CN110598572A - 一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，包括图像采集装置及图像识别分析装置，图像采集装置为手部图像采集箱体，手部图像采集箱体的上端设有盖板，盖板上端面可安装拍摄手机，盖板设有图像采集孔，拍摄手机的摄像头对准图像采集孔，拍摄手机获取的手部图像导入到图像识别分析装置。本发明可以实现手部关键尺寸的在线测量或离线测量，基于分水岭算法，根据手部轮廓的粗提取数据对手部进行前景标记和背景标记，可以实现手部指节纹和掌纹的准确识别，根据识别的纹路位置重新标记手部关键位置点，进而对手部尺寸计算，最后自动存入数据库。本发明在保持低成本的前提条件下，高效精确的实现了手部尺寸的自动化，一体化测量。
Description
技术领域
本发明属于人体测量领域，具体涉及了一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统。
背景技术
对手部进行尺寸测量，了解青年人手的形态学参数，可为手外科损伤修复、机械装备、工具制造及手套设计提供形态学基础，丰富形态学资料，给工业生产提供一些参考数据。目前我国相关生产领域中关于手部尺寸的参考仍旧使用的是国家标准GB10000-1988《中国成年人人体尺寸》和GB/T16252-1996《成年人手部号型》等。人体尺寸数据具有突出的时效性，陈旧的国家标准已经难以满足现在设计、生产、研究的需求，因此数据亟需更新。
传统的手部尺寸测量方法往往直接使用皮尺进行，这样的方法存在着效率低，测试不准确，时间周期长，后期数据录入繁琐等缺点。为解决这些问题，出现了一种利用计算机图像识别技术，对手部尺寸进行非接触式间接测量的方法。该方法通过对人体手部进行拍照，然后通过离线方式或在线方式利用计算机对采集到的手部图像进行处理，识别手部的生物特征、统计学特征或者数学特征，识别标记手部的特征点，以进行手部尺寸的计算。但是这种方法也存在一些问题，其中最主要的在于图像采集过程中不可避免会产生光照不均、光照变化等低频噪声影响；手部位置以及手部因光照问题产生的阴影之间较暗的区域，增加了手部轮廓的分离难度；以及手部本身指节纹、掌纹等生物特征与手部其他区域的区分度较小和不同受试者肤色的问题，对手部特征点的提取精度产生了很大的影响。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种基于手部彩色图像的间接测量系统，该系统包含图像采集装置及图像识别分析装置，可以实现手部关键尺寸的在线测量或离线测量，基于分水岭算法，根据手部轮廓的粗提取数据对手部进行前景标记和背景标记，可以实现手部指节纹和掌纹的准确识别，根据识别的纹路位置重新标记手部关键位置点，进而对手部尺寸计算，最后自动存入数据库。本发明在保持低成本的前提条件下，高效精确的实现了手部尺寸的自动化，一体化测量。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，包括图像采集装置及图像识别分析装置，其特征在于：图像采集装置为手部图像采集箱体，手部图像采集箱体的上端设有盖板，盖板上端面可安装拍摄手机，盖板设有图像采集孔，拍摄手机的摄像头对准图像采集孔，拍摄手机获取的手部图像导入到图像识别分析装置。
进一步，手部图像采集箱体的手部伸入面设有升降板，升降板可上下滑动，升降板的下端设有手部伸入口。升降板可上下滑动的特点，方便了测试时人体手部进入到手部图像采集箱体的内部，适合于不同手型大小的测量者。
进一步，手部伸入口呈拱形，与人体手部的形状相互匹配。拱形的手部伸入口更加方便人体手部进入手部图像采集箱体的内部，不会因为形状的关系而在伸入时损伤手部，形状设计巧妙。
进一步，盖板的上端面安装有手机固定架，通过两侧的手机固定架固定拍摄手机。通过手机固定架来固定拍摄手机，使得拍摄手机在平稳状态下进行手部图像拍摄，图像拍摄清晰。
进一步，盖板的上端面还设有两行平行的导轨槽，导轨槽安装手机固定架，手机固定架以垂直方式安装在两行导轨槽上，手机固定架可在导轨槽上滑动。不同型号的手机具有不同的尺寸，因此固定式的手机固定架并不能够固定每一种不同尺寸的拍摄手机；本发明采用导轨槽来实现手机固定架的移动，从而可根据拍摄手机尺寸调整两侧手机固定架的间距，使其适合于各类不同尺寸的拍摄手机，扩大该测量系统的适用范围。
进一步，盖板的下端面安装有照明灯组，照明灯组照亮整个手部图像采集箱体的内腔。照明灯组通过普通手机充电器或者移动电源进行驱动，并可以根据需要进行亮度的调节，使得拍摄的图像清晰，获得的尺寸数据更为精准。
进一步，照明灯组为LED补光灯组。LED补光灯组易于获取，成本低廉，安装方便。
进一步，LED补光灯组呈环形布置。环形布置的特点使得手部图像采集箱体内光线均匀，不存在光线盲区，获得的手部图像各部位清晰可见，更有利于数据测量。
