CN110732119A - 仰卧起坐测试的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出仰卧起坐测试的方法及装置。本发明属于仰卧起坐领域,尤其涉及使用机器视觉技术实现自动化、标准化、智能化仰卧起坐测试的方法及装置。本发明使用摄像头和机器视觉进行仰卧起坐测试的规则判断和成绩测量,突破了传统仰卧起坐测试的技术无法进行智能化测试的局限性,通过将摄像头和机器视觉技术引入仰卧起坐测试方法和装置,实现了仰卧起坐测试的智能化,提高了仰卧起坐测试的效率,提高了仰卧起坐成绩测量的精确度。尤其是,本发明方法以及相应装置为非接触式工作,消除了传统仰卧起坐测试装置或器械因需带电工作带来的安全问题,保障了测试人员进行仰卧起坐测试时的安全。
Description
技术领域
本发明属于仰卧起坐领域,尤其涉及使用机器视觉技术实现自动化、标准化、智能化仰卧起坐测试的方法及装置。
背景技术
当前仰卧起坐测试的成绩测量大都使用人工测量、红外设备测量,这些测量方式均存在测试标准不一致、测试人员和测试成绩不能自动对应、测试效率低、裁判员工作负荷大等问题,特别是红外测量设备需带电工作,给参加测试的人员安全带来一定的危险。
人工测量:人工测量的测试结果和测量人员的基本素质和技能直接相关,不同测量人员因主观标准不一致而导致测量出的成绩不一致。特别是仰卧起坐的动作是否标准、肢体是否到位,每个测量人员的判断标准不一致,对规则理解也有松有紧。在大量测试人员一起参加测试的情况下,一个测试位置就需要配置一个测量人员,测量人员的工作负荷很大,成绩需要手工记录,测试效率也很低。
红外传感测量:红外传感测量依赖红外发射器和红外接收器协同工作。当仰卧起坐测试人员处于红外发射器和红外接收器中间时,红外发射器发射的红外线被测试人员遮挡反射,红外接收器接收到反射的红外信号,遮挡反射位置处即为仰卧起坐测试人员肩部或肘部所处位置,红外传感测量只是简单判断肩部是否到一定位置,肘部是否到一定位置,从而计算出成绩。不同的测试人员由于身高、胖瘦等生理条件不一致,导致测试结果也不一致。红外传感测量设备还普遍存在的问题是容易被异物干扰而误报成绩,而用于仰卧起坐测试的红外传感设备由于成本原因,测量成绩精度普遍不高。
以上仰卧起坐测试方法和装置存在的共性问题就是,不能基于一致标准精确测量出仰卧起坐成绩,自动化、智能化程度低,测试人员身材对测试成绩计算也会带来影响,测试效率低,测量人员工作负荷大。特别是基于传感测量的仰卧起坐设备是需带电工作的,对测试人员的人身安全带来一定危险。
发明内容
本发明的目的是提供一种仰卧起坐测试的方法及装置,改变目前仰卧起坐测试的方式,使用摄像头和机器视觉进行仰卧起坐测试的规则判断和成绩测量,实现仰卧起坐测试的自动化、标准化、智能化。本发明突破了传统仰卧起坐测试的技术无法进行智能化测试的局限性,通过将摄像头和机器视觉技术引入仰卧起坐测试方法和装置,实现了仰卧起坐测试的智能化,提高了仰卧起坐的测试效率,提高了仰卧起坐成绩测量的精确度。尤其是,本发明方法以及相应装置为非接触式工作,消除了传统仰卧起坐测试装置或器械因需带电工作带来的安全问题,实现了安全的仰卧起坐测试方法和装置。
本发明采用以下技术方案实现。
仰卧起坐测试的方法,包括:
1,安装摄像头:安装仰卧起坐测试视频采集摄像头。摄像头安装的时候要注意,摄像头视野要有效覆盖仰卧起坐测试区域,仰卧起坐测试区域和摄像头之间不能有物体遮挡。
2,设置仰卧起坐测试区域:仰卧起坐测试区域是进行仰卧起坐测试的地面区域。一个摄像头镜头视野范围内可以设置互不重叠的多个仰卧起坐测试区域,多个仰卧起坐测试区域可以同时进行仰卧起坐测试。测试人员在仰卧起坐测试区域内进行测试时测试有效,测试人员出仰卧起坐测试区域后即为离场。
3,测试人员进入仰卧起坐测试区域:参加仰卧起坐测试的人员进入仰卧起坐测试区域进行测试。
如果当前为测试模式,需识别出测试人员的身份后才能测试。使用人脸识别、虹膜识别、掌纹识别、指纹识别、声纹识别、步态识别、卡号识别等方式之一识别出仰卧起坐测试区域内测试人员的身份,然后进入测试就绪状态。
