CN108596067A - 一种少先队员敬礼姿势检测校正方法 - Google Patents

一种少先队员敬礼姿势检测校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种少先队员敬礼姿势检测校正方法，利用视频装置实时成像并显示，通过人脸识别进行动态跟踪，且将检测到的人脸用凸显颜色框出；在视频装置的显示屏中设置特定区域，并将该特定区域的人脸用区别于凸显颜色的识别颜色框出，且将其对应的用户标记为锁定用户；对锁定用户是否佩戴红领巾以及红领巾佩戴是否标准进行检测，若锁定用户佩戴不标准则给出语音提示，若锁定用户佩戴标准，则进行右臂位置和右手姿势检测，再进行评价，以使锁定用户根据显示视频实时调整姿势，直至评价符合标准，完成敬礼姿势检测及校正。本发明的少先队员敬礼姿势检测校正方法，帮助少先队员完成敬礼姿势检测及校正，节省人力资源，提高校正效率。

Description

一种少先队员敬礼姿势检测校正方法
技术领域
本发明涉及姿势检测校正领域，特别涉及一种少先队员敬礼姿势检测校正方法。
背景技术
视频图像广泛应用于内容的表达和信息的承载，视频分析技术已有着极其广泛的应用。近年来姿势识别受到广泛的关注，姿势检测识别与视频分析技术相结合成为研究的主题，而对于具体的敬礼姿势的分析还没有相关深入的研究。
敬礼姿势是在义务教育时的必修课程，尤其对于少先队员，在少先队礼仪教育中具有十分重要的意义。利用视频实时检测分析少先队员敬礼姿势，是一种未提到的姿势检测校正方法，能够实现本人对敬礼姿势的自我校正，提高学习敬礼的兴趣以及学习的独立性，加强礼仪教育。
发明内容
为解决现有技术中没有具体针对敬礼姿势检测校正的问题，本发明提出一种少先队员敬礼姿势检测校正方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种少先队员敬礼姿势检测校正方法，包括以下步骤：
步骤一、利用视频装置实时成像并显示视频，通过人脸识别进行动态跟踪，且将检测到的人脸用凸显颜色框出；
步骤二、在视频装置的显示屏中设置特定区域，并将该特定区域的人脸用区别于凸显颜色的识别颜色框出，且将其对应的用户标记为锁定用户；
步骤三、对于锁定用户是否佩戴红领巾以及红领巾佩戴是否标准进行检测，若该用户未佩戴红领巾或佩戴不标准则会给出语音提示；
步骤四、若红领巾佩戴标准，以锁定用户的人脸位置为基准在其左上方局部区域进行边缘检测、肤色检测和轮廓分析，获取右臂边缘线和右臂矩形轮廓，进行右臂位置和右手姿势检测；同时计算右臂矩形轮廓的倾斜角度和右臂边缘线角度，获取右臂弯曲角度；
步骤五、根据右臂位置和右臂弯曲角度进行评价，以使锁定用户根据显示视频实时调整姿势，直至评价符合标准，完成敬礼姿势检测及校正。
优选的是，所述的少先队员敬礼姿势检测校正方法中，还包括队委标志检测，具体方式为：在敬礼完成后，队干部的左臂对准视频装置的显示屏，采用获取右臂位置的方法获取左臂的位置，从而获取左臂所在的局部区域；
在视频装置中预设队委标志位置、尺寸比例和倾斜角度的阈值，利用颜色分割获取仅包含左大臂局部区域的二值图像；利用该二值图像进行矩形检测和轮廓分析，根据队委标志形状和尺寸比例获取队委标志的实际位置；根据队委标志形状和尺寸计算队委标志的尺寸比例和倾斜角度；分别判定队委标志位置、尺寸比例和倾斜角度是否在相应的阈值内，若不在则判定为不标准。
优选的是，所述步骤三中“对于锁定用户是否佩戴红领巾以及红领巾佩戴是否标准进行检测”的方式为：根据锁定用户的人脸位置确定红领巾应该佩戴的局部区域；
对红领巾应该佩戴的局部区域进行颜色分割，获取二值图像；
