CN106621284A - 一种智能的体质检测平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能的体质检测平台，主要用于检测俯卧撑和仰卧起坐项目，通过人体数据摄像单元用于获取站在人体数据检测台的检测者的图像，并将图像传输到人体数据分析系统，中央处理控制器将收集到的身高值、体重值、肩宽值、胸部厚度值通过分析处理，得到一组左手、右手、左脚、右脚的放置位置范围与一个标准的俯卧撑身体运动幅度范围，以及得到一组仰卧起坐模式下的左臀、右臀、左脚、右脚的放置位置范围与一个标准的仰卧起坐身体运动幅度范围；动作分析单元从动作捕捉单元获取图像信息，若所述身体运动幅度值在身体运动幅度范围内，则指示灯显示绿色。具备智能、准备、高效的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种体质检测装置，具体涉及一种智能的体质检测平台。
背景技术
目前，随着生活水平的提高，人们越来越重视自身身体素质，国家体育总局多次要求启动全国全体质检测活动。在实际中，组织体质检测的机构主要是学校以及选拔相关人才的机构。体质检测的主要内容一般有：身高、体重、跳远、仰卧起坐、俯卧撑等，而现有的体质检测设备，主要依赖人工参与测量或记录，存在检测效率低，检测标准不统一，无法取得准确结果，不能真实反映体质状况的问题，并且人工参与测量直接导致体质检测成本上升，检测效率低下导致排队严重，从而时间成本高。
以俯卧撑为例，并不是所有测试者都清楚操作规范，如手臂支撑在何处、身体要向运动到何处，故存在很多动作不标准的情况，无法准确获得数据；另外，测试者需要记录人员的监管，人力成本高。
因此，针对上述问题，需要提供一种智能、高效、精确的体质检测平台。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能的体质检测平台，本发明能解决现有技术中体质数据记录效率低、不准确的问题，主要用于处理俯卧撑和仰卧起坐项目的检测。
本发明的具体技术方案是这样实现的：
一种智能的体质检测平台，主要用于检测俯卧撑项目和仰卧起坐项目，包括身份识别装置、显示装置、语音提醒单元、中央处理控制器、人体数据检测台、人体数据摄像单元、人体数据分析系统、中央检测台、动作捕捉单元、动作分析单元；
身份识别装置预先存储有检测者的身份数据，通过指纹来验证身份；
人体数据检测台包括有压力传感器、自动升降杆，自动升降杆顶部设置一个横杆，当检测者站在人体数据检测台，则压力传感器读取检测者的重量，且自动升降杆自动下降至顶部的横杆抵靠在检测者的头部，从而人体数据检测台将身高值、体重值传输在显示装置上；
人体数据摄像单元用于获取站在人体数据检测台的检测者的图像，并将图像传输到人体数据分析系统，通过人体数据分析系统的处理和分析得到检测者的身体数据，主要身体数据包括臂长值、肩宽值、胸部厚度值；
中央检测台包括透明支撑板、以及分布在透明支撑板下方的四块液晶面板、指示灯，中央处理控制器将收集到的身高值、体重值、肩宽值、胸部厚度值通过分析处理，得到一组俯卧撑模式下的左手、右手、左脚、右脚的放置位置范围与一个标准的俯卧撑身体运动幅度范围，并能分别通过四块液晶面板显示出来，检测者在中央检测台的透明支撑板上检测俯卧撑时，只需将左手、右手、左脚、右脚放置在对应的位置范围内即可；
以及得到一组仰卧起坐模式下的左臀、右臀、左脚、右脚的放置位置范围与一个标准的仰卧起坐身体运动幅度范围，并能分别通过四块液晶面板显示出来，检测者在中央检测台的透明支撑板上检测仰卧起坐时，只需将左臀、右臀、左脚、右脚放置在对应的位置范围内即可；
动作捕捉单元包括第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机、第四摄像机，第一摄像机位于检测者在支撑板上被检测时的正前方，第二摄像机、第三摄像机分别位于检测者在支撑板上被检测时的左边和右边，第四摄像机位于检测者在支撑板上被检测时的正上方；
动作分析单元从动作捕捉单元获取图像信息，分析所述四个摄像机在同一时刻的图像，通过图像合成来确定检测者做俯卧撑或仰卧起坐的运动轨迹以及身体运动幅度值，中央处理控制器将该身体运动幅度值与所述俯卧撑身体运动幅度范围或所述仰卧起坐身体运动幅度范围相比较，若所述身体运动幅度值在所述俯卧撑身体运动幅度范围或所述仰卧起坐身体运动幅度范围内，则指示灯显示绿色，若所述身体运动幅度值不在所述俯卧撑身体运动幅度范围或所述仰卧起坐身体运动幅度范围内，则指示灯显示红色，并且语音提醒检测者。
