识别身份方法，本发明则采用了基于光学摄像扫描技术测算脚面大小，此方式快速有效，并且可以得到较准确的脚掌二维信息，对于身份识别判断更有帮助，可以提高测定精度；由于整个面板有效区域均作为数据采集区，所以用户只要保证将脚放在此区域即可，无需为脚的具体位置调整而烦恼；由于采用了脚面大小的测算方式，所以用户可以在穿上袜子的情况下同等使用，这样更方便用户在天气较冷的情况下使用产品。

本发明的实现方案如下：

光学摄像扫描智能身份识别体重秤，包括一个体重秤本体，体重秤本体包括从上到下依次重叠的承重基板、测重压力传感器、底板，承重基板与底板之间设置有广角夜视摄像头模组，承重基板为透明材质制成的板体，广角夜视摄像头模组通过数据传输单元连接有单片机。

单片机还连接有存储器。

本发明的设计原理为：由于近似身高的人体的脚的长度较为接近，因此无较为准确的识别用户的身份，例如身高相近的父子，2人的脚长很接近，但是2人的脚面大小却有着较大差别，采用传统测量装置，无法准确的判断用户身份，本发明利用脚面大小作为判断的标准，以此来增加测定的准确度，能更好的识别用户身份。通过广角夜视摄像头模组截取脚面图像，然后分析获得脚面大小的二维信息，即可形成当前用户脚掌面信息，然后通过单片机调取已存储的脚掌面信息与当前用户脚掌面信息进行匹配度识别，从而识别出最匹配的已知用户，即该已知用户的名称与当前用户脚掌面信息进行一一对应标识，形成对应映射关系，从而识别出当前用户脚掌面信息的用户身份。也就是，测定出该用户的脚面大小，用这个脚面大小判断该用户的身份，可以不用体温来传感，因此用户不需要脱掉袜子或鞋子，这样就方便很多，且整个测定的过程也很快，无需像传统测量器那样，需要等待很久的时间。本发明则采用了摄像截图，可以得到较准确的脚掌二维信息，对于身份识别判断更有帮助；由于整个面板有效区域均作为数据采集区，所以用户只要保证将脚放在此区域即可，无需为脚的具体位置调整而烦恼。

基于光学摄像扫描智能身份识别体重秤的自动识别身份方法，包括以下步骤：

1）、用户踩到家用体重秤上，根据测重压力传感器得到当前用户体重值，当用户踩在体重秤上的时候，广角夜视摄像头模组拍照承重基板扫描获得脚面图像，得到当前用户脚掌面信息，将脚掌面信息发送到单片机；

2）、通过单片机计算当前用户脚掌面信息Fu与已保存用户脚掌面信息的匹配度Pi：

；

其中，Wu为当前用户体重值，Fu为当前用户脚掌面信息，当前用户脚掌面信息为二维数组，数值为1代表对应位置为脚掌内区域，数值为0代表对应位置为脚掌外区域；设定已保存用户为i=1，2,3,4，...，n，第i个已保存用户的最近体重数据为Wi，最近脚掌面信息为Fi；

定义函数f(x)为：x>0，f(x)=0；反之，x≤0，f(x)=1；

定义函数T(x,y)为模板匹配算法，其计算过程如下：

截取当前用户脚掌面信息Fu，截取左脚或右脚的脚掌面有效区域，定义有效区域长为lu，宽为wu，有效区域长和宽的单位：像素；

读取已存储用户i左脚或右脚的左脚脚掌面信息，其有效区域长为li，宽为wi；

分别比较两个数据的长和宽，取其中的大者作为需要对比的区域长lc和宽wc；即，如果lu>li，lc=lu，反之，lc=li；如果wu>wi，wc=wu，反之wc=wi；

在有效区域内计算Fu和Fi像素点一致性，计算方式为：

；

3）、判定过程如下：

在计算得到的所有Pi，i=0,1,2，...，n中，找到最大的Pi值Pmax，其对应用户为ID(max)，

如果Pmax没有超过阈值PTH，说明在已经保存的所用用户中没有找到和当前用户数据匹配的，则自动为当前用户创建一个新用户ID(n+1)；

如果Pmax超过阈值PTH，说明在已经保存的所有用户中找到了和当前用户数据匹配的用户，则将当前用户数据归档到用户ID(max)中；

如果找到匹配的用户，则用当前用户的体重数据Wu替换匹配的用户最新体重数据Wmax，用当前用户的脚掌面信息Fu替换匹配的用户最新脚掌面信息Fmax。

本发明的优点在于：测定速度快，可以在瞬间根据脚面大小确定用户身份，无需脱掉鞋子或袜子，同时可以更加精确的分辨出用户的身份，而传统的温度测定的体重秤则需要光脚进行测定，测定时间需要人体站立接触温度传感器至少5秒以上，同时必须站立在指定区域，光脚在冬天的测定时间将更长，容易引起用户生病。