如果当前为训练模式,则不需要识别出测试人员的身份。在测试人员进入仰卧起坐测试区域后,通过分析摄像头视频,识别出仰卧起坐测试区域内已有测试人员进入,即进入测试就绪状态。
4,通知测试人员开始仰卧起坐测试:进入测试就绪状态后,通过语音、视频、灯光等方式提示测试人员开始仰卧起坐测试。
5,采集仰卧起坐测试视频:测试人员进行仰卧起坐测试,通过摄像头采集仰卧起坐测试视频。
6,分析仰卧起坐测试视频计算成绩:对仰卧起坐测试视频进行图像分析。
测试人员开始测试后,使用机器视觉算法分析测试人员测试过程的肢体状态,判断每一个仰卧起坐动作的规范性,若动作符合仰卧起坐测试规范,则计数加1,若动作不符合仰卧起坐测试规范,则不计数。
计算动作符合仰卧起坐测试规范的次数为该次仰卧起坐测试成绩。
8,通知测试人员测试结果:完成仰卧起坐测试,分析完仰卧起坐视频,计算出仰卧起坐成绩后,通过语音、视频、灯光等方式通知测试人员该次仰卧起坐测试结果。也可以在测试过程中通知测试人员其每一个动作是否规范以及当前有效计数。
本发明还公开了一种仰卧起坐测试的装置,包括:
动态设置的仰卧起坐测试区域,是进行仰卧起坐测试的地面区域,是在测试前在地面上划分出的一个区域。
摄像头,用于采集仰卧起坐测试视频。
测试人员身份识别模块,通过人脸、虹膜、掌纹、指纹、声纹、步态、卡号等识别测试人员的身份信息。
仰卧起坐智能分析模块,使用机器视觉算法分析摄像头采集的仰卧起坐测试视频,识别进入仰卧起坐测试区域的测试人员,分析测试人员测试过程的肢体状态,判断每一个仰卧起坐动作的规范性,计算出仰卧起坐的成绩,是对仰卧起坐测试视频进行智能分析和测试逻辑处理的核心模块。优选的,仰卧起坐智能分析模块是包含智能分析软件的服务器,或者是摄像头的一部分。
交互模块,提示测试人员当前状态,告知测试人员测试结果。优选的,为语音设备,视频设备,灯光设备。
通讯模块,将以上模块和设备连接到一个通讯网络内。
摄像头、测试人员身份识别模块、仰卧起坐智能分析模块、交互模块通过通讯模块连接到一个通讯网络内。仰卧起坐智能分析模块通过对摄像头采集的视频进行分析,识别出测试人员是否进入仰卧起坐测试区域。进一步,在测试模式下,测试人员身份识别模块识别出测试人员身份后可以开始测试,在训练模式下,直接可以开始测试。进一步,摄像头采集测试过程视频,使用机器视觉算法仰卧起坐智能分析模块分析测试过程视频,分析测试人员测试过程的肢体状态,判断每一个仰卧起坐动作的规范性,计算出仰卧起坐的成绩。进一步,仰卧起坐智能分析模块将当前测试状态和测试结果发送给交互模块,交互模块提示测试人员当前状态,告知测试人员测试结果。
本发明装置实现了自动化、标准化、智能化的仰卧起坐测试。
附图说明
图1示出了本发明实施例提供的一种仰卧起坐测试的方法的流程示意图。
图2示出了本发明实施例提供的一种仰卧起坐测试的装置的结构示意图,图中:201仰卧起坐测试区域、202摄像头、203测试人员身份识别模块、204仰卧起坐智能分析模块、205、交互模块、206通讯模块。
图3示出了本发明实施例提供的一种仰卧起坐测试的装置的仰卧动作判断规则示意图。
图4示出了本发明实施例提供的一种仰卧起坐测试的装置的起坐动作判断规则示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本实施例公开了一种仰卧起坐测试的方法,请参考图1,包括:
步骤S101,安装摄像头:安装仰卧起坐测试视频采集摄像头。摄像头安装的时候要注意,摄像头视野要有效覆盖仰卧起坐测试区域,仰卧起坐测试区域和摄像头之间不能有物体遮挡。
步骤S102,设置仰卧起坐测试区域:仰卧起坐测试区域是进行仰卧起坐测试的地面区域。一个摄像头镜头视野范围内可以设置互不重叠的多个仰卧起坐测试区域,多个仰卧起坐测试区域可以同时进行仰卧起坐测试。测试人员在仰卧起坐测试区域内进行测试时测试有效,测试人员出仰卧起坐测试区域后即为离场和测试结束。
步骤S103,测试人员进入仰卧起坐测试区域:参加仰卧起坐测试的人员进入测试区域进行测试。