进一步，拍摄手机连接图像识别分析装置，拍摄手机与图像识别分析装置的连接方式为USB连接及LAN连接。实现拍摄手机与图像识别分析装置的简便连接，数据传递快捷准确。
进一步，图像识别分析装置包括有数据库，测量获得的数据存储于数据库中。所有数据处理完毕以后，手部彩色图像以及处理结果的全部数据将存储在数据库中，方便后续对手部尺寸的统计学分析以及其他分析使用。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明为一种基于手部彩色图像的间接测量系统，该系统包含图像采集装置及图像识别分析装置，可以实现手部关键尺寸的在线测量或离线测量，基于分水岭算法，根据手部轮廓的粗提取数据对手部进行前景标记和背景标记，可以实现手部指节纹和掌纹的准确识别，根据识别的纹路位置重新标记手部关键位置点，进而对手部尺寸计算，最后自动存入数据库。本发明在保持低成本的前提条件下，高效精确的实现了手部尺寸的自动化，一体化测量。其具体有益效果表现为以下几点：
1、本发明的一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，可以通过图像识别分析装置直接与拍摄手机连接，获取手部彩色图像，或者通过拍摄手机拍摄，再将采集到的图像文件传输到图像识别分析装置中进行手部关键尺寸的自动测量，手部尺寸采集可以通过一个人完成全部工作，且设备简单，可以大大降低人力成本，设备成本，同时避免了测量过程中测试人员与受试者的肢体直接接触。
2、本发明的一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，从图像采集装置的图像采集到图像识别分析装置的手部关键尺寸测量全部通过智能化、自动化的方式实现，手部尺寸采集的效率大大提高。
3、本发明的一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，手部尺寸通过图像识别分析装置直接获取，因此可以避免通过皮尺直接测量过程中产生的人为误差和测量误差，提高了手部尺寸的测量精度。
4、本发明的一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，采集到的手部彩色图像以及最后的处理结果，即通过处理后得到的手部关键尺寸直接存储到数据库中，省去数据录入的过程。
5、通过以上措施，可以实现图像采集装置与图像识别分析装置的无缝对接，通过拍摄手机直接获取手部彩色图像，利用图像识别分析装置直接获取手部关键尺寸，并存储进数据库，基本实现了手部关键尺寸的自动测量，避免人为因素影响，降低了测试成本，同时提高了测试精度以及测试的效率。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统的结构示意图；
图2为本发明盖板的上端面示意图；
图3为本发明盖板的下端面示意图；
图4为手部图像采集箱体中升降板升起状态下的示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，包括图像采集装置及图像识别分析装置，图像采集装置作为手部尺寸关键尺寸测量系统的硬件平台，采集手部图像，并传递至图像识别分析装置，图像识别分析装置作为系统软件测量平台，自动测量手部关键尺寸。
图像采集装置为手部图像采集箱体1，手部图像采集箱体1的手部伸入面设有升降板3，升降板3可沿着两侧的侧板上下滑动，升降板3的下端设有手部伸入口5。升降板3可上下滑动的特点，方便了测试时人体手部进入到手部图像采集箱体1的内部，适合于不同手型大小的测量者，在伸入时，将升降板3上移(如图4)，方便伸入。手部伸入口5呈拱形，与人体手部的形状相互匹配。拱形的手部伸入口5更加方便人体手部进入手部图像采集箱体1的内部，不会因为形状的关系而在伸入时损伤手部，形状设计巧妙。
手部图像采集箱体1的上端设有盖板4，盖板4的上端面安装有手机固定架7，手机固定架7有两个，分别固定拍摄手机6的左右两侧，从而固定拍摄手机6于盖板4。通过手机固定架7来固定拍摄手机6，使得拍摄手机6在平稳状态下进行手部图像拍摄，图像拍摄清晰。
盖板4的上端面还设有两行平行的导轨槽8，导轨槽8安装手机固定架7，两个手机固定架7均以垂直方式安装在两行导轨槽8上，使得手机固定架7可在导轨槽8上滑动。不同型号的手机具有不同的尺寸，因此固定式的手机固定架7并不能够固定每一种不同尺寸的拍摄手机6；本发明采用导轨槽8来实现手机固定架7的移动，从而可根据拍摄手机6尺寸调整两侧手机固定架7的间距，使其适合于各类不同尺寸的拍摄手机6，扩大该测量系统的适用范围。