动作分析单元获取第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机、第四摄像机在同一帧的图像，同一帧的四个图像具有交迭部分，使用互相关算法估算交迭部分的移动量，根据移动量进行拼合，形成3D人体模型；设定捕捉序列，使用粒子滤波捕捉到头、手、肘、肩、臀、膝、脚的位置，形成骨架模型，对骨架模型从脚到头进行监测，将后一帧的数据模型与前一帧不断进行对比，通过差值判断最高位置的帧和最低位置的帧，从而计算出身体运动幅度值。
还包括与指示灯相连接的计数器，计数器用于统计指示灯出现绿色的次数。
中央检测台还包括控制装置，控制装置设置有开始按钮、俯卧撑按扭、仰卧起坐按钮、结束按钮。
检测俯卧撑时，检测者按下开始按钮，语音提醒单元发出“准备就绪，请选择项目”的提醒，检测者按下俯卧撑按扭，四块液晶面板上分别显示左手、右手、左脚、右脚的放置位置范围，检测者将手和脚放置在对应的位置范围内，即开始测试，检测结束时，检测者按动结束按钮，检测结果出现在显示装置上。
检测仰卧起坐时，检测者按下开始按钮，语音提醒单元发出“准备就绪，请选择项目”的提醒，检测者按下仰卧起坐按扭，四块液晶面板上分别显示左臀、右臀、左脚、右脚的放置位置范围，检测者将臀和脚放置在对应的位置范围内，即开始测试，检测结束时，检测者按动结束按钮，检测结果出现在显示装置上。
还包括背板，背板位于人体数据检测台的后方，背板设置为纯色，便于人体数据分析系统分析数据。
本发明与现有技术相比，其有益的技术效果为：
1、智能化，不需要记录员。采用指纹登记，身高、体重直接由人体数据检测台测得，并通过显示装置显示出来，检测者通过图像和语音提示即能完成检测。
2、检测者做俯卧撑时，四肢摆放位置由人体数据分析系统通过算法确定，即实现了执行标准的统一化，避免了检测者不规范的动作。
3、具备自动计数功能。当身体运动幅度值在设定的身体运动幅度范围内时，则指示灯显示绿色，指示灯显示绿色的次数即是规范动作的次作，可代表检测者的成绩；
4、通过四个摄像机，获取检测者的骨架模形，用于监测身体运动幅度值，准确度高。
附图说明
图1是本发明的体质检测平台示意图；
图2是本发明的中央检测台的组成示意图；
1、透明支撑板 2、人体数据检测台 3、液晶面板 4、指示灯 5、人体数据摄像单元6、第一摄像机 7、第二摄像机 8、第三摄像机 9、第四摄像机 10、自动升降杆 11、背板
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施案例加以说明：
如图1-2所示，一种智能的体质检测平台，主要用于检测俯卧撑项目和仰卧起坐项目，包括身份识别装置、显示装置、语音提醒单元、中央处理控制器、人体数据检测台2、人体数据摄像单元5、人体数据分析系统、中央检测台、动作捕捉单元、动作分析单元；
身份识别装置预先存储有检测者的身份数据，通过指纹来验证身份；人体数据检测台2包括有压力传感器、自动升降杆10，自动升降杆10顶部设置一个横杆，当检测者站在人体数据检测台，则压力传感器读取检测者的重量，且自动升降杆10自动下降至顶部的横杆抵靠在检测者的头部，从而人体数据检测台将身高值、体重值反映在显示装置上；人体数据摄像单元5用于获取站在人体数据检测台的检测者的图像，并将图像传输到人体数据分析系统，通过人体数据分析系统的处理和分析得到检测者的身体数据，主要身体数据包括臂长值、肩宽值、胸部厚度值；中央检测台包括透明支撑板1、以及分布在透明支撑板1下方的四块液晶面板3、指示灯4，中央处理控制器将收集到的身高值、体重值、臂长值、肩宽值、胸部厚度值通过分析处理，得到一组左手、右手、左脚、右脚的放置位置范围以及得到一个标准的身体运动幅度范围，并将左手、右手、左脚、右脚的放置位置范围分别通过四块液晶面板3显示出来，检测者在中央检测台的透明支撑板1上检测时，只需将左手、右手、左脚、右脚放置在对应的位置范围内即可；
本发明还可以检测仰卧起坐项目，得到一组仰卧起坐模式下的左臀、右臀、左脚、右脚的放置位置范围与一个标准的仰卧起坐身体运动幅度范围，并能分别通过四块液晶面板显示出来，检测者在中央检测台的透明支撑板上1检测仰卧起坐时，只需将左臀、右臀、左脚、右脚放置在对应的位置范围内即可；
