CN111214212A - 一种人体平衡性检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种人体平衡性检测方法及系统，包括步骤：选择一测试环境；将拍摄装置放置于测试环境内，拍摄装置记录测试者保持平衡性测试动作的全过程，得到平衡性测试数据；对平衡性数据进行后续处理，得到平衡性分析结果，本发明的人体平衡性检测方法步骤简单，原理易懂，为人体平衡性的测量和检测提供了技术支持，单人即可检测出人体平衡性，有利于测试者检测出平衡性并依据平衡性做出后续的平衡性训练。

Description

一种人体平衡性检测方法和系统

技术领域

本发明涉及检测设备领域，尤其涉及一种人体平衡性检测方法和系统。

背景技术

随着科学技术的发展，现有的一些设备如体测仪、智能体测镜以及体感游戏设备，它们都可以通过深度摄像机获取人体的3D特征，根据摄像头提供的深度数据，从而可以识别人体的各种姿态，甚至可以构建出人体的三维模型。

平衡能力是确保人类保持稳定的站立、行走,以及完成复杂动作的基本能力,完善平衡性测试流程对大众健身及竞技体育运动具有重大的指导意义，在一百多年的时间中,人们已经制定出了多种适用于不同条件下的测试人体平衡性的方法。

但是，目前关于人体平衡性测试的研究还比较少，市面上专门关于测试人体平衡性的设备不多，并且当前设备测量也不标准，且设备昂贵，体型较大，很不方便，更多的时候是人工测试，人工测试的人体平衡性的准确度可信度不够高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种人体平衡性检测方法及系统，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种人体平衡性检测方法，包括步骤

S100、选择一测试环境；

S200、将拍摄装置放置于所述测试环境内；

S300、所述拍摄装置记录测试者保持所述平衡性测试动作的全过程，得到平衡性测试数据；

S400、对所述平衡性数据进行后续处理，得到平衡性分析结果。

优选地，所述拍摄装置为深度摄像机，所述平衡性测试动作为闭眼单腿独立动作。

优选地，还包括通过深度摄像机捕捉所述测试者的人体深度信息，并去除地面深度信息和墙壁深度信息。

优选地，在所述人体深度信息中定位参考线，所述参考线包括所述人体深度信息中的手臂轴线、第一大腿轴线和第二大腿轴线，平衡性检测过程中所述手臂轴线与地面平行、所述第一大腿轴线与地面平行、所述第二大腿轴线与地面相交。

优选地，所述手臂轴线晃动幅度超过预设幅度时，结束平衡性检测；

所述第一大腿轴线晃动幅度超过预设幅度时，结束平衡性检测。

优选地，还包括检测所述测试者的睁眼和闭眼状态，在平衡性检测过程中，所述测试者保持闭眼状态，所述测试者从闭眼状态转换为睁眼状态时，结束平衡性检测。

优选地，所述平衡性测试数据包括通过拍摄装置检测每一帧测试者每个动作的保持时间、重心的空间坐标位置、膝盖的空间坐标位置、手臂的空间坐标位置、人体出现的位置，依据所述平衡性测试数据计算得到所述测试者的重心晃动频率和幅度、膝盖晃动频率和幅度、手臂晃动频率和幅度以及保持所述所述平衡性测试动作的时间。

优选地，步骤S400中，所述后续处理包括

依据所述平衡性测试数据计算所述测试者的平衡性得分；

依据所述重心和所述膝盖的空间坐标位置画出膝盖和重心晃动幅度图；

依据测试者身体部位出现的位置及出现次数作出人体热力图；

依据所述人体热力图综合分析所述测试者的平衡性。

另外，本发明还提供了一种人体平衡性检测系统，用于上述任意一项所述的人体平衡性检测方法，包括

至少一所述拍摄装置；

一判断装置，与所述拍摄装置连接；

一语音提醒装置，与所述判断装置连接，所述语音提醒装置于所述判断装置判定所述平衡性测试动作不标准时发出调整姿势或停止动作的语音提示；

一分析处理器，与所述拍摄装置连接，用于处理所述平衡性测试数据；

一显示屏，与分析处理器连接，用于展示所述平衡性分析结果。

有益效果：本发明的平衡性检测方法步骤简单，先选择并确定合适的检测环境，减小环境对拍摄和记录画面的影响，然后再通过拍摄装置对测试者的平衡性测试动作进行记录，得到平衡性测试数据，并对测平衡性测试数据进行后续处理，得到平衡性的分析结果，为人体平衡性的测量和检测提供了技术支持，单人和检测设备配合即可检测出人体平衡性，本发明的平衡性检测可信度和准确度大于人工的平衡性检测，有利于测试者检测出平衡性并依据平衡性做出后续的平衡性训练。