盖板4的中间区域设有图像采集孔10，拍摄手机6的摄像头对准图像采集孔10，能够拍摄到手部图像采集箱体1内的手部图像。盖板4的下端面安装有照明灯组，照明灯组照亮整个手部图像采集箱体1的内腔，照明灯组通过普通手机充电器或者移动电源进行驱动，并可以根据需要进行亮度的调节，使得拍摄的图像清晰，获得的尺寸数据更为精准。照明灯组为LED补光灯组9，LED补光灯组9易于获取，成本低廉，安装方便。而且该LED补光灯组9呈环形布置，环形布置的特点使得手部图像采集箱体1内光线均匀，不存在光线盲区，获得的手部图像各部位清晰可见，更有利于数据测量。
本发明的图像识别分析装置为计算机2，通过计算机2处理手部图像来测量手部关键尺寸，基于上述特征本发明具有两种工作模式，分别为在线模式与离线模式：
1、离线模式：当系统处在离线模式下时，可以将已经拍摄好的手部彩色图像直接导入到计算机2中，通过计算机2处理获取手部关键尺寸的自动识别测量，通过选取手动模式或者自动模式还可以实现单张图像的处理或者进行批量处理。
2、在线模式：当系统工作在在线模式下时，拍摄手机6连接计算机2，拍摄手机6通过USB线或者LAN与计算机2相连，完成图像采集装置与图像识别分析装置的连接。可以根据实际情况选择连接方式，其中如果选择通过LAN方式进行连接时，需要在拍摄手机6上安装第三方软件DroidCam，安装完毕以后，在计算机2上输入DroidCam中显示的IP地址，计算机2即可通过IP摄像头的方式访问拍摄手机6的摄像头，通过计算机2即可直接在线获取图像，实现手部关键尺寸的在线测量；选择USB方式进行连接的时候，则可以直接通过USB控制手机摄像头获取手部彩色图像，实现手部关键尺寸的在线测量。
手部关键尺寸测量完毕以后，在算法处理过程中系统会自动对结果误差较大的尺寸进行提示，帮助测量者及时发现错误尺寸并修正。计算机2还包括有数据库，测量获得的数据存储于数据库中。所有数据处理完毕以后，手部彩色图像以及处理结果的全部数据将存储在数据库中，方便后续对手部尺寸的统计学分析以及其他分析使用。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，包括图像采集装置及图像识别分析装置，其特征在于：所述图像采集装置为手部图像采集箱体，所述手部图像采集箱体的上端设有盖板，所述盖板上端面可安装拍摄手机，所述盖板设有图像采集孔，所述拍摄手机的摄像头对准所述图像采集孔，所述拍摄手机获取的手部图像导入到图像识别分析装置。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，其特征在于：所述手部图像采集箱体的手部伸入面设有升降板，所述升降板可上下滑动，所述升降板的下端设有手部伸入口。
3.根据权利要求2所述的一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，其特征在于：所述手部伸入口呈拱形，与人体手部的形状相互匹配。
4.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，其特征在于：所述盖板的上端面安装有手机固定架，通过两侧的所述手机固定架固定所述拍摄手机。
5.根据权利要求4所述的一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，其特征在于：所述盖板的上端面还设有两行平行的导轨槽，所述导轨槽安装所述手机固定架，所述手机固定架以垂直方式安装在两行所述导轨槽上，所述手机固定架可在所述导轨槽上滑动。
6.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，其特征在于：所述盖板的下端面安装有照明灯组，所述照明灯组照亮整个手部图像采集箱体的内腔。
7.根据权利要求6所述的一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，其特征在于：所述照明灯组为LED补光灯组。
8.根据权利要求7所述的一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，其特征在于：所述的LED补光灯组呈环形布置。
9.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，其特征在于：所述拍摄手机连接所述图像识别分析装置，所述拍摄手机与所述图像识别分析装置的连接方式为USB连接及LAN连接。
10.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的手部关键尺寸测量系统，其特征在于：所述图像识别分析装置包括有数据库，测量获得的数据存储于所述数据库中。
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