CN111310601A - 基于人脸识别的智能跑道系统、测速方法及电子设备 - Google Patents

基于人脸识别的智能跑道系统、测速方法及电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种基于人脸识别的智能跑道系统、测速方法及电子设备，该系统中，利用多个摄像装置按照一定间距布置在跑道上，通过摄像装置拍摄用户的人脸图像；利用人脸识别系统获取及识别用户的人脸图像，并将人脸图像信号存储至数据库；利用中央处理系统获取各个摄像装置的位置坐标，从而计算出待测用户的移动距离；根据待测用户的移动距离，以及，一个摄像装置拍摄的视频图像和另一个摄像装置拍摄的视频图像之间的间隔时间，计算待测用户的跑速，并将移动距离信息及跑速信息存储至数据库中；实现了跑步数据的实时观测的功能，增加了跑步时的智能体验；同时是一种“无介质”的实时观测系统，摆脱了手机或是运动手环对用户的限制。

Description

基于人脸识别的智能跑道系统、测速方法及电子设备
技术领域
本发明涉及人工智能领域，具体涉及一种基于人脸识别的智能跑道系统、测速方法及电子设备。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，健康生活的理念越发的强烈，公园里也出现越来越多的“跑者”。对于“跑者”来说，最关心的就是自己实时跑步的数据和身体状态，现有技术中的常见智能终端多为终端应用软件，结合手机重力传感器以及底层算法设计等，通过手机摇摆动作，利用手机传感器感应跑步数；或者是跑步者佩戴一个运动手环来观测跑步数据和身体指标，这都是属于“有介质”的观测方式，往往给跑步者带来一系列的不便。
无论是通过手机还是佩戴运动手环来观测跑步数据，这种方式是有一些局限性的。首先，这是一种“有介质”的观测方式，运动手环并不是人人都有，而且市面上的高精确度运动手环大都价格昂贵；其次，使用运动手环需提前下载官方应用程序，进行手环配对，配对成功后才可以对手环进行设置，跑步完成后需手动同步到手机上；再有，运动手环需要充电；最后，运动手环的腕带材质大多数都是塑料的，由于它直接与我们的皮肤接触，所以我们必须认真的选择它的制作材质，同时考虑是否会对一些材质产生过敏的问题。
综上所述，现有技术中的采用“有介质”的观测方式，使用不便，体验性不好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于人脸识别的智能跑道系统、测速方法及电子设备，待测用户不需要佩戴检测设备就可实现对跑步数据的实时观测的功能，同时实现了快速化、智能化，增加了跑步时的智能体验。
基于上述目的，第一方面，本申请提供的一种基于人脸识别的智能跑道系统，包括摄像装置、人脸识别系统、中央处理系统和数据库；
多个所述摄像装置按照一定间距布置在跑道上，所述摄像装置用于拍摄用户的人脸图像；
所述人脸识别系统用于获取及识别用户的人脸图像，并将人脸图像信号存储至数据库；
所述中央处理系统用于获取各个摄像装置的位置坐标，以计算出待测用户的移动距离；根据所述待测用户的移动距离，以及，一个摄像装置拍摄的视频图像和另一个摄像装置拍摄的视频图像之间的间隔时间，计算待测用户的跑速，并将移动距离信息及跑速信息存储至数据库。
进一步的，多个所述摄像装置按照预设距离分布在环形跑道周侧，所述数据库中预存各个摄像装置的位置坐标，所述中央处理系统根据各个摄像装置的位置坐标信息计算各个摄像头间的距离。
进一步的，所述人脸识别系统用于对人脸图像信息进行特征提取，得到人脸特征信息；并对所述人脸特征信息进行人脸识别，确定捕获到的用户对应的个人身份信息。
进一步的，所述摄像装置包括高速摄像机、定位模块以及安装在高速摄像机镜头周侧多个不同方向的碘钨灯，所述定位模块用于获取高速摄像机的位置坐标。
进一步的，还包括终端显示器，所述终端显示器与中央处理系统电连接，用于显示人脸识别信息及跑步数据信息。
进一步的，所述跑步数据信息包括跑步距离信息、跑速信息、跑步时间信息及跑步指令信息。
进一步的，所述数据库中储存的用户信息上传到云服务器进行保存。
第二方面，本申请提供了一种应用于上述任一项所述的智能跑道系统的跑步测速方法，其包括如下步骤：
利用摄像装置拍摄人脸图像；
人脸识别系统获取及识别摄像装置拍摄的人脸图像，并将人脸图像信号存储至数据库；
中央处理系统获取各个摄像装置的位置坐标，以计算出待测用户的移动距离；
根据所述待测用户的移动距离，以及，一个摄像装置拍摄的视频图像和另一个摄像装置拍摄的视频图像之间的间隔时间，计算待测用户的跑速；