利用该二值图像进行边缘检测、形状检测和轮廓分析，获取红领巾的尺寸和轮廓；
检测的红领巾尺寸是否在给定的尺寸阈值内，若在则判定红领巾佩戴为标准，否则判定红领巾佩戴不标准并发出语音提示。
优选的是，所述步骤四中：“以锁定用户的人脸位置为基准在其左上方局部区域进行边缘检测、肤色检测和轮廓分析，获取右臂边缘线和右臂矩形轮廓，进行右臂位置和右手姿势检测”的方式为：在人脸位置的左上方设置两条平行辅助线作为敬礼辅助线，用于校正右臂弯曲的角度；对人脸位置的左上方局部区域进行右臂边缘检测和轮廓分析，获取所有右臂边缘线和矩形轮廓；根据获取的右臂边缘线和矩形轮廓计算右臂矩形轮廓的长边的角度和边缘线的角度，并计算右臂矩形轮廓角度和边缘线的角度的平均值为右臂弯曲角度，获取右臂位置。
优选的是，所述步骤五中“根据右臂位置和右臂弯曲角度进行评价”为对评价条件进行判定：
判定右臂是否在敬礼辅助线的区域内，若不在则评价为不标准；判定右臂是与头顶的距离是否在预设距离阈值内，若不在则评价为不标准；判定右臂轮廓的面积是否在预设面积阈值内，若不在则评价为不标准；判定右手是否是伸开状态，若不是则评价为不标准。
若评价条件均判定为标准，则进行右臂弯曲角度分析，还可再进行敬礼姿势的评级：若右臂弯曲角度在40~50度，则评级为优秀；若右臂弯曲角度在50~60度，则评级为良好；若右臂弯曲角度在30~40度，则评级为中等。
优选的是，所述步骤二中“在视频装置的显示屏中设置特定区域，并将该特定区域的人脸用区别于凸显颜色的识别颜色框出”的具体实现方式为：
在视频装置的显示屏中间设置不同的特定区域，不同身高的用户可以调整自己的站立位置以保证脸部进入特定区域；在视频装置中预设人脸的大小阈值，将大于大小阈值的所有人脸用凸显颜色的矩形框框出；若凸显颜色框出的人脸进入特定区域，凸显颜色框出的人脸变成识别颜色框出的人脸，用于有序的判定识别。
优选的是，在人脸位置的左上方设置两条平行辅助线作为敬礼辅助线的方式为：
在视频装置中获取锁定用户被识别颜色框出的人脸位置的左上角的坐标位置；以该坐标位置为基准根据标准敬礼姿势模拟设定两条平行且倾角为45度的平行辅助线，两条平行辅助线之间的间隔根据用户右臂的平均宽度在视频装置中预设宽度阈值，两条平行辅助线作为敬礼辅助线。
优选的是，所述视频装置包括：外壳、底座、视频采集单元、显示单元、存储单元、中央处理单元、音频播放单元、电源单元和红外触摸控制单元，外壳上用于安装所有单元，底座设置在外壳的底部；电源单元用于给其他单元供电；视频采集单元设置在外壳内，并与中央处理单元连接，用以采集少先队员敬礼姿势的图像传输至中央处理单元进行分析；显示单元设置在外壳的前侧，并分别与中央处理单元和红外触摸控制单元连接，且中央处理单元和红外触摸控制单元，用于显示待采集的所有图像；视频采集单元设置在外壳内，并与中央处理单元连接；中央处理单元设置在外壳内的后侧，并与音频播放单元连接，中央处理单元将处理后的信息输出至显示单元和音频播放单元。
本发明的有益效果为：本发明的少先队员敬礼姿势检测校正方法，利用视频装置实时成像并显示视频，便于直观观察被跟踪到的用户；对特定区域内的人脸用区别于凸显颜色的识别颜色框出，避免多个用户同时使用无法识别的问题；对锁定用户是否佩戴红领巾以及红领巾佩戴是否标准进行检测，提高检测的标准，佩戴不标准则给出语音提示用于及时提示进行校正；然后再进行右臂位置和右手姿势检测，提高检测的效率，避免只检测右臂而忽略敬礼时的其他规范；而且根据右臂位置和右手姿势检测进行评价，以使锁定用户根据显示视频实时调整姿势，直至评价符合标准，用于帮助用户完成敬礼姿势检测及校正，节省人力资源，提高校正效率。
