CN110210392B - 一种基于概率论的步态识别装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于概率论的步态识别装置，主要涉及步态识别设备领域。一种基于概率论的步态识别装置，包括检测单元、随动系统、人脸识别系统和控制分析单元；所述随动系统包括设置在跑道边缘的轨道，所述摄像机支架底部设置轨道座，所述随动系统还包括测速仪和跟随传感器；所述人脸识别系统包括人脸识别摄像头；所述控制分析单元包括中央处理模块、通讯模块、数据存储模块、步态识别处理模块、步态特征数据库、电机驱动模块、人脸识别模块和速度检测模块。本发明的有益效果在于：本发明能够通过多组的步态特征与数据库步态信息对比，检测出被测人员与正常状态下的步态特征偏移率，并分析出被测人员位于每个体能区间的概率。

Description

一种基于概率论的步态识别装置
技术领域
本发明主要涉及步态识别设备领域，具体是一种基于概率论的步态识别装置。
背景技术
步态识别是一种较新的生物认证技术，它是通过人的走路方式来识别人的身份的方法。步态识别技术是将新采集的步态特征与步态数据库的步态特征进行比对识别，若采集的步态特征达到与步态数据库中的某一特征数据吻合度达到阈值，则会通过其相似度采取不同的措施。由于每个人走路或跑步的姿势根据人的疲劳程度、身体状态是会发生一定偏移的，因此新采集的步态特征与步态数据库中的对比误差可以较为直观的表现出被测人员的身体状况，这就可以应用到对于运动员的训练当中，通过多次对比分析出被测人员大概的体能区间。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于概率论的步态识别装置，它能够通过多组的步态特征与数据库步态信息对比，检测出被测人员与正常状态下的步态特征偏移率，并分析出被测人员位于每个体能区间的概率，使教练人员针对每个运动员制定更适合其体能状态的训练进度。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种基于概率论的步态识别装置，包括检测单元、随动系统、人脸识别系统和控制分析单元；
所述检测单元包括摄像机支架，所述摄像机支架高度可调节，所述摄像机支架顶部设置摄像机；
所述随动系统包括设置在跑道边缘的轨道，所述摄像机支架底部设置轨道座，所述轨道座与轨道滑动连接，所述轨道座上设置驱动电机和驱动轮，所述驱动轮与轨道相适应，所述驱动电机与驱动轮之间设置传动装置，所述随动系统还包括测速仪和跟随传感器，所述测速仪安置在跑道上方，所述跟随传感器安置在轨道座上；
所述人脸识别系统包括人脸识别摄像头，所述人脸识别摄像头设置在测速仪一侧；
所述控制分析单元包括中央处理模块、通讯模块、数据存储模块、步态识别处理模块、步态特征数据库、电机驱动模块、人脸识别模块和速度检测模块，所述通讯模块、数据存储模块、步态识别处理模块、电机驱动模块、人脸识别模块和速度检测模块均与中央处理模块相连接，所述步态特征数据库与步态识别处理模块相连接，所述电机驱动模块与驱动电机电连接，所述摄像机与步态识别处理模块电连接，所述测速仪与速度检测模块电连接，所述人脸识别摄像头与人脸识别模块电连接。
优选的，所述轨道两侧均设置限位槽，所述轨道顶面设置排齿，所述轨道座两侧设置与轨道限位槽相适应的滑轮，所述驱动轮为齿轮，所述齿轮与轨道顶部的排齿相适应。
优选的，所述测速仪为雷达测速仪。
优选的，所述摄像机通过随动系统跟随跑道上人员同步移动三秒钟。
优选的，所述随动系统的所在路段为检测区域，被检测人员在经过检测区域时为匀速跑动。
优选的，被检测人员经过检测区域时与前人保持5米以上间距。
优选的，一种基于概率论的步态识别装置，还包括语音提示模块，所述语音提示模块与中央处理模块信号连接，当所述人脸识别摄像头检测到人员信息时，所述语音提示模块播报被检测人员信息。
对比现有技术，本发明的有益效果是：
本发明通过利用随动系统带动检测单元移动，在测速模块和人脸识别模块的辅助下，调用被测人员的正常状态步态与实时步态进行对比，检测出被测人员不同动作下的步态偏移程度，分析出被测人员处于不同体能区间的概率，综合分析下得出被测人员基于步态分析的体能状况，从而针对该被测人员制定适合其自身的体能训练参数。
附图说明
