CN109215060B - 力量型健身器材的配重砝码识别方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种力量型健身器材的配重砝码识别方法。该方法包括步骤：S1、在层叠的多块配重砝码的相同侧均设置识别标志；S2、当配重砝码从待使用状态变为使用状态时，通过摄像装置朝向配重砝码设置有识别标志的一侧逐帧拍摄，获得连续的拍摄图像；S3、在连续的拍摄图像中实时提取识别标志的图像并编录帧号，根据帧号顺序处理识别标志的图像，获得识别标志实时的运动状态信息。本发明还提供一种力量型健身器材的配重砝码识别系统。实施本发明，能够实现力量型健身器材对配重砝码的磅数、位置及速度等运动信息的即时获取，并可为健身者开展科学健身提供到丰富的数据参考，有助于健身指导的拓展性应用。

Description

力量型健身器材的配重砝码识别方法及系统

技术领域

本发明涉及图像识别处理技术领域，尤其涉及力量型健身器材配重砝码的识别应用。

背景技术

随着科技进步及社会经济发展，人们对健身指导及健康管理提出了更高的要求，除要全面、准确地对健身过程进行监测外，更需要动态反馈监测数据，以便于通过对数据的记录、统计和分析的手段，实时纠正及指导健身者的健身过程。

就传统使用配重砝码进行配重的力量型健身器材而言，在使用时，一般由健身者利用插销手动对砝码箱中的配重砝码进行磅数选择，然后对运动次数的记录，则采用了如下两种方式：1、由健身者自主记忆；2、在力量型器材砝码箱的砝码两旁装有红外对管，当砝码移动通过红外对管对射区域时，相应记录次数。然而，第一种的人工记忆手段十分容易出错；第二种手段虽然能实现对运动次数的自动记录，但这还不足以实现科学健身指导的需求，因为该手段除实现自动统计次数外，对配重砝码在使用过程中的任意时刻的磅数、位置及速度等状态却还不能实现自动识别，也就谈不上在使用力量型健身器材的过程中通过更多的数据来综合为健身者的指导提供参考。上述手段显然已不再适应于大数据时代对健身事业发展的要求。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，现有力量型健身器材不能在使用过程中对配重砝码的磅数、位置及速度等信息进行自动采集。

为解决上述技术问题，本发明提供一种力量型健身器材的配重砝码识别方法，其包括：

S1、在层叠的多块配重砝码的相同侧均设置识别标志；

S2、当配重砝码从待使用状态变为使用状态时，通过摄像装置朝向配重砝码设置有识别标志的一侧逐帧拍摄，获得连续的拍摄图像；

S3、在连续的拍摄图像中实时提取识别标志的图像并编录帧号，根据帧号顺序处理识别标志的图像，获得识别标志实时的运动状态信息。

进一步，摄像装置包括第一摄像装置，第一摄像装置的位置为与待使用状态下的最外层配重砝码对齐。

进一步，摄像装置还包括多个第二摄像装置，该多个第二摄像装置的位置为在第一摄像装置的上方和/或下方，且同第一摄像装置一起等距分布在同一直线上。

进一步，摄像装置包括摄像头和照明光源，摄像头以固定帧率持续拍摄配重砝码的同时，照明光源提供向配重砝码的光照射。

进一步，摄像头为红外摄像头，照明光源为红外照明光源，该红外摄像头的拍摄帧率为红外照明光源照射频率的两倍，在步骤S2中，该红外摄像装置获得连续的拍摄图像包括间隔的明帧图像和暗帧图像，该明帧图像为在光向配重砝码照射下拍摄形成的图像，该暗帧图像为在光未对配重砝码照射下拍摄形成的图像；在步骤S3中，在连续的拍摄图像中实时提取识别标志的图像步骤包括依序对相邻的明帧图像和暗帧图像做差分计算，根据差分计算结果提取识别标志的图像。

本发明还提供一种力量型健身器材的配重砝码识别系统，其包括：

层叠的多块配重砝码，且在配重砝码的相同侧均设置识别标志；

摄像装置，设置在朝向配重砝码设置有识别标志的一侧，并在配重砝码从待使用状态变为使用状态时逐帧拍摄，获得连续的拍摄图像；

图像处理装置，在连续的拍摄图像中实时提取识别标志的图像并编录帧号，根据帧号顺序处理识别标志的图像，获得识别标志实时的运动状态信息。

进一步，摄像装置包括第一摄像装置，第一摄像装置的位置为与待使用状态下的最外层配重砝码对齐。

进一步，摄像装置还包括多个第二摄像装置，该多个第二摄像装置的位置为在第一摄像装置的上方和/或下方，且同第一摄像装置一起等距分布在同一直线上。

进一步，摄像装置包括摄像头和照明光源，摄像头以固定帧率持续拍摄配重砝码的同时，照明光源提供向配重砝码的光照射。

进一步，摄像头为红外摄像头，照明光源为红外照明光源，该红外摄像头的拍摄帧率为红外照明光源照射频率的两倍，该红外摄像装置获得连续的拍摄图像包括间隔的明帧图像和暗帧图像，该明帧图像为在光向配重砝码照射下拍摄形成的图像，该暗帧图像为在光未对配重砝码照射下拍摄形成的图像；图像处理装置在连续的拍摄图像中实时依序对相邻的明帧图像和暗帧图像进做差分计算，根据差分计算结果提取识别标志的图像。