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：一种少先队员敬礼姿势检测校正方法，包括以下步骤：
步骤一、利用视频装置实时成像并显示视频，通过人脸识别进行动态跟踪，且将检测到的人脸用凸显颜色框出；
步骤二、在视频装置的显示屏中设置特定区域，并将该特定区域的人脸用区别于凸显颜色的识别颜色框出，且将其对应的用户标记为锁定用户；
步骤三、对于锁定用户是否佩戴红领巾以及红领巾佩戴是否标准进行检测，若该用户未佩戴红领巾或佩戴不标准则会给出语音提示，对于锁定用户同时进行姿态识别检测，若锁定用户站立姿势不标准则给出语音提示；
步骤四、若步骤三中的检测均为标准，以锁定用户的人脸位置为基准在其左上方局部区域进行边缘检测、肤色检测和轮廓分析，获取右臂边缘线和右臂矩形轮廓，进行右臂位置和右手姿势检测；同时计算右臂矩形轮廓的倾斜角度和右臂边缘线角度，获取右臂弯曲角度；
步骤五、根据右臂位置和右臂弯曲角度进行评价，以使锁定用户根据显示视频实时调整姿势，直至评价符合标准，完成敬礼姿势检测及校正；
步骤六、队委标志检测。
步骤二中“在视频装置的显示屏中设置特定区域，并将该特定区域的人脸用区别于凸显颜色的识别颜色框出”的具体实现方式为：在视频装置的显示屏中间设置不同的特定区域，在视频装置中预设人脸的大小阈值，将大于大小阈值的所有人脸用凸显颜色的矩形框框出；若凸显颜色框出的人脸进入特定区域，凸显颜色框出的人脸变成识别颜色框出的人脸，用于有序的判定识别。
步骤三中“对于锁定用户是否佩戴红领巾以及红领巾佩戴是否标准进行检测”的方式为：根据锁定用户的人脸位置确定红领巾应该佩戴的局部区域；对红领巾应该佩戴的局部区域进行颜色分割，获取二值图像；利用该二值图像进行边缘检测、形状检测和轮廓分析，获取红领巾的尺寸和轮廓；检测的红领巾尺寸是否在给定的尺寸阈值内，若在则判定红领巾佩戴为标准，否则判定红领巾佩戴不标准并发出语音提示。步骤三中“以锁定用户的人脸位置为基准，对其脸部左上方局部区域进行边缘检测、肤色检测和轮廓分析，获取右臂边缘线和右臂矩形轮廓，进行右臂位置和右手姿势检测”的方式为：在人脸位置的左上方设置两条平行辅助线作为敬礼辅助线，用于校正右臂弯曲的角度；对人脸位置的左上方局部区域进行右臂边缘检测和轮廓分析，获取所有右臂边缘线和矩形轮廓；根据获取的右臂边缘线和矩形轮廓计算右臂矩形轮廓的长边的角度和边缘线的角度，并计算右臂矩形轮廓角度和边缘线的角度的平均值为右臂弯曲角度，获取右臂位置。在人脸位置的左上方设置两条平行辅助线作为敬礼辅助线的方式为：在视频装置中获取锁定用户被识别颜色框出的人脸位置的左上角的坐标位置；以该坐标位置为基准根据标准敬礼姿势模拟设定两条平行且倾角为45度的平行辅助线，两条平行辅助线之间的间隔根据用户右臂的平均宽度在视频装置中预设宽度阈值，两条平行辅助线作为敬礼辅助线，用于校正右臂弯曲的角度，敬礼辅助线便于用户在敬礼过程中根据敬礼辅助线的位置调整右臂弯曲的角度，实现敬礼姿势的校正，帮助用户更好地完成标准敬礼姿势，同时敬礼辅助线的添加实现右臂的快速准确定位，提高算法运行效率，减少计算机内存消耗。