附图说明

图1为体重秤的侧视结构图。

图2为广角夜视摄像头模组与单片机的连接关系图。

图3为本发明的测定流程。

图中的标号分别表示为：1、单片机；2、数据传输单元；3、广角夜视摄像头模组；4、连接块；5、承重基板；6、测重压力传感器；7、底板。

具体实施方式

实施例一

如图1至图3所示。

光学摄像扫描智能身份识别体重秤，包括一个体重秤本体，体重秤本体包括从上到下依次重叠的承重基板5、测重压力传感器6、底板7，承重基板与底板7之间设置有广角夜视摄像头模组3，承重基板5为透明材质制成的板体，广角夜视摄像头模组通过数据传输单元2连接有单片机1。

单片机还连接有存储器。

本发明的设计原理为：由于近似身高的人体的脚的长度较为接近，因此无较为准确的识别用户的身份，例如身高相近的父子，2人的脚长很接近，但是2人的脚面大小却有着较大差别，采用传统测量装置，无法准确的判断用户身份，本发明利用脚面大小作为判断的标准，以此来增加测定的准确度，能更好的识别用户身份。通过广角夜视摄像头模组截取脚面图像，然后分析获得脚面大小的二维信息，即可形成当前用户脚掌面信息，然后通过单片机调取已存储的脚掌面信息与当前用户脚掌面信息进行匹配度识别，从而识别出最匹配的已知用户，即该已知用户的名称与当前用户脚掌面信息进行一一对应标识，形成对应映射关系，从而识别出当前用户脚掌面信息的用户身份。也就是，测定出该用户的脚面大小，用这个脚面大小判断该用户的身份，可以不用体温来传感，因此用户不需要脱掉袜子或鞋子，这样就方便很多，且整个测定的过程也很快，无需像传统测量器那样，需要等待很久的时间。本发明则采用了摄像截图，可以得到较准确的脚掌二维信息，对于身份识别判断更有帮助；由于整个面板有效区域均作为数据采集区，所以用户只要保证将脚放在此区域即可，无需为脚的具体位置调整而烦恼。

基于光学摄像扫描智能身份识别体重秤的自动识别身份方法，包括以下步骤：

1）、用户踩到家用体重秤上，根据测重压力传感器6得到当前用户体重值，当用户踩在体重秤上的时候，广角夜视摄像头模组拍照承重基板5扫描获得脚面图像，得到当前用户脚掌面信息，将脚掌面信息发送到单片机；

广角夜视摄像头模组随机的扫描当前环境得到背景图像，当用户站立在体重秤上后，广角夜视摄像头模组会得到一个基础图像，通过背景图像与基础图像的对比，提取出差异图像，用这个差异图像的二维数组与已保存用户脚掌面信息进行匹配分析。

为了清楚的展示上述过程，本实施例将具体举例说明:

设背景图像为100X100的矩形图像，单位为像素，假设用户的脚掌面为矩形的脚掌面，当用户站立后，基础图像是在背景图像的基础上增加了一个矩形脚掌面图像，矩形脚掌面图像为20X20的矩形图像，单位为像素，因此，基础图像为100X100的矩形图像内重叠有20X20的矩形图像的集合图像，通过基础图像与背景图像的差异化分析，提取出20X20的矩形图像为当前用户脚面图像，得到当前用户脚掌面信息，将得到当前用户脚掌面信息与已保存用户脚掌面信息进行匹配分析，假设已保存用户脚掌面信息中，有20X40的矩形图像信息、20X30的矩形图像信息，20X60的矩形图像信息，20X22的矩形图像信息，则20X22的矩形图像信息与当前用户脚掌面信息的匹配度最佳，为最佳匹配图像信息，调取20X22的矩形图像信息的用户名称并与20X20的矩形图像建立对应关系，这样就可以识别出20X20的矩形图像的用户身份。

广角夜视摄像头模组扫描获得脚面图像后，通过现有的技术分析获得二维数组形态的前用户脚掌面信息，也就是当前用户脚掌面图像有效区域内的长度和宽度的数据；

2）、通过单片机计算当前用户脚掌面信息Fu与已保存用户脚掌面信息的匹配度Pi：

；

其中，Wu为当前用户体重值，Fu为当前用户脚掌面信息，当前用户脚掌面信息为二维数组，数值为1代表对应位置为脚掌内区域，数值为0代表对应位置为脚掌外区域；设定已保存用户为i=1，2,3,4，...，n，第i个已保存用户的最近体重数据为Wi，最近脚掌面信息为Fi；