附图说明

图1为本发明的人体平衡性检测方法的步骤图；

图2为本发明的人体平衡性检测系统的结构连接框图。

图中：1-拍摄装置；2-判断装置；3-语音提醒装置；4-分析处理器；5-显示屏。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，本发明提供了一种人体平衡性检测方法，包括步骤

S100、选择环境因素达到标准的环境作为测试环境；避免不好的拍摄环境影响后续对测试者平衡性测试动作的记录，保证记录的准确性和清晰性，从而保证平衡性分析结果的可靠性和准确度。

S200、将拍摄装置放置于测试环境内，测试者站立于拍摄装置的拍摄视野内；拍摄装置至少可以拍摄到测试者的头部、双臂和双腿以及脚掌部与地面接触的地方，可记录测试者的腿部是否离开地面。

S300、测试者做出平衡性测试动作，拍摄装置记录测试者保持平衡性测试动作的全过程，得到平衡性测试数据；

S400、对平衡性数据进行后续处理，得到平衡性分析结果。

本发明的优点在于：

本发明的平衡性检测方法步骤简单，先选择并确定合适的检测环境，减小环境对拍摄和记录画面的影响，然后再通过拍摄装置对测试者的平衡性测试动作进行记录，得到平衡性测试数据，并对测平衡性测试数据进行后续处理，得到平衡性的分析结果，为人体平衡性的测量和检测提供了技术支持，单人和检测设备配合即可检测出人体平衡性，有利于测试者检测出平衡性并依据平衡性做出后续的平衡性训练。

作为本发明一种优选的实施方式，环境因素可由深度摄像机自主检测出来，反馈在显示屏上。环境因素包括地面平整度、地面反光度、拍摄装置与墙面之间距离、光照强度和光照方向、拍摄场景内是否有障碍物、吸光或反光物体、光照强度及光照方向等因素，这些因素均可能影响人体深度的检测，由于光线会影响拍摄装置的拍摄质量，因此会影响平衡性测试动作记录的准确性。只有上述环境因素达到预设标准时，如地面平整度达到一个数值、地面反光度不超过一定数值、光照强度值为合适值、无障碍物或吸光反光物体，确保测试能够顺利进行以及保证测试的准确度。

作为本发明一种优选的实施方式，拍摄装置为深度摄像机，平衡性测试动作为闭眼单腿独立动作。闭眼单腿独立动作的标准姿势为：

双手抬高，使双手轴线与地面平行；左腿抬高，使大腿轴线与地面平行，保持单腿独立姿势；闭眼。

作为本发明一种优选的实施方式，还包括通过深度摄像机捕捉测试者的人体深度信息，并去除地面深度信息和墙壁深度信息。由于拍摄视野范围内，会拍摄到测试者单腿与地面接触的地方以及视野尽头墙壁，因此深度摄像机会记录地面和墙壁的深度信息，这样会对人体深度信息的计算和数据提取造成干扰，因此需要提前将地面的深度信息及墙壁的深度信息剔除，只保留人体的深度信息，便于后续平衡性数据的提取，使平衡性数据不掺杂非人体信息，提高平衡性分析结果的准确性。

作为本发明一种优选的实施方式，在人体深度信息中定位参考线，参考线包括人体深度信息中的手臂轴线、第一大腿轴线和第二大腿轴线，平衡性检测过程中手臂轴线与地面平行、第一大腿轴线与地面平行、第二大腿轴线与地面相交。定义参考线，可有效计算出测试者身体部位的姿势，从而判断测试者的当前平衡性测试动作的姿势是否标准。