步骤五中“根据右臂位置和右臂弯曲角度进行评价”为对评价条件进行判定：判定右臂是否在敬礼辅助线的区域内，若不在则评价为不标准；判定右臂是与头顶的距离是否在预设距离阈值内，若不在则评价为不标准；判定右臂轮廓的面积是否在预设面积阈值内，若不在则评价为不标准；判定右手是否是伸开状态，若不是则评价为不标准。若评价条件均判定为标准，则进行右臂弯曲角度分析，还可再进行敬礼姿势的评级：若右臂弯曲角度在40~50度，则评级为优秀；若右臂弯曲角度在50~60度，则评级为良好；若右臂弯曲角度在30~40度，则评级为中等。判定右臂是否在敬礼辅助线的区域内的方式为：在视频装置中设定右臂矩形轮廓两条长边到人脸位置左上角的第一阈值，同时设定右臂边缘线到人脸位置左上角的第二阈值，计算右臂矩形轮廓两条长边到人脸位置左上角的距离，并判定其是否在第一阈值内，同时计算右臂边缘线到人脸位置左上角的距离，并判定其是否在第二阈值内，同时满足第一阈值和第二阈值则判定右臂在敬礼辅助线的区域内。
步骤六中，队委标志检测的具体方式为：在敬礼完成后，队干部的左臂对准视频装置的显示屏，采用获取右臂位置的方法获取左臂的位置，从而获取左臂所在的局部区域；在视频装置中预设队委标志位置、尺寸比例和倾斜角度的阈值，利用颜色分割获取仅包含左大臂局部区域的二值图像；利用该二值图像进行矩形检测和轮廓分析，根据队委标志形状和尺寸比例获取队委标志的实际位置；根据队委标志形状和尺寸计算队委标志的尺寸比例和倾斜角度；分别判定队委标志位置、尺寸比例和倾斜角度是否在相应的阈值内，若不在则判定为不标准。
视频装置包括：外壳、底座、视频采集单元、显示单元、存储单元、中央处理单元、音频播放单元、电源单元和红外触摸控制单元，外壳上用于安装所有单元，底座设置在外壳的底部；电源单元用于给其他单元供电；视频采集单元设置在外壳内，并与中央处理单元连接，用以采集少先队敬礼的姿态传输至中央处理单元进行分析；显示单元设置在外壳的前侧，并分别与中央处理单元和红外触摸控制单元连接，且中央处理单元和红外触摸控制单元，用于显示待采集的所有图像；视频采集单元设置在外壳内，并与中央处理单元连接；中央处理单元设置在外壳内的后侧，并与音频播放单元连接，中央处理单元将处理后的信息输出至显示单元和音频播放单元。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种少先队员敬礼姿势检测校正方法，其特征在于， 包括以下步骤：
步骤一、利用视频装置实时成像并显示视频，通过人脸识别进行动态跟踪，且将检测到的人脸用凸显颜色框出；
步骤二、在视频装置的显示屏中设置特定区域，并将该特定区域的人脸用区别于凸显颜色的识别颜色框出，且将其对应的用户标记为锁定用户；
步骤三、对于锁定用户是否佩戴红领巾以及红领巾佩戴是否标准进行检测，若该用户未佩戴红领巾或佩戴不标准则会给出语音提示；
步骤四、若红领巾佩戴标准，以锁定用户的人脸位置为基准在其左上方局部区域进行边缘检测、肤色检测和轮廓分析，获取右臂边缘线和右臂矩形轮廓，进行右臂位置和右手姿势检测；同时计算右臂矩形轮廓的倾斜角度和右臂边缘线角度，获取右臂弯曲角度；
步骤五、根据右臂位置和右臂弯曲角度进行评价，以使锁定用户根据显示视频实时调整姿势，直至评价符合标准，完成敬礼姿势检测及校正。
2.根据权利要求1所述的少先队员敬礼姿势检测校正方法，其特征在于，还包括队委标志检测，具体方式为：在敬礼完成后，队干部的左臂对准视频装置的显示屏，采用获取右臂位置的方法获取左臂的位置，从而获取左臂所在的局部区域；
在视频装置中预设队委标志位置、尺寸比例和倾斜角度的阈值，利用颜色分割获取仅包含左大臂局部区域的二值图像；利用该二值图像进行矩形检测和轮廓分析，根据队委标志形状和尺寸比例获取队委标志的实际位置；根据队委标志形状和尺寸计算队委标志的尺寸比例和倾斜角度；分别判定队委标志位置、尺寸比例和倾斜角度是否在相应的阈值内，若不在则判定为不标准。