实施本发明，能够实现力量型健身器材对配重砝码的磅数、位置及速度等运动信息的即时获取，并可为健身者开展科学健身开展提供到丰富的数据参考，有助于健身指导的拓展性应用。

附图说明

图1 是本发明实施例力量型健身器材砝码箱体的前侧结构示意图；

图2 是图1所示力量型健身器材砝码箱体的后侧结构示意图；

图3 是摄像装置结构示意图。

具体实施方式

请参照图1，图1是本发明实施例传统力量型健身器材砝码箱体前侧结构示意图。

力量型健身器材处于待使用状态。砝码箱体中的多块配重砝码竖向层叠。一般根据重量规格的不同，自上而下，单块砝码的重量逐渐增加。相同重量规格的配重砝码尺寸相同，并层叠为一组。

若传统使用图1所示的力量型健身器材时，通常是由健身者根据自身需求利用插销事先选择配重砝码的磅数，之后在运动过程中自我记录完成次数。但是，这种手段存在如下问题：1、若配重砝码的磅数在他人不告知健身者的情况下突然发生更改，会给健身者在锻炼中带来潜在的机能损伤；2、健身者锻炼时的动作是否到位，是否以预期的运动标准开展，均无从得知。因此，为改善上述力量型健身器材存在的不足，本发明运用图像识别处理技术提供一种自动识别配重砝码运动状态的系统和方法，以及时客观反映健身者使用力量型健身器材的状态。

请继续参照图1，并结合图2。图2是图1所示力量型健身器材砝码箱体后侧结构示意图。在砝码箱体中，竖向层叠的各块配重砝码11的相同侧均设置有识别标志2，识别标志2的形态优选为正方形。该多个识别标志2在竖直方向呈一直线排布。识别标志2贴于所在配重砝码侧面的中心，以便后续进行图像识别处理时，其位置坐标可以看做是对应配重砝码的位置坐标。在朝向识别标志2的一侧砝码箱体1内壁上，还竖向设置有4个相同的摄像装置31、32、33和34，且竖直方向呈一直线排布。摄像装置31、32、33和34都包括摄像头41和照明光源42，如图3所示。摄像头用以对配重砝码的使用过程进行拍摄，照明光源则提供向配重砝码的光照射。摄像装置31、32、33和34都信号连接至图像处理装置5。

摄像装置31、32、33和34在排布上，摄像装置33与处在层叠最外层（最上层）的配重砝码对齐，该摄像装置33所在水平高度为系统后续图像识别处理的一个判断基准。摄像装置31、摄像装置32位于摄像装置33的上方，摄像装置34位于摄像装置33的下方。实际中，摄像装置的数量不受本实施例的限制，摄像装置的多少取决于能否充分在配重砝码可能的运动范围内实施拍摄。

进一步在本实施例中，摄像装置中的摄像头采用红外摄像头，照明光源采用红外照明光源。具体地，将红外摄像头的拍摄帧率设置为红外照明光源照射频率的两倍。识别标志采用可反射红外光的反光材料，例如3M8710玻璃微珠反光布。当健身者开始使用力量型健身器材时，配重砝码开始从待使用状态变为使用状态，此时所有摄像装置朝向配重砝码逐帧拍摄，获得连续的拍摄图像。基于红外摄像装置拍摄帧率与红外照明光源照射频率的关系，在本实施例中，红外摄像装置拍摄帧率是红外照明光源照射频率的两倍，红外摄像装置逐帧获得的是间隔的明帧图像和暗帧图像。明帧运动图像为在光向配重砝码照射下拍摄形成的图像，暗帧运动图像为在光未对配重砝码照射下拍摄形成的图像。拍摄装置同时将连续的拍摄图像实时传输至图像处理装置。图像处理装置在连续的拍摄图像中实时依序对相邻的明帧图像和暗帧图像做差分计算，根据差分计算结果提取出识别标志的图像，并编录帧号。进一步根据帧号顺序对识别标志图像二值化，获得实时的识别标志图像的坐标数据，进而获得对应配重砝码在使用状态下任意时刻的位置信息。该位置信息能够反映健身者施展的动作是否到位。此外，基于摄像装置的拍摄帧率可直接获得识别标志图像的时间数据，进而结合图像的坐标数据与时间数据获得对应配重砝码在使用状态下任意时刻的速度信息。该速度信息能够反映健身者施展动作的爆发力，可作为健身指导的一个参考。