附图1是本发明结构示意图；
附图2是本发明A部局部放大结构示意图；
附图3是本发明B部局部放大结构示意图；
附图4是本发明控制框图。
附图中所示标号：1、检测单元；11、摄像机支架；12、摄像机；2、随动系统；21、轨道；22、轨道座；23、驱动电机；24、驱动轮；25、传动装置；26、测速仪；27、限位槽；28、排齿；29、滑轮；3、人脸识别系统；31、人脸识别摄像头；4、控制分析单元；41、中央处理模块；42、通讯模块；43、数据存储模块；44、步态识别处理模块；45、步态特征数据库；46、电机驱动模块；47、人脸识别模块；48、速度检测模块；49、语音提示模块。
具体实施方式
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
如图1-4所示，本发明所述一种基于概率论的步态识别装置，包括检测单元1、随动系统2、人脸识别系统3和控制分析单元4，所述检测单元作为被测人员步态特征的识别采集组件，所述随动系统保证检测单元始终保持与被测人员的水平移动，对被测人员的步态特征采集更准确。所述人脸识别系统辅助识别被检测人员，从而使控制分析单元准确的调用该被检测人员的步态特征数据。所述控制分析单元用于分析被检测人员的步态特征与正常状态下的数据之间偏移率，从而分析被检测人员的体能状况。
所述检测单元1包括摄像机支架11，所述摄像机支架11高度可调节，所述摄像机支架11顶部设置摄像机12；所述摄像机作为步态特征的采集部件。
所述随动系统2包括设置在跑道边缘的轨道21，所述摄像机支架11底部设置轨道座22，所述轨道座22与轨道21滑动连接，所述轨道对轨道座进行导向与限位，所述轨道座22上设置驱动电机23和驱动轮24，所述驱动轮24与轨道21相配合，所述驱动电机23与驱动轮24之间设置传动装置25，所述驱动电机通过传动装置带动驱动轮转动，使驱动轮在轨道上带动轨道座移动。所述随动系统2还包括测速仪26和跟随传感器，所述测速仪26安置在跑道上方，所述跟随传感器安置在轨道座22上。所述测速仪用于检测最前侧人员的速度，为随动系统中轨道座的移动提供参考。所述跟随传感器能检测出是否与被检测对象平行，为跟随系统的移动提供参考。
所述人脸识别系统3包括人脸识别摄像头31，所述人脸识别摄像头31设置在测速仪26一侧；所述人脸识别摄像头对跑道上人员进行人脸识别，使步态识别处理模块可以对该运动员的正常步态参数进行调用。
所述控制分析单元4包括中央处理模块41、通讯模块42、数据存储模块43、步态识别处理模块44、步态特征数据库45、电机驱动模块46、人脸识别模块47和速度检测模块48，所述通讯模块42、数据存储模块43、步态识别处理模块44、电机驱动模块46、人脸识别模块47和速度检测模块48均与中央处理模块41相连接，所述通讯模块用于连接云端，将数据传输到云端系统。所述步态特征数据库45与步态识别处理模块44相连接，所述摄像机12与步态识别处理模块44电连接，所述步态特征数据库作为运动员正常步态识别信息的存储单元，所述步态识别处理模块可以接收到摄像机对于运动员步态信息的采集，并与步态识别处理模块44调用的正常步态信息进行对比，对比结果的偏移度传输到中央处理模块，由中央处理模块分析出每组对比步态特征中的偏移百分比，根据多组的识别，分析出在体能存续不同等级下的概率，并出具体能报告。所述测速仪26与速度检测模块48电连接，所述速度检测模块将测速仪传回的电信号转换为数字信号，并将其传递到中央处理模块，中央处理模块通过检测到的数据控制速度检测模块驱动驱动电机，使检测单元随被测运动员同步移动。所述人脸识别摄像头31与人脸识别模块47电连接，所述人脸识别摄像头识别最前端的运动员面部特征，由中央处理模块控制步态识别处理模块将该运动员的正常状态下步态信息自步态特征数据库调用出来。随动系统带动检测单元随运动员同步移动，能够将运动员的实时步态特征进行采集，通过多组的步态特征与正常步态特征的对比，分析出该运动员的步态偏移率，系统预设将步态偏移程度划分不同等级，分别对应运动员体能存续程度，通过多组分析中步态偏移程度的不同，分析运动员基于步态识别中位于不同步态存续程度的概率，综合分析下得出被测人员基于步态分析的体能状况，从而针对该被测人员制定适合其自身的体能训练参数。