3.根据权利要求1所述的少先队员敬礼姿势检测校正方法，其特征在于，所述步骤三中“对于锁定用户是否佩戴红领巾以及红领巾佩戴是否标准进行检测”的方式为：根据锁定用户的人脸位置确定红领巾应该佩戴的局部区域；
对红领巾应该佩戴的局部区域进行颜色分割，获取二值图像；
利用该二值图像进行边缘检测、形状检测和轮廓分析，获取红领巾的尺寸和轮廓；
检测的红领巾尺寸是否在给定的尺寸阈值内，若在则判定红领巾佩戴为标准，否则判定红领巾佩戴不标准并发出语音提示。
4.根据权利要求3所述的少先队员敬礼姿势检测校正方法，其特征在于，所述步骤四中：“以锁定用户的人脸位置为基准在其左上方局部区域进行边缘检测、肤色检测和轮廓分析，获取右臂边缘线和右臂矩形轮廓，进行右臂位置和右手姿势检测”的方式为：在人脸位置的左上方设置两条平行辅助线作为敬礼辅助线，用于校正右臂弯曲的角度；对人脸位置的左上方局部区域进行右臂边缘检测和轮廓分析，获取所有右臂边缘线和矩形轮廓；根据获取的右臂边缘线和矩形轮廓计算右臂矩形轮廓的长边的角度和边缘线的角度，并计算右臂矩形轮廓角度和边缘线的角度的平均值为右臂弯曲角度，获取右臂位置。
5.根据权利要求4所述的少先队员敬礼姿势检测校正方法，其特征在于，所述步骤五中“根据右臂位置和右臂弯曲角度进行评价”为对评价条件进行判定：
判定右臂是否在敬礼辅助线的区域内，若不在则评价为不标准；判定右臂是与头顶的距离是否在预设距离阈值内，若不在则评价为不标准；判定右臂轮廓的面积是否在预设面积阈值内，若不在则评价为不标准；判定右手是否是伸开状态，若不是则评价为不标准。
6.若评价条件均判定为标准，则进行右臂弯曲角度分析，还可再进行敬礼姿势的评级：若右臂弯曲角度在40~50度，则评级为优秀；若右臂弯曲角度在50~60度，则评级为良好；若右臂弯曲角度在30~40度，则评级为中等。
7.根据权利要求4所述的少先队员敬礼姿势检测校正方法，其特征在于，所述步骤二中“在视频装置的显示屏中设置特定区域，并将该特定区域的人脸用区别于凸显颜色的识别颜色框出”的具体实现方式为：
在视频装置的显示屏中间设置不同的特定区域，不同身高的用户可以调整自己的站立位置以保证脸部进入特定区域；在视频装置中预设人脸的大小阈值，将大于大小阈值的所有人脸用凸显颜色的矩形框框出；若凸显颜色框出的人脸进入特定区域，凸显颜色框出的人脸变成识别颜色框出的人脸，用于有序的判定识别。
8.根据权利要求4所述的少先队员敬礼姿势检测校正方法，其特征在于，在人脸位置的左上方设置两条平行辅助线作为敬礼辅助线的方式为：
在视频装置中获取锁定用户被识别颜色框出的人脸位置的左上角的坐标位置；以该坐标位置为基准根据标准敬礼姿势模拟设定两条平行且倾角为45度的平行辅助线，两条平行辅助线之间的间隔根据用户右臂的平均宽度在视频装置中预设宽度阈值，两条平行辅助线作为敬礼辅助线。
9.根据权利要求6所述的少先队员敬礼姿势检测校正方法，其特征在于，所述视频装置包括：外壳、底座、视频采集单元、显示单元、存储单元、中央处理单元、音频播放单元、电源单元和红外触摸控制单元，外壳上用于安装所有单元，底座设置在外壳的底部；电源单元用于给其他单元供电；视频采集单元设置在外壳内，并与中央处理单元连接，用以采集少先队员敬礼姿势的图像传输至中央处理单元进行分析；显示单元设置在外壳的前侧，并分别与中央处理单元和红外触摸控制单元连接，且中央处理单元和红外触摸控制单元，用于显示待采集的所有图像；视频采集单元设置在外壳内，并与中央处理单元连接；中央处理单元设置在外壳内的后侧，并与音频播放单元连接，中央处理单元将处理后的信息输出至显示单元和音频播放单元。
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