将移动距离信息及跑速信息存储至数据库。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，所述电子设备包括：壳体、处理器、存储器、电路板和电源电路，其中，电路板安置在壳体围成的空间内部，处理器和存储器设置在电路板上；电源电路，用于为上述电子设备的各个电路或器件供电；存储器用于存储可执行程序代码；处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，用于执行前述的测速方法。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前述的测速方法。
本发明提供的基于人脸识别的智能跑道系统、测速方法、电子设备及存储介质，具有的技术效果有：
利用多个摄像装置按照一定间距布置在跑道上，通过摄像装置拍摄用户的人脸图像；利用人脸识别系统获取及识别用户的人脸图像，并将人脸图像信号存储至数据库；利用中央处理系统获取各个摄像装置的位置坐标，从而计算出待测用户的移动距离；根据待测用户的移动距离，以及，一个摄像装置拍摄的视频图像和另一个摄像装置拍摄的视频图像之间的间隔时间，计算待测用户的跑速，并将移动距离信息及跑速信息存储至数据库中，
本申请技术方案利用图像处理技术及计算机技术实现了智能跑道上跑步数据的实时观测功能，并实现了快速化、智能化，增加了跑步时的智能体验；同时是一种“无介质”的实时观测系统，摆脱了手机或是运动手环对用户的限制；并且跑步数据可以上传到数据库进行保存，方便用户了解和对比历史跑步数据，使跑者获得更好的体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的基于人脸识别的智能跑道系统的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的人脸图像的相似度匹配方法的示意图；
图3为本申请实施例提供的基于人脸识别的智能跑道系统的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的摄像装置的结构示意图。
图标：1-摄像装置；11-高速摄像机；12-定位模块；13-碘钨灯；14-支架；15-外壳；2-跑道。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1示出了本申请实施例提供的基于人脸识别的智能跑道系统的流程示意图；图2示出了本申请实施例提供的人脸图像的相似度匹配方法的示意图；
参照图1，本申请提供的一种基于人脸识别的智能跑道系统，包括摄像装置、人脸识别系统、中央处理系统和数据库；其中，摄像装置、人脸识别系统、数据库分别与中央处理系统电连接。
具体的：
多个摄像装置按照一定间距布置在跑道上，参照图3，示出了智能跑道系统的结构示意图；例如，在400米跑道上，可以自起点开始，每间隔50米放置一个摄像摄像装置，按照该布置方式，整个跑道上各个摄像装置的布置距离分为：0米、50米、100米、150米、200米、250米、300米和350米，当然，还可以根据实际使用情况对摄像对的布置方式进行调整，例如，间距设置为100米等等，摄像装置的作用是拍摄待测用户的人脸图像；
人脸识别系统用于获取及识别各个摄像装置拍摄的用户人脸图像，并将人脸图像信号存储至数据库；
中央处理系统用于获取各个摄像装置的位置坐标，从而根据位置坐标计算出各个摄像装置之间的距离，进而获得待测用户的移动距离；中央处理系统还能够根据待测用户的移动距离，以及，调取一个摄像装置拍摄的视频图像和另一个摄像装置拍摄的视频图像之间的间隔时间，计算待测用户的跑速，并将移动距离信息及跑速信息存储至数据库。
中央处理模块在计算两个视频图像拍摄的间隔时间之前，需要调取用户的人脸图像，并对人脸图像相似度进行匹配，以确定为同一待测用户；进而保障用户跑步信息的准确性。
下面说明人脸图像的相似度匹配方法：
参照图2所示：
首先，根据预先采集的用户人脸图像建立该用户人脸各区域特征数据的人脸特征数据库，其中，人脸特征数据库内每一人脸的各区域特征数据被设置成相应人脸模板，每一人脸模板数据包含有人脸区域特征数据，例如人脸模板的长度、前额的特征数据，双眼间距的特征数据、鼻部的特征数据、嘴部的特征数据等相应的特征数据；
对其他摄像机拍摄的照片进行人脸定位，即识别出照片中的人脸部分；
然后对待识别的人脸进行分区，其分区方式与前述预处理的用户人脸图像分区方式相同，即人脸模板的长度、前额的特征数据，双眼间距的特征数据、鼻部的特征数据、嘴部的特征数据等相应的特征数据；
提取经分区后的人脸各区域的特征数据，将提取的特征数据予以封装形成人脸模板，该人脸模板与数据库内的人脸模板结构相同；