具体的，所述轨道21两侧均设置限位槽27，所述轨道21顶面设置排齿28，所述轨道座22两侧设置与轨道限位槽27相配合的滑轮29，所述驱动轮24为齿轮，所述齿轮与轨道21顶部的排齿28相啮合。通过滑轮在限位槽内的限位，使轨道座受到轨道的限位，所述齿轮作为驱动轮在驱动电机的驱动下可以在与排齿的配合下驱动轨道座稳定的移动。
具体的，所述测速仪26为雷达测速仪，保证对远动员测速的准确性与时效性。
具体的，所述摄像机12通过随动系统2跟随跑道上人员同步移动三秒钟。通过摄像机与运动员的同步移动，可以在三秒钟的时间内对运动员步态进行多组采集。
具体的，所述随动系统2的所在路段为检测区域，被检测人员在经过检测区域时为匀速跑动。通过匀速跑动，更能准确的采集到运动员的准确步态信息，与正常状态下步态信息的对比更准确。
具体的，被检测人员经过检测区域时与前人保持5米以上间距。通过间距的保持，为检测单元跟随随动系统的移动提供足够的反应时间。
具体的，还包括语音提示模块49，所述语音提示模块49与中央处理模块41信号连接，当所述人脸识别摄像头31检测到人员信息时，所述语音提示模块49播报被检测人员信息。
实施例：
一种基于概率论的步态识别装置，包括检测单元1、随动系统2、人脸识别系统3和控制分析单元4。所述检测单元1包括摄像机支架11，所述摄像机支架11包括滑杆与滑筒，通过设置在滑筒侧壁上的紧固栓可以调节摄像机支架的高度，所述摄像机支架11顶部螺栓固定摄像机12。所述随动系统2包括设置在跑道边缘的轨道21，所述轨道通过膨胀螺栓固定在跑道一侧，所述轨道21两侧均具有限位槽27，所述轨道21顶面加工有排齿28。所述摄像机支架11底部螺钉固定轨道座22，所述轨道座22与轨道21滑动连接，所述轨道座22上安装有驱动电机23和驱动轮24，所述轨道座22两侧枢接与轨道限位槽27相配合的滑轮29，所述驱动轮24为齿轮，所述齿轮与轨道21顶部的排齿28相啮合。所述驱动电机23与驱动轮24之间设置传动装置25，所述传动装置为齿轮减速箱。所述随动系统2还包括测速仪26和跟随传感器，所述跑道上方设置横杆，所述测速仪26安置在横杆上，所述测速仪26为雷达测速仪。所述跟随传感器安置在轨道座22上，所述跟随传感器为红外反射式传感器，能够检测运动员是否位于水平位置。所述人脸识别系统3包括人脸识别摄像头31，所述人脸识别摄像头31设置在测速仪26一侧。所述控制分析单元4包括中央处理模块41、通讯模块42、数据存储模块43、步态识别处理模块44、步态特征数据库45、电机驱动模块46、人脸识别模块47和速度检测模块48，所述通讯模块42、数据存储模块43、步态识别处理模块44、电机驱动模块46、人脸识别模块47和速度检测模块48均与中央处理模块41相连接，所述步态特征数据库45与步态识别处理模块44相连接，所述电机驱动模块46与驱动电机23电连接，所述摄像机12与步态识别处理模块44电连接，所述测速仪26与速度检测模块48电连接，所述人脸识别摄像头31与人脸识别模块47电连接。本实施例中还包括语音提示模块49，所述语音提示模块49与中央处理模块41信号连接，当所述人脸识别摄像头31检测到人员信息时，所述语音提示模块49播报被检测人员信息。
本实施例在使用时，运动员在接近随动系统所在的检测区域时，彼此保持前后5米以上间隔匀速跑过，首先会被雷达测速仪和人脸识别摄像头捕捉，人脸识别摄像头识别出最前侧运动员身份后，可通过语音提示模块的硬件播放中央处理模块调用数据存储模块的运动员信息。同时中央处理模块会控制步态识别处理模块调取步态特征数据库内该运动员的步态信息。雷达测速仪将运动员的速度讯息传递到中央处理模块，当跟随传感器检测到运动员与轨道座位于同一水平线时，由中央处理模块发送指令到电机驱动模块，控制驱动电机动作跟随运动员同步位移三秒钟的时间，位移过程中跟随传感器实时检测运动员位置，由中央处理模块修正驱动电机转速。此时摄像机连续捕捉运动员的步态信息，并传输到步态识别处理模块与该运动员正常状态下的步态特征进行比对，检测出每组步态特征的偏移度，由中央处理模块得出在每个体能区间内的组数，即运动员在不同体能区间的概率，最后出具运动员体能消耗分析报告。当该运动员结束检测后，中央处理模块通过电机驱动模块控制驱动电机反向运行，通过跟随传感器的检测使轨道座运行到下一运动员同步位置，并继续跟随下一运动员3秒钟的时间，实现下一运动员的步态特征采集。