如果当前为训练模式,则不需要识别出测试人员的身份。在测试人员进入仰卧起坐测试区域后,通过分析摄像头视频,识别出所设置仰卧起坐测试区域内已有测试人员进入,即进入测试就绪状态。
如果当前为测试模式,需识别出测试人员的身份后才能测试,进入步骤S103.1,在测试人员进入仰卧起坐测试区域后,通过分析摄像头视频,识别出所设置仰卧起坐测试区域内已有测试人员进入,并采集测试人员人脸图片,使用卷积模型分析人脸图片,提取人脸特征,并和测试人员数据库的人员记录进行比对,识别出仰卧起坐测试区域内测试人员的身份,然后进入测试就绪状态。
步骤S104,通知测试人员开始仰卧起坐测试:进入测试就绪状态后,通过语音、视频、灯光等方式提示测试人员开始仰卧起坐测试。
步骤S105,采集仰卧起坐测试视频:测试人员进行仰卧起坐测试。通过摄像头采集仰卧起坐测试视频。
步骤S106,分析仰卧起坐测试视频计算成绩:对仰卧起坐测试视频进行图像分析,识别出每一帧图像中测试人员的关键点位置。
测试人员开始后,分析前的运动状态:使用机器视觉算法循环分析当前帧关键点各自位置及前一帧关键点各自位置。判断肩部是否着地,请参考附图3,计算肩部E点与髋部C点的连线与地面水平线的夹角角度,如果角度小于项目设置的阈值,则认为人员肩部着地,动作规范,记为一次仰卧;判断手肘是否触及膝盖,请参考附图4,计算手肘D点与膝盖B点之间的距离,如果该距离小于项目设置的阈值,则认为人员手肘触及膝盖,记为一次起坐。其他状态记为中间状态。
接着判断测试过程动作的规范性:手部是否未放于头部,是否未屈膝以及屈膝角度是否达到规则要求,双脚是否离地。
测试人员开始后,计算手部点和头部点之间的距离,如果距离大于项目设置的阈值,则认为人员的手部未放于头部。
测试人员开始后,计算大腿与小腿之间弯曲的角度,如果角度大于项目设置的阈值,则认为人员未屈膝。
测试人员开始后,计算脚部与髋部的连线与地面水平线的夹角角度,如果角度大于项目设置的阈值,则认为双脚离地。
若以上任一动作不规范,则此次仰卧起坐为不规范动作,不计数。
步骤S107,通知测试人员测试结果:测试人员完成仰卧起坐测试,分析完仰卧起坐视频,计算出仰卧起坐成绩后,通过语音、视频、灯光等方式通知测试人员该次仰卧起坐测试结果。同时在测试过程中通知测试人员其每一个动作是否规范以及当前有效计数。
本实施例不对仰卧起坐测试使用的摄像头类型和型号做限定,优选的,为普通单目摄像头,在未作特别申明的情况下,具体的摄像头类型和型号对本实施例的技术方案不构成限制,应当理解为便于本领域技术人员理解技术方案而举的示例。
本实施例不对方法中的测试模式做限定,优选的,设置训练模式和测试模式,训练模式不需要识别测试人员身份,只需要测试人员进入测试区域就可以开始测试;测试模式需要测试人员进入测试区域并识别其身份信息后才能开始测试,在未作特别申明的情况下,具体的测试模式对本实施例的技术方案不构成限制,应当理解为便于本领域技术人员理解技术方案而举的示例。
本实施例不对身份识别方式做限定,优选的,使用人脸识别方式,也可以使用虹膜识别、掌纹识别、指纹识别、声纹识别、步态识别、卡号识别等方式,在未作特别申明的情况下,具体的身份识别方式对本实施例的技术方案不构成限制,应当理解为便于本领域技术人员理解技术方案而举的示例。
本实施例不对仰卧起坐动作规范性判断规则和方法做限定,在未作特别申明的情况下,具体的仰卧起坐动作规范性的判断规则和方法对本实施例的技术方案不构成限制,应当理解为便于本领域技术人员理解技术方案而举的示例。
本实施例不对仰卧起坐成绩计算方法做限定,在未作特别申明的情况下,具体的仰卧起坐成绩计算方法对本实施例的技术方案不构成限制,应当理解为便于本领域技术人员理解技术方案而举的示例。
本实施例公开了一种仰卧起坐测试的装置,请参考图2,包括:
动态设置的仰卧起坐测试区域,是在仰卧起坐测试前在地面上划分出的一个仰卧起坐测试地面区域。
摄像头,用于采集仰卧起坐测试视频。
仰卧起坐智能分析模块,使用机器视觉算法分析摄像头采集的仰卧起坐视频,识别进入仰卧起坐测试区域的测试人员,析测试人员测试过程的肢体状态,判断每一个仰卧起坐动作的规范性,计算出仰卧起坐的成绩,是对视频进行智能分析和测试逻辑处理的核心模块。优选的,仰卧起坐智能分析模块是包含智能分析软件的服务器,或者是摄像头的一部分。