作为本发明一种优选的实施方式，测试者的手臂轴线晃动幅度超过规定范围时，结束平衡性检测；

第一大腿轴线晃动幅度超过规定范围时，结束平衡性检测。测试者的手臂或左腿晃动幅度超过预设的晃动幅度阈值时，表示测试者已不能保持平衡性测试动作的标准姿势，因此此时应结束此场测试，并计算此场平衡性测试的结果。

作为本发明一种优选的实施方式，还包括检测测试者的睁眼和闭眼状态，在平衡性检测过程中，可通过彩色摄像头或3D人脸识别摄像头来识别人脸，并定位人脸的眼部，从而检测睁眼或闭眼状态。测试者保持闭眼状态，测试者从闭眼状态转换为睁眼状态时，结束平衡性检测。

另外，保持平衡性测试动作达到预设的持续时间时，也结束平衡性检测，使测试者得以休息。当测试者的支撑腿移动或膝盖的晃动幅度超过预设幅度时，结束平衡性检测。

作为本发明一种优选的实施方式，平衡性测试数据包括通过拍摄装置检测每一帧测试者每个动作的保持时间、重心的空间坐标位置、膝盖的空间坐标位置、手臂的空间坐标位置、人体出现的位置，依据平衡性测试数据计算得到测试者的重心晃动频率和幅度、膝盖晃动频率和幅度、手臂晃动频率和幅度以及保持平衡性测试动作的时间。

作为本发明一种优选的实施方式，后续处理包括

依据平衡性测试数据计算平衡性测试动作的全过程中每一时刻的测试者的平衡性得分；可根据测试者重心、膝盖和手臂的晃动幅度及平衡性测试动作的持续时间来综合评分，得到平衡性得分。

依据重心和膝盖的空间坐标位置画出膝盖和重心晃动幅度图，整个测试过程中的晃动幅度图应为一个幅度不超过一定范围的曲线图；

依据测试者身体部位出现的位置及出现次数作出人体热力图，可观察出测试者身体部位最频繁出现的位置，以判断测试者的平衡性类型；另外，可在人体热力图中加入该时刻和相应身体部位的深度信息，使人体热力图具有立体效果，从而使人体热力图更加直观，更有利于平衡性的分析。

依据人体热力图综合分析测试者的平衡性。

另外，如图2所示，本发明还提供一种人体平衡性检测系统，用于上述任意一项的人体平衡性检测方法，包括

至少一拍摄装置1；

一判断装置2，与拍摄装置1连接；

一语音提醒装置3，与判断装置2连接，语音提醒装置3于判断装置2判定平衡性测试动作不标准时发出调整姿势或停止动作语音的提示；

在测试者准备测试阶段内，通过判断装置2判断测试者的平衡性测试动作的姿势是否标准，若不标准，则通过语音提醒装置3提醒测试者调整动作，直到平衡性测试动作的姿势达到预设标准，此时判断装置2再判断测试者的眼睛是处于睁眼还是闭眼状态，若处于睁眼状态，则语音提醒装置3立即提醒测试者在保持标准平衡性测试动作的姿势，并闭上眼睛，开始记录平衡性数据；

在记录平衡测试动作过程中，判断装置2时刻观察并判断测试者的平衡性测试动作的姿势是否标准，此时若测试者的身体部位如手臂或腿部晃动幅度过大、或眼睛睁开，此时都判定为姿势不标准，便发出停止信号，通过语音提醒装置3发出停止动作的信号，使测试者得以休息。并且，判定装置2向拍摄装置1发送一暂停拍摄信号，暂停平衡性测试动作的记录操作。保存并将完整的平衡性操作记录上传至分析处理器4，以便后续的平衡性分析。

一分析处理器4，与拍摄装置2连接，用于处理平衡性测试数据；

一显示屏5，与分析处理器4连接，用于展示平衡性分析结果。

优选地是，本发明的人体平衡性检测系统结构组成简单，控制原理简单，通过拍摄装置拍摄记录平衡性测试动作的全过程，再通过分析处理器对拍摄记录进行分析，以得出平衡性分析结果，并于显示屏上展示出来，平衡性数据的处理和分析结果的展示均由智能设备来完成，平衡性的分析结果更加可靠，更加直观。并且设置分析判断装置和语音提醒装置的组合，便于时刻判断测试者的平衡性测试动作是否标准，并给予相应的调整动作或结束动作的提醒，有利于单人环境下的平衡性测试，测试更标准，平衡性测试更可靠，平衡性分析结果准确度大大高于人工平衡性测试。