Claims (7)

1.一种基于概率论的步态识别装置，包括检测单元(1)、随动系统(2)、人脸识别系统(3)和控制分析单元(4)，其特征在于：所述检测单元(1)包括摄像机支架(11)，所述摄像机支架(11)高度可调节，所述摄像机支架(11)顶部设置摄像机(12)；
所述随动系统(2)包括设置在跑道边缘的轨道(21)，所述摄像机支架(11)底部设置轨道座(22)，所述轨道座(22)与轨道(21)滑动连接，所述轨道座(22)上设置驱动电机(23)和驱动轮(24)，所述驱动轮(24)与轨道(21)相适应，所述驱动电机(23)与驱动轮(24)之间设置传动装置(25)，所述随动系统(2)还包括测速仪(26)和跟随传感器，所述测速仪(26)安置在跑道上方，所述跟随传感器安置在轨道座(22)上；
所述人脸识别系统(3)包括人脸识别摄像头(31)，所述人脸识别摄像头(31)设置在测速仪(26)一侧；
所述控制分析单元(4)包括中央处理模块(41)、通讯模块(42)、数据存储模块(43)、步态识别处理模块(44)、步态特征数据库(45)、电机驱动模块(46)、人脸识别模块(47)和速度检测模块(48)，所述通讯模块(42)、数据存储模块(43)、步态识别处理模块(44)、电机驱动模块(46)、人脸识别模块(47)和速度检测模块(48)均与中央处理模块(41)相连接，所述步态特征数据库(45)与步态识别处理模块(44)相连接，所述电机驱动模块(46)与驱动电机(23)电连接，所述摄像机(12)与步态识别处理模块(44)电连接，所述测速仪(26)与速度检测模块(48)电连接，所述人脸识别摄像头(31)与人脸识别模块(47)电连接；
在使用时，运动员首先会被测速仪(26)和人脸识别摄像头(31)捕捉，人脸识别摄像头(31)识别出最前侧运动员身份后，中央处理模块(41)会控制步态识别处理模块(44)调取步态特征数据库(45)内该运动员的步态信息；测速仪(26)将运动员的速度讯息传递到中央处理模块(41)，当跟随传感器检测到运动员与轨道座(22)位于同一水平线时，由中央处理模块(41)发送指令到电机驱动模块(46)，控制驱动电机(23)动作跟随运动员同步位移三秒钟的时间，位移过程中跟随传感器实时检测运动员位置，由中央处理模块(41)修正驱动电机(23)转速；此时摄像机(12)连续捕捉运动员的步态信息，并传输到步态识别处理模块(44)与该运动员正常状态下的步态特征进行比对，检测出每组步态特征的偏移度，由中央处理模块(41)得出在每个体能区间内的组数，即运动员在不同体能区间的概率，最后出具运动员体能消耗分析报告。
2.根据权利要求1所述的一种基于概率论的步态识别装置，其特征在于：所述轨道(21)两侧均设置限位槽(27)，所述轨道(21)顶面设置排齿(28)，所述轨道座(22)两侧设置与轨道限位槽(27)相适应的滑轮(29)，所述驱动轮(24)为齿轮，所述齿轮与轨道(21)顶部的排齿(28)相适应。
3.根据权利要求1所述的一种基于概率论的步态识别装置，其特征在于：所述测速仪(26)为雷达测速仪。
4.根据权利要求1所述的一种基于概率论的步态识别装置，其特征在于：所述摄像机(12)通过随动系统(2)跟随跑道上人员同步移动三秒钟。
5.根据权利要求1所述的一种基于概率论的步态识别装置，其特征在于：所述随动系统(2)的所在路段为检测区域，被检测人员在经过检测区域时为匀速跑动。
6.根据权利要求5所述的一种基于概率论的步态识别装置，其特征在于：被检测人员经过检测区域时与前人保持5米以上间距。
7.根据权利要求6所述的一种基于概率论的步态识别装置，其特征在于：还包括语音提示模块(49)，所述语音提示模块(49)与中央处理模块(41)信号连接，当所述人脸识别摄像头(31)检测到人员信息时，所述语音提示模块(49)播报被检测人员信息。
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基于视觉的步态识别研究综述;刘晓芳等;《小型微型计算机系统》;20180815(第08期);55-62 *

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