CN113656462B - 一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统，包括：环境监测终端用于采集体育公园内的环境监测数据，并将采集到的环境监测数据传输到边缘计算终端；记录点终端用于采集用户跑步记录信息，采集到的用户跑步记录信息传输到边缘计算终端；边缘计算终端用于根据接收到的环境监测数据分析当前体育公园内的环境状况，将环境状况分析结果传输到记录点终端；以及用于根据接收到的用户跑步记录信息完成用户跑步统计信息的更新，将更新的用户跑步统计信息传输到记录点终端；记录点终端还用于显示环境状况分析结果和用户跑步统计信息。本发明有助于提高了体育公园建设的智能化水平。

Description

一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，特别是一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统。

背景技术

目前，随着智慧城市的发展，越来越多的体育公园在城市中建成，体育公园大多建设有专门供市民跑步的跑道，为广大市民提供跑步锻炼健身的场所，有助于提高城市综合健康水平。但是目前大多体育公园中仅仅是通过铺设跑道为市民提供跑步的场所，智能化水平不高，不能满足智慧城市建设的需要。

发明内容

针对上述体育公园中配套设施建设智能化水平不高的技术问题，本发明旨在提供一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

本发明示出一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统，包括设置在体育公园跑道上的记录点终端、分布设置在体育公园内的环境监测终端和边缘计算终端；其中，

环境监测终端用于采集体育公园内的环境监测数据，并将采集到的环境监测数据传输到边缘计算终端；

记录点终端用于采集用户跑步记录信息，采集到的用户跑步记录信息传输到边缘计算终端；

边缘计算终端用于根据接收到的环境监测数据分析当前体育公园内的环境状况，将环境状况分析结果传输到记录点终端；

以及用于根据接收到的用户跑步记录信息完成用户跑步统计信息的更新，将更新的用户跑步统计信息传输到记录点终端；

记录点终端还用于显示环境状况分析结果和用户跑步统计信息。

一种实施方式中，该系统还包括云平台；

边缘计算终端还用于将环境状况分析结果和用户跑步统计信息上传至云平台；

云平台用于根据获取的环境状况分析结果对体育公园的环境状况进行管理，以及用于根据接收到的用户跑步统计信息对用户的个人运动状况进行管理。

一种实施方式中，环境监测终端包括温度传感器、湿度传感器、噪声分贝传感器、紫外强度传感器；其中温度传感器用于采集温度数据、湿度传感器用于采集湿度数据、噪声分贝传感器用于采集噪声分贝数据，紫外强度传感器用于采集紫外线强度数据。

一种实施方式中，每个环境监测终端可以作为一个传感器节点，传感器节点之间组成无线传感器网络，传感器节点通过无线传感器网络将采集到的环境监测数据传输到边缘计算终端。

一种实施方式中，记录点终端包括录入模块、感知打卡模块、通信模块和对应连接的显示终端；

录入模块用于在用户开始跑步时录入初始用户信息；

感知打卡模块用于在用户跑步过程中，感知经过记录点终端的用户的感知用户信息；

通信模块用于将初始用户信息和/或感知用户信息传输到边缘计算终端，以及用于接收由边缘计算终端传输的环境状况分析结果和/或用户跑步统计信息；

显示终端用于显示环境状况分析结果和/或用户跑步统计信息；

边缘计算终端根据接收到的初始用户信息完成用户登记；并根据接收到的感知用户信息判断其是否与已登记用户相匹配，当感知用户信息与已登记用户相匹配时，根据感知用户信息更新该用户的用户跑步统计信息，并将更新的用户跑步统计信息回传至对应的记录点终端。

一种实施方式中，录入模块包括感应卡录入单元；感知打卡模块包括芯片感应单元；其中，

感应卡录入单元用于读取并录入智能芯片信息，将智能芯片ID信息与用户身份信息进行绑定作为初始用户信息；

芯片感应单元用于通过近场感应技术或RFID技术感知经过记录点终端的智能芯片信息作为感知用户信息。

一种实施方式中，录入模块包括人脸录入单元；感知打卡模块包括图像采集单元；其中，

人脸录入单元用于采集用户人脸图像，将采集到的用户人脸图像与用户身份信息进行绑定作为初始用户信息；

图像采集单元用于采集经过记录点终端的人脸图像作为感知用户信息。

一种实施方式中，边缘计算终端包括登记模块、图像处理模块和第一更新模块；

登记模块用于根据接收到的初始用户信息进行登记，将用户人脸图像与用户身份信息进行绑定，并初始化该用户对应的用户跑步统计信息；包括记录用户开始跑步的时间和录入初始用户信息的记录点终端位置信息；

图像处理模块用于对接收到的感知用户信息中的人脸图像进行处理，根据接收到的人脸图像与当前已登记的用户对应的初始人脸图像信息进行匹配识别，识别该人脸图像对应的用户身份信息，获取该感知用户信息与已登记用户的对应关系；

第一更新模块用于根据接收到的感知用户信息中的时间信息和位置信息对对应已登记用户的用户跑步统计信息进行更新；包括根感知用户信息中的时间信息和位置信息与当前用户跑步统计信息中记录的时间信息和位置信息计算由上一次更新时刻后用户的跑步距离和跑步时间，并与上次一更新时刻记录的已跑步时间和跑步距离进行累加，得到当前的用户跑步统计信息。