作为一种可补充的实施方式，可将判断装置2、语音提醒装置3、分析处理器4和显示屏5综合到一个计算机内，显示屏5可为触控显示屏，这样可通过触控触控显示屏的上的按键来对平衡性测试数据进行相应处理，从而提高处理效率，提高得出平衡性分析结果的速度。

可补充的是，本发明的人体平衡性检测方法及系统可应用于多个领域，如健身领域，在健身前对客户进行平衡性检测，以制定更适合客户的健身方案，克服客户的身体或平衡性缺陷，使健身塑形效果更佳，增强身体素质。可用于医疗领域，可及时发现老弱病残人群的平衡性缺陷或身体部位的缺陷，进行专门的针对性训练，及早克服或减轻平衡性缺陷。也可用于家庭使用，成本低，随时测量，便于每天锻炼，提高身体素质。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种人体平衡性检测方法，其特征在于，包括步骤

S100、选择一测试环境；

S200、将拍摄装置放置于所述测试环境内；

S300、所述拍摄装置记录测试者保持平衡性测试动作的全过程，得到平衡性测试数据；

S400、对所述平衡性数据进行后续处理，得到平衡性分析结果。

2.根据权利要求1所述的一种人体平衡性检测方法，其特征在于，所述拍摄装置为深度摄像机，所述平衡性测试动作为闭眼单腿独立动作。

3.根据权利要求2所述的一种人体平衡性检测方法，其特征在于，还包括通过深度摄像机捕捉所述测试者的人体深度信息，并去除地面深度信息和墙壁深度信息。

4.根据权利要求3所述的一种人体平衡性检测方法，其特征在于，在所述人体深度信息中定位参考线，所述参考线包括所述人体深度信息中的手臂轴线、第一大腿轴线和第二大腿轴线，平衡性检测过程中所述手臂轴线与地面平行、所述第一大腿轴线与地面平行、所述第二大腿轴线与地面相交。

5.根据权利要求4所述的一种人体平衡性检测方法，其特征在于，所述手臂轴线晃动幅度超过预设幅度时，结束平衡性检测；

所述第一大腿轴线晃动幅度超过预设幅度时，结束平衡性检测。

6.根据权利要求1所述的一种人体平衡性检测方法，其特征在于，还包括检测所述测试者的睁眼和闭眼状态，在平衡性检测过程中，所述测试者保持闭眼状态，所述测试者从闭眼状态转换为睁眼状态时，结束平衡性检测。

7.根据权利要求1所述的一种人体平衡性检测方法，其特征在于，所述平衡性测试数据包括通过拍摄装置检测每一帧测试者每个动作的保持时间、重心的空间坐标位置、膝盖的空间坐标位置、手臂的空间坐标位置、人体出现的位置，依据所述平衡性测试数据计算得到所述测试者的重心晃动频率和幅度、膝盖晃动频率和幅度、手臂晃动频率和幅度以及保持所述所述平衡性测试动作的时间。

8.根据权利要求7所述的一种人体平衡性检测方法，其特征在于，步骤S400中，所述后续处理包括

依据所述平衡性测试数据计算所述测试者的平衡性得分；

依据所述重心和所述膝盖的空间坐标位置画出膝盖和重心晃动幅度图；

依据测试者身体部位出现的位置及出现次数作出人体热力图；

依据所述人体热力图综合分析所述测试者的平衡性。

9.一种人体平衡性检测系统，其特征在于，用于权利要求1-8任意一项所述的人体平衡性检测方法，包括

至少一所述拍摄装置；

一判断装置，与所述拍摄装置连接；

一语音提醒装置，与所述判断装置连接，所述语音提醒装置于所述判断装置判定所述平衡性测试动作不标准时发出调整姿势或停止动作的语音提示；

一分析处理器，与所述拍摄装置连接，用于处理所述平衡性测试数据；

一显示屏，与分析处理器连接，用于展示所述平衡性分析结果。

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