定义函数f(x)为：x>0，f(x)=0；反之，x≤0，f(x)=1；

定义函数T(x,y)为模板匹配算法，其计算过程如下：

截取当前用户脚掌面信息Fu，截取左脚或右脚的脚掌面有效区域，定义有效区域长为lu，宽为wu，有效区域长和宽的单位：像素；

读取已存储用户i左脚或右脚的左脚脚掌面信息，其有效区域长为li，宽为wi；

分别比较两个数据的长和宽，取其中的大者作为需要对比的区域长lc和宽wc；即，如果lu>li，lc=lu，反之，lc=li；如果wu>wi，wc=wu，反之wc=wi；

在有效区域内计算Fu和Fi像素点一致性，计算方式为：

；

3）、判定过程如下：

在计算得到的所有Pi，i=0,1,2，...，n中，找到最大的Pi值Pmax，其对应用户为ID(max)，

如果Pmax没有超过阈值PTH，说明在已经保存的所用用户中没有找到和当前用户数据匹配的，则自动为当前用户创建一个新用户ID(n+1)；

如果Pmax超过阈值PTH，说明在已经保存的所有用户中找到了和当前用户数据匹配的用户，则将当前用户数据归档到用户ID(max)中；

如果找到匹配的用户，则用当前用户的体重数据Wu替换匹配的用户最新体重数据Wmax，用当前用户的脚掌面信息Fu替换匹配的用户最新脚掌面信息Fmax。

如上所述，则能很好的实现本发明。

Claims (3)

1.光学摄像扫描智能身份识别体重秤，包括一个体重秤本体，体重秤本体包括从上到下依次重叠的承重基板（5）、测重压力传感器（6）、底板（7），其特征在于：承重基板与底板（7）之间设置有广角夜视摄像头模组（3），承重基板（5）为透明材质制成的板体，广角夜视摄像头模组通过数据传输单元（2）连接有单片机（1）。

2.根据权利要求1所述的光学摄像扫描智能身份识别体重秤，其特征在于：单片机还连接有存储器。

3.基于权利要求1的光学摄像扫描智能身份识别体重秤的自动识别身份方法，包括以下步骤：

1)、用户踩到家用体重秤上，根据测重压力传感器（6）得到当前用户体重值，当用户踩在体重秤上的时候，广角夜视摄像头模组拍照承重基板（5）扫描获得脚面图像，得到当前用户脚掌面信息，将脚掌面信息发送到单片机；

2)、通过单片机计算当前用户脚掌面信息Fu与已保存用户脚掌面信息的匹配度Pi：

；

其中，Wu为当前用户体重值，Fu为当前用户脚掌面信息，当前用户脚掌面信息为二维数组，数值为1代表对应位置为脚掌内区域，数值为0代表对应位置为脚掌外区域；设定已保存用户为i=1，2,3,4，...，n，第i个已保存用户的最近体重数据为Wi，最近脚掌面信息为Fi；

定义函数f(x)为：x>0，f(x)=0；反之，x≤0，f(x)=1；

定义函数T(x,y)为模板匹配算法，其计算过程如下：

截取当前用户脚掌面信息Fu，截取左脚或右脚的脚掌面有效区域，定义有效区域长为lu，宽为wu，有效区域长和宽的单位：像素；

读取已存储用户i左脚或右脚的左脚脚掌面信息，其有效区域长为li，宽为wi；

分别比较两个数据的长和宽，取其中的大者作为需要对比的区域长lc和宽wc；即，如果lu>li，lc=lu，反之，lc=li；如果wu>wi，wc=wu，反之wc=wi；

在有效区域内计算Fu和Fi像素点一致性，计算方式为：

；

3)、判定过程如下：

在计算得到的所有Pi，i=0,1,2，...，n中，找到最大的Pi值Pmax，其对应用户为ID(max)，

如果Pmax没有超过阈值PTH，说明在已经保存的所用用户中没有找到和当前用户数据匹配的，则自动为当前用户创建一个新用户ID(n+1)；

如果Pmax超过阈值PTH，说明在已经保存的所有用户中找到了和当前用户数据匹配的用户，则将当前用户数据归档到用户ID(max)中；

如果找到匹配的用户，则用当前用户的体重数据Wu替换匹配的用户最新体重数据Wmax，用当前用户的脚掌面信息Fu替换匹配的用户最新脚掌面信息Fmax。