动作捕捉单元包括第一摄像机6、第二摄像机7、第三摄像机8、第四摄像机9，第一摄像机6位于检测者在支撑板上被检测时的正前方，第二摄像机7、第三摄像机8分别位于检测者在支撑板上被检测时的左边和右边，第四摄像机9位于检测者在支撑板上被检测时的正上方；
动作分析单元从动作捕捉单元获取图像信息，分析所述四个摄像机在同一时刻的图像，通过图像合成来确定检测者做俯卧撑的运动轨迹以及身体运动幅度值，中央处理控制器将该身体运动幅度值与所述身体运动幅度范围相比较，若所述身体运动幅度值在所述身体运动幅度范围内，则指示灯显示绿色，若所述身体运动幅度值不在所述身体运动幅度范围内，则指示灯显示红色，并且语音提醒检测者；
动作分析单元获取第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机、第四摄像机在同一帧的图像，同一帧的四个图像具有交迭部分，使用互相关算法估算交迭部分的移动量，根据移动量进行拼合，形成3D人体模型；设定捕捉序列，使用粒子滤波捕捉到头、手、肘、肩、臀、膝、脚的位置，形成骨架模型，对骨架模型从脚到头进行监测，将后一帧的数据模型与前一帧不断进行对比，通过差值判断最高位置的帧和最低位置的帧，从而计算出身体运动幅度值。
还包括与指示灯相连接的计数器，计数器用于统计指示灯出现绿色的次数。
中央检测台还包括控制装置，控制装置设置有开始和结束按钮，当位于检测者正上方的第四摄像机检测到检测者手和脚位于对应的位置范围内时，语音提醒单元发出“准备就绪，可以开始”的提醒，检测者按动开始按钮，即开始测试，检测结束时，检测者按动结束按钮，检测结果出现在显示装置上。
还包括背板，背板位于人体数据检测台的后方，背板设置为纯色，便于人体数据分析系统分析数据。
本发明的工作过程如下：
检测者首先通过身份识别装置进行指纹识别，语音提醒单元播报检测的姓名及相关信息，检测者确认后，走上人体数据检测台，自动升降杆10自动下降至顶部的横杆抵靠在检测者的头部，从而人体数据检测台将身高值、体重值传输在显示装置上，语音提醒单元播报身高值、体重值；之后，自动升降杆10恢复到初始位置，设置在人体数据检测台正对面的人体数据摄像单元5启动，检测者站在人体数据检测台上，接受人体数据摄像单元5的如下三次拍照：(1)正面面对人体数据摄像单元，双臂下垂，拍照一次；(2)正面面对人体数据摄像单元，双臂水平展开，拍照一次；(3)侧面面对人体数据摄像单元，双臂下垂，拍照一次；人体数据分析系统对上述三次拍照的数据，进行数据处理和分析，得到检测者的主要身体数据值，如臂长值、肩宽值、胸部厚度值等；
中央处理控制器将收集到的身高值、体重值、臂长值、肩宽值、胸部厚度值，通过分析处理，得到一组左手、右手、左脚、右脚的放置位置范围以及得到一个标准的身体运动幅度范围，并将左手、右手、左脚、右脚的放置位置范围分别通过四块液晶面板3显示出来，左手、右手、左脚、右脚的放置位置范围在液晶面板3显示的效果，可以是矩形框、椭圆形框；
检测者通过透明支撑板上能看到检测平台设定的左手、右手、左脚、右脚的放置位置范围，检测者根据将液晶面板3显示的矩形框，将四肢支撑在透明支撑板上，第四摄像机9检测到检测者手和脚位于对应的位置范围内时，语音提醒单元发出“准备就绪，可以开始”的提醒，检测者按动开始按钮，即开始测试，检测结束时，检测者按动结束按钮，检测结果出现在显示装置上；
检测俯卧撑时，检测者按下开始按钮，语音提醒单元发出“准备就绪，请选择项目”的提醒，检测者按下俯卧撑按扭，四块液晶面板上分别显示左手、右手、左脚、右脚的放置位置范围，检测者将手和脚放置在对应的位置范围内，即开始测试，检测结束时，检测者按动结束按钮，检测结果出现在显示装置上。
检测仰卧起坐时，检测者按下开始按钮，语音提醒单元发出“准备就绪，请选择项目”的提醒，检测者按下仰卧起坐按扭，四块液晶面板上分别显示左臀、右臀、左脚、右脚的放置位置范围，检测者将臀和脚放置在对应的位置范围内，即开始测试，检测结束时，检测者按动结束按钮，检测结果出现在显示装置上。
当新的检测者进行检测时，重复上述操作。
该智能的体质检测平台全程无需人工记录，检测者可以在规定的时间内自行自助检测，方便快捷，标准统一，数据准确。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种智能的体质检测平台，主要用于检测俯卧撑项目和仰卧起坐项目，包括身份识别装置、显示装置、语音提醒单元、中央处理控制器、人体数据检测台、人体数据摄像单元、人体数据分析系统、中央检测台、动作捕捉单元、动作分析单元；