还有，系统基于前述图像识别处理手段，通过判断出运动高过摄像装置33所在水平高度的识别标志2的个数，进而判断出使用状态下的配重砝码磅数。而识别标志个数与配重砝码磅数的对应关系可预设录入。例如，继续参照图1，若位于最上层的三块配重砝码运动高过摄像装置33所在水平高度，系统则自动判断此时健身者选择了该三块配重砝码总重量，例如是5kg+10kg+10kg=25kg，其他情况以此类推。

在另一实施例中，摄像装置中摄像头采用可见光摄像头，照明光源采用白光照明光源。识别标志的颜色优选橙色。当健身者开始使用力量型健身器材时，配重砝码开始从待使用状态变为使用状态，此时所有摄像装置朝向配重砝码逐帧拍摄，获得连续的拍摄图像。拍摄装置同时将连续的拍摄图像实时传输至图像处理装置。图像处理装置在连续的拍摄图像中提取识别标志的图像，并编录帧号。进一步根据帧号顺序对识别标志图像二值化，实时获得识别标志的图像坐标数据，进而获得对应配重砝码在使用状态下任意时刻的位置信息。该位置信息能够反映健身者施展的动作是否到位。此外，基于摄像装置的拍摄帧率可直接获得对应帧号运动图像的时间数据，进而结合图像的坐标数据与时间数据获得对应配重砝码在使用状态下任意时刻的速度信息。该速度信息能够反映健身者施展动作的爆发力，可作为健身指导的一个参考。

由此，力量型健身器材在使用状态下，能够即时获得反映健身者运动效果的配重砝码磅数、位置及速度等运动信息，并可将这些信息进行拓展应用。

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做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种力量型健身器材的配重砝码识别方法，其特征在于，包括步骤：

S1、在层叠的多块配重砝码的相同侧均设置识别标志；

S2、当配重砝码从待使用状态变为使用状态时，通过摄像装置朝向配重砝码设置有所述识别标志的一侧逐帧拍摄，获得连续的拍摄图像；其中，所述摄像装置获得连续的拍摄图像包括间隔的明帧图像和暗帧图像，所述明帧图像为在光向配重砝码照射下拍摄形成的图像，所述暗帧图像为在光未对配重砝码照射下拍摄形成的图像；

S3、在所述连续的拍摄图像中实时依序对相邻的所述明帧图像和所述暗帧图像做差分计算，根据差分计算结果提取所述识别标志的图像并编录帧号，根据帧号顺序处理所述识别标志的图像，获得所述识别标志实时的运动状态信息。

2.如权利要求1所述的识别方法，其特征在于，所述摄像装置包括第一摄像装置，该第一摄像装置的位置为与待使用状态下的最外层配重砝码对齐。

3.如权利要求2所述的识别方法，其特征在于，所述摄像装置还包括多个第二摄像装置，该多个第二摄像装置的位置为在所述第一摄像装置的上方和/或下方，且同所述第一摄像装置一起等距排布在同一直线上。

4.如权利要求1所述的识别方法，其特征在于，所述摄像装置包括摄像头和照明光源，所述摄像头以固定帧率持续拍摄配重砝码的同时，所述照明光源提供向配重砝码的光照射。

5.如权利要求4所述的识别方法，其特征在于，所述摄像头为红外摄像头，所述照明光源为红外照明光源，该红外摄像头的拍摄帧率为红外照明光源照射频率的两倍。

6.一种力量型健身器材的配重砝码识别系统，其特征在于，包括：

层叠的多块配重砝码，且在配重砝码的相同侧均设置识别标志；

摄像装置，设置在朝向配重砝码设置有所述识别标志的一侧，并在配重砝码从待使用状态变为使用状态时逐帧拍摄，获得连续的拍摄图像；其中，所述摄像装置获得连续的拍摄图像包括间隔的明帧图像和暗帧图像，所述明帧图像为在光向配重砝码照射下拍摄形成的图像，所述暗帧图像为在光未对配重砝码照射下拍摄形成的图像；

图像处理装置，在所述连续的拍摄图像中实时依序对相邻的所述明帧图像和所述暗帧图像做差分计算，根据差分计算结果提取所述识别标志的图像并编录帧号，根据帧号顺序处理所述识别标志的图像，获得所述识别标志实时的运动状态信息。

7.如权利要求6所述的识别系统，其特征在于，所述摄像装置包括第一摄像装置，该摄像装置的位置为与待使用状态下的最外层配重砝码对齐。

8.如权利要求7所述的识别系统，其特征在于，所述摄像装置还包括多个第二摄像装置，该多个所述第二摄像装置的位置为在所述第一摄像装置的上方和/或下方，且同所述第一摄像装置一起等距排布在同一直线上。

9.如权利要求6所述的识别系统，其特征在于，所述摄像装置包括摄像头和照明光源，所述摄像头以固定帧率持续拍摄配重砝码的同时，所述照明光源提供向配重砝码的光照射。

10.如权利要求9所述的识别系统，其特征在于，所述摄像头为红外摄像头，所述照明光源为红外照明光源，该红外摄像头的拍摄帧率为红外照明光源照射频率的两倍。

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