测试人员身份识别模块,通过分析和提取测试人员特征识别测试人员的身份信息。优选的,通过分析和提取测试人员人脸特征识别测试人员的身份信息。
交互模块,提示测试人员当前状态,告知测试人员测试结果。优选的,为语音设备,视频设备,灯光设备。
通讯模块,将摄像头、测试人员身份识别模块、仰卧起坐智能分析模块、交互模块连接到一个通讯网络内。
仰卧起坐智能分析模块通过分析摄像头视频,识别出测试人员进入仰卧起坐测试区域,在测试模式下,测试人员身份识别模块识别出测试人员身份,在训练模式下,直接可以开始测试。摄像头采集测试过程视频,仰卧起坐智能分析模块分析测试过程视频,析测试人员测试过程的肢体状态,判断每一个仰卧起坐动作的规范性,计算出仰卧起坐的成绩,仰卧起坐智能分析模块将当前测试状态和测试结果发送给交互模块,交互模块提示测试人员当前状态,告知测试人员测试结果。
本发明实施例装置实现了自动化、标准化、智能化的仰卧起坐测试。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法及装置。本发明是参照本发明实施例的方法及装置的流程示意图和结构示意图来描述的。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.仰卧起坐测试的方法,其特征在于:1、安装摄像头,2、设置仰卧起坐测试区域,3、测试人员进入仰卧起坐测试区域,4、通知测试人员开始仰卧起坐测试,5、采集仰卧起坐测试视频,6、分析仰卧起坐测试视频计算成绩,7、通知测试人员测试结果。
2.根据权利要求1所述的仰卧起坐测试的方法,其特征在于:所述安装摄像头,是安装仰卧起坐测试视频采集摄像头。
3.根据权利要求1所述的仰卧起坐测试的方法,其特征在于:所述设置仰卧起坐测试区域,是在地面上划分出的进行仰卧起坐测试的地面区域,测试人员在所述仰卧起坐测试区域内进行测试时测试成绩有效。
4.根据权利要求1所述的仰卧起坐测试的方法,其特征在于:所述测试人员进入所述仰卧起坐测试区域,是参加仰卧起坐测试的人员进入仰卧起坐测试区域进行测试;如果当前为测试模式,需识别出测试人员的身份后才能进入测试就绪状态;如果当前为训练模式,则在识别出测试区域内已有测试人员进入后,即进入测试就绪状态。
5.根据权利要求1所述的仰卧起坐测试的方法,其特征在于:所述通知测试人员开始仰卧起坐测试,是进入测试就绪状态后,通过语音、视频、灯光等方式提示测试人员开始仰卧起坐测试。
6.根据权利要求1所述的仰卧起坐测试的方法,其特征在于:所述采集仰卧起坐测试视频,是测试人员进行仰卧起坐测试,摄像头采集仰卧起坐测试视频。
7.根据权利要求1所述的仰卧起坐测试的方法,其特征在于:所述分析仰卧起坐测试视频计算成绩,是对仰卧起坐测试视频进行图像分析计算出测试成绩。
8.根据权利要求1所述的仰卧起坐测试的方法,其特征在于:所述通知测试人员测试结果,是通过语音、视频、灯光等方式通知测试人员该次仰卧起坐测试成绩或动作符合规范情况。
9.仰卧起坐装置,其特征在于:1、摄像头,2、测试人员身份识别模块,3、仰卧起坐智能分析模块,4、交互模块,5、通讯模块;
所述摄像头,用于采集仰卧起坐测试视频;
所述测试人员身份识别模块,用于识别测试人员身份信息的;
所述仰卧起坐智能分析模块,用于分析仰卧起坐测试视频,识别进入仰卧起坐测试区域的测试人员,计算出仰卧起坐的成绩;
所述交互模块,用于提示测试人员当前状态,以及告知测试人员测试结果;
所述通讯模块,用于将摄像头、测试人员身份识别模块、仰卧起坐智能分析模块、交互模块连接到一个通讯网络内。
10.根据权利要求9所述的仰卧起坐装置,其特征在于:使用所述仰卧起坐装置进行测试时,需要设置仰卧起坐测试区域;所述仰卧起坐测试区域,是在地面上划分出的进行仰卧起坐测试的地面区域。
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