身份识别装置预先存储有检测者的身份数据，通过指纹来验证身份；
人体数据检测台包括有压力传感器、自动升降杆，自动升降杆顶部设置一个横杆，当检测者站在人体数据检测台，则压力传感器读取检测者的重量，且自动升降杆自动下降至顶部的横杆抵靠在检测者的头部，从而人体数据检测台将身高值、体重值传输在显示装置上；
人体数据摄像单元用于获取站在人体数据检测台的检测者的图像，并将图像传输到人体数据分析系统，通过人体数据分析系统的处理和分析得到检测者的身体数据，主要身体数据包括臂长值、肩宽值、胸部厚度值；
中央检测台包括透明支撑板、以及分布在透明支撑板下方的四块液晶面板、指示灯，中央处理控制器将收集到的身高值、体重值、肩宽值、胸部厚度值通过分析处理，得到一组俯卧撑模式下的左手、右手、左脚、右脚的放置位置范围与一个标准的俯卧撑身体运动幅度范围，并能分别通过四块液晶面板显示出来，检测者在中央检测台的透明支撑板上检测俯卧撑时，只需将左手、右手、左脚、右脚放置在对应的位置范围内即可；
以及得到一组仰卧起坐模式下的左臀、右臀、左脚、右脚的放置位置范围与一个标准的仰卧起坐身体运动幅度范围，并能分别通过四块液晶面板显示出来，检测者在中央检测台的透明支撑板上检测仰卧起坐时，只需将左臀、右臀、左脚、右脚放置在对应的位置范围内即可；
动作捕捉单元包括第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机、第四摄像机，第一摄像机位于检测者在支撑板上被检测时的正前方，第二摄像机、第三摄像机分别位于检测者在支撑板上被检测时的左边和右边，第四摄像机位于检测者在支撑板上被检测时的正上方；
动作分析单元从动作捕捉单元获取图像信息，分析所述四个摄像机在同一时刻的图像，通过图像合成来确定检测者做俯卧撑或仰卧起坐的运动轨迹以及身体运动幅度值，中央处理控制器将该身体运动幅度值与所述俯卧撑身体运动幅度范围或所述仰卧起坐身体运动幅度范围相比较，若所述身体运动幅度值在所述俯卧撑身体运动幅度范围或所述仰卧起坐身体运动幅度范围内，则指示灯显示绿色，若所述身体运动幅度值不在所述俯卧撑身体运动幅度范围或所述仰卧起坐身体运动幅度范围内，则指示灯显示红色，并且语音提醒检测者。
2.根据权利要求1所述的体质检测平台，其特征在于：动作分析单元获取第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机、第四摄像机在同一帧的图像，同一帧的四个图像具有交迭部分，使用互相关算法估算交迭部分的移动量，根据移动量进行拼合，形成3D人体模型；设定捕捉序列，使用粒子滤波捕捉到头、手、肘、肩、臀、膝、脚的位置，形成骨架模型，对骨架模型从脚到头进行监测，将后一帧的数据模型与前一帧不断进行对比，通过差值判断最高位置的帧和最低位置的帧，从而计算出身体运动幅度值。
3.根据权利要求1所述的体质检测平台，其特征在于：还包括与指示灯相连接的计数器，计数器用于统计指示灯出现绿色的次数。
4.根据权利要求1或2所述的体质检测平台，其特征在于：中央检测台还包括控制装置，控制装置设置有开始按钮、俯卧撑按扭、仰卧起坐按钮、结束按钮。
5.根据权利要求4所述的体质检测平台，其特征在于：检测俯卧撑时，检测者按下开始按钮，语音提醒单元发出“准备就绪，请选择项目”的提醒，检测者按下俯卧撑按扭，四块液晶面板上分别显示左手、右手、左脚、右脚的放置位置范围，检测者将手和脚放置在对应的位置范围内，即开始测试，检测结束时，检测者按动结束按钮，检测结果出现在显示装置上。
6.根据权利要求4所述的体质检测平台，其特征在于：检测仰卧起坐时，检测者按下开始按钮，语音提醒单元发出“准备就绪，请选择项目”的提醒，检测者按下仰卧起坐按扭，四块液晶面板上分别显示左臀、右臀、左脚、右脚的放置位置范围，检测者将臀和脚放置在对应的位置范围内，即开始测试，检测结束时，检测者按动结束按钮，检测结果出现在显示装置上。
7.根据权利要求1所述的体质检测平台，其特征在于：还包括背板，背板位于人体数据检测台的后方，背板设置为纯色，便于人体数据分析系统分析数据。
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