根据所设定的上述比对区域将相应的特征数据与人脸特征数据库内的对应数据进行比对，并计算出待识别的人脸与人脸特征数据库内的各人脸的相似度，根据所计算出的相似度在人脸特征数据库内找出与待识别的人脸最为相似的人脸；
根据相似人脸的照片拍摄时间，以及所拍摄相机的位置坐标，计算出待测用户的移动距离及跑速。
优选地，多个摄像装置按照预设距离分布在环形跑道周侧，以便于对用户人脸进行拍照，各个摄像装置的位置坐标按照预设值可以直接存储至数据库中，以方便中央处理系统根据各个摄像装置的位置坐标信息计算各个摄像头间的距离。
优选地，人脸识别系统用于对人脸图像信息进行特征提取，得到人脸特征信息；并对人脸特征信息进行人脸识别，同时，通过数据库提取已存储的人脸特征信息，通过对两个人脸特征信息进行对比，确定捕获到的用户对应的个人身份信息，当个人身份信息得到认证通过后，方可进行待测用户的跑步数据监测以及后续的个人信息建档。
参照图4，示出了为摄像装置1的结构示意图；优选地，摄像装置1包括高速摄像机11、定位模块12以及安装在高速摄像机镜头周侧多个不同方向的碘钨灯13；高速摄像机通过支架14安装在跑道2地面上，定位模块12安装在支架14上或者摄像机的外壳15上，利用定位模块12来获取高速摄像机11的位置坐标，并将高速摄像机11的位置坐标信息传输至中央处理系统。前述的定位模块12可以选择GPS模块或北斗定位模块。
此外，本申请提供的智能跑道系统还包括终端显示器，终端显示器与中央处理系统电连接，用于显示人脸识别信息、跑步数据信息、时间信息及广告信息等，应用时，终端显示器安装在跑道起点的位置，方便待测用户查看相应的信息；可选地，也可以在终端显示器上设置摄像头，方便用户进行人脸识别认证。
优选地，上述的跑步数据信息包括但不限于跑步距离信息、跑速信息、跑步时间信息及跑步指令信息，需要说明的是，当待测用户在初始位置进行人脸识别成功后，中央处理系统输出时间控制指令至终端显示器，利用显示器显示时间倒计时，以传达给用户跑步指定。
优选地，数据库中储存的用户信息及对应用户的跑步数据还可以上传到云服务器进行保存，用户可以通过点击终端显示器上设置的数据查看模块发送指令至中央处理系统，中央处理系统调取云服务中的对应用户的跑步数据并显示在终端显示器上，进而方便跑步者了解和对比历史健身跑步数据。
本申请提供的基于人脸识别的智能跑道系统，利用多个摄像装置按照一定间距布置在跑道上，通过摄像装置拍摄用户的人脸图像；利用人脸识别系统获取及识别用户的人脸图像，并将人脸图像信号存储至数据库；利用中央处理系统获取各个摄像装置的位置坐标，从而计算出待测用户的移动距离；根据待测用户的移动距离，以及，一个摄像装置拍摄的视频图像和另一个摄像装置拍摄的视频图像之间的间隔时间，计算待测用户的跑速，并将移动距离信息及跑速信息存储至数据库中，本申请技术方案利用图像处理技术及计算机技术实现了智能跑道上跑步数据的实时观测的功能，并实现了快速化、智能化，增加了跑步时的智能体验；同时是一种“无介质”的实时观测系统，摆脱了手机或是运动手环对用户的限制；并且跑步数据可以上传到数据库进行保存，方便用户了解和对比历史跑步数据。
本申请还提供了一种应用于上述的智能跑道系统的跑步测速方法，其包括如下步骤：
步骤S1.利用各个摄像装置拍摄人脸图像；
步骤S2.人脸识别系统获取及识别摄像装置拍摄的人脸图像，并将人脸图像信号存储至数据库；其中，位于初始位置的摄像装置拍摄的人脸图像作为用户基础人脸图像建立该用户人脸各区域特征数据的人脸特征数据库，以便于与后续其他摄像机拍摄的人脸图像进行相似度对比；
步骤S3.中央处理系统获取各个摄像装置的位置坐标，计算出待测用户的移动距离；
步骤S4.根据待测用户的移动距离，以及，一个摄像装置拍摄的视频图像和另一个摄像装置拍摄的视频图像之间的间隔时间，计算待测用户的跑速；
步骤S5.将移动距离信息及跑速信息存储至数据库。
一个优选实施方案中，例如，在跑道上每隔50米安放一个摄像装置，当用户的跑步路程在100米，那么，初始位置的摄像装置、第50米处的摄像装置和第100米处的摄像装置分别对用户人脸进行拍照；中央处理系统根据第50米处摄像机拍摄的人脸图像时间，可以计算出用户在50米处的跑速，同样地，根据第100米处摄像机拍摄的人脸图像时间，可以计算出用户在50米处的跑速。
此外，本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包括：壳体、处理器、存储器、电路板和电源电路，其中，电路板安置在壳体围成的空间内部，处理器和存储器设置在电路板上；电源电路，用于为上述电子设备的各个电路或器件供电；存储器用于存储可执行程序代码；处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，用于执行前述的测速方法。
处理器对上述步骤的具体执行过程以及处理器42通过运行可执行程序代码来进一步执行的步骤，可以参见本申请图1-2所示实施例的描述，在此不再赘述。
该电子设备以多种形式存在，包括但不限于：
(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括：智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(2)移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括：PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。
(3)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括：音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(5)服务器：提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。
(5)其他具有数据交互功能的电子设备。
此外，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前述的测速方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种基于人脸识别的智能跑道系统，其特征在于，包括摄像装置、人脸识别系统、中央处理系统和数据库；
多个所述摄像装置按照一定间距布置在跑道上，所述摄像装置用于拍摄用户的人脸图像；
所述人脸识别系统用于获取及识别用户的人脸图像，并将人脸图像信号存储至数据库；
所述中央处理系统用于获取各个摄像装置的位置坐标，以计算出待测用户的移动距离；根据所述待测用户的移动距离，以及，一个摄像装置拍摄的视频图像和另一个摄像装置拍摄的视频图像之间的间隔时间，计算待测用户的跑速，并将移动距离信息及跑速信息存储至数据库。
2.根据权利要求1所述的基于人脸识别的智能跑道系统，其特征在于，多个所述摄像装置按照预设距离分布在环形跑道周侧，所述数据库中预存各个摄像装置的位置坐标，所述中央处理系统根据各个摄像装置的位置坐标信息计算各个摄像头间的距离。
3.根据权利要求1所述的基于人脸识别的智能跑道系统，其特征在于，所述人脸识别系统用于对人脸图像信息进行特征提取，得到人脸特征信息；并对所述人脸特征信息进行人脸识别，确定捕获到的用户对应的个人身份信息。
4.根据权利要求1所述的基于人脸识别的智能跑道系统，其特征在于，所述摄像装置包括高速摄像机、定位模块以及安装在高速摄像机镜头周侧多个不同方向的碘钨灯，所述定位模块用于获取高速摄像机的位置坐标。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于人脸识别的智能跑道系统，其特征在于，还包括终端显示器，所述终端显示器与中央处理系统电连接，用于显示人脸识别信息及跑步数据信息。
6.根据权利要求5所述的基于人脸识别的智能跑道系统，其特征在于，所述跑步数据信息包括跑步距离信息、跑速信息、跑步时间信息及跑步指令信息。
7.根据权利要求1所述的基于人脸识别的智能跑道系统，其特征在于，所述数据库中储存的用户信息上传到云服务器进行保存。
8.一种应用于权利要求1-7中任一项所述的智能跑道系统的跑步测速方法，其特征在于，包括如下步骤：
利用摄像装置拍摄人脸图像；
人脸识别系统用于获取及识别摄像装置拍摄的人脸图像，并将人脸图像信号存储至数据库；
中央处理系统获取各个摄像装置的位置坐标，以计算出待测用户的移动距离；
根据所述待测用户的移动距离，以及，一个摄像装置拍摄的视频图像和另一个摄像装置拍摄的视频图像之间的间隔时间，计算待测用户的跑速；
将移动距离信息及跑速信息存储至数据库。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：壳体、处理器、存储器、电路板和电源电路，其中，电路板安置在壳体围成的空间内部，处理器和存储器设置在电路板上；电源电路，用于为上述电子设备的各个电路或器件供电；存储器用于存储可执行程序代码；处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，用于执行前述权利要求8所述的测速方法。
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