一种实施方式中，边缘计算终端还包括通信模块；

通信模块用于将更新的用户跑步统计信息传输到相应的记录点终端。

本发明的有益效果为：

本发明沿体育公园跑道设置多个记录点终端，通过记录点终端记录用户在跑道上跑步的信息，并通过边缘计算终端对获取的信息进行统计和更新用户跑步统计信息，将用户跑步统计信息回传至对应的记录点终端进行显示，使得用户在跑步的过程中，能够记录用户的跑步数据并通过记录点终端进行显示，有助于用户在跑步过程中能够及时了解自身的跑步状况，及时作出运动调整或者对自身的运动情况进行管理。

同时通过在体育公园内分布设置环境监测终端，能够实时监测体育公园范围内的环境状况，通过边缘计算终端统计分析得到环境状况分析结果后发送至各个记录点终端进行显示，使得用户能够通过记录点终端了解当前体育公园内的环境状况，并根据环境状况调整自身的训练计划。

本发明智慧体育公园数据分析系统，有助于用户在体育公园进行跑步运动的过程中，能够及时了解自身跑步状况以及环境状况，及时作出运动计划的调整，提高了体育公园建设的智能化水平。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统的示例性实施例框架结构图；

图2为本发明图1实施例中记录点终端的示例性实施例框架结构图；

图3为本发明图1实施例中边缘计算终端的示例性实施例框架结构图。

附图标记：

记录点终端1、环境监测终端2、边缘计算终端3、云平台4、录入模块10、感知打卡模块11、通信模块12、显示终端13、登记模块31、图像处理模块32、第一更新模块33、通信模块34、环境分析模块35

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1实施例所示一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统，包括设置在体育公园跑道上的记录点终端1、分布设置在体育公园内的环境监测终端2和边缘计算终端3；其中，

环境监测终端2用于采集体育公园内的环境监测数据，并将采集到的环境监测数据传输到边缘计算终端3；

记录点终端1用于采集用户跑步记录信息，采集到的用户跑步记录信息传输到边缘计算终端3；

边缘计算终端3用于根据接收到的环境监测数据分析当前体育公园内的环境状况，将环境状况分析结果传输到记录点终端1；

以及用于根据接收到的用户跑步记录信息完成用户跑步统计信息的更新，将更新的用户跑步统计信息传输到记录点终端1；

记录点终端1还用于显示环境状况分析结果和用户跑步统计信息。

本发明上述实施方式，沿体育公园跑道设置多个记录点终端1，通过记录点终端1记录用户在跑道上跑步的信息，并通过边缘计算终端3对获取的信息进行统计和更新用户跑步统计信息，将用户跑步统计信息回传至对应的记录点终端1进行显示，使得用户在跑步的过程中，能够记录用户的跑步数据(例如是时间、距离、配速等)并通过记录点终端1进行显示，有助于用户在跑步过程中能够及时了解自身的跑步状况，及时作出运动调整或者对自身的运动情况进行管理。

同时通过在体育公园内分布设置环境监测终端2，能够实时监测体育公园范围内的环境状况，通过边缘计算终端3统计分析得到环境状况分析结果后发送至各个记录点终端1进行显示，使得用户能够通过记录点终端1了解当前体育公园内的环境状况，并根据环境状况调整自身的训练计划。

上述基于物联网的智慧体育公园数据分析系统，有助于用户在体育公园进行跑步运动的过程中，能够及时了解自身以及环境状况，及时作出运动计划的调整，提高了体育公园建设的智能化水平。

优选的，为确保记录点终端1记录用户跑步信息的准确性，基于跑道设置的记录点终端1的数量为大于等于2个。例如，针对直线跑道，在跑道的两端分别设置记录点终端1；针对环形跑道，则在环形跑道中相对的地方设置记录点终端1。

一种实施方式中，该系统还包括云平台4；

边缘计算终端3还用于将环境状况分析结果和用户跑步统计信息上传至云平台4；

云平台4用于根据获取的环境状况分析结果对体育公园的环境状况进行管理，以及用于根据接收到的用户跑步统计信息对用户的个人运动状况进行管理。

上述实施方式，边缘计算终端3还和云平台4进行数据交互，将获取的环境状况分析结果和用户跑步统计信息上传至云平台4，由云平台4对体育公园的环境状况数据进行统一管理，有助于管理部门能够通过云平台4及时了解、调用和监控体育公园的环境状况，做出相应的管理措施。同时云平台4对各用户的跑步统计数据进行统一管理，用户仅需要注册并登陆云平台4，并能够通过云平台4查看、调取和管理自身的历史跑步数据，有助于根据自身的跑步统计数据进行科学的运动计划和调整，提高了用户运动的智能化管理水平。

一种实施方式中，环境监测终端2包括温度传感器、湿度传感器、噪声分贝传感器、紫外强度传感器；其中温度传感器用于采集温度数据、湿度传感器用于采集湿度数据、噪声分贝传感器用于采集噪声分贝数据，紫外强度传感器用于采集紫外线强度数据。

一种实施方式中，每个环境监测终端2可以作为一个传感器节点，传感器节点之间组成无线传感器网络，传感器节点通过无线传感器网络将采集到的环境监测数据传输到边缘计算终端3。

上述实施方式，通过在体育公园不同的区域设置环境监测终端2，通过用于采集不同环境数据的传感器实时采集不同种类的环境数据并传输到边缘计算终端3，由边缘计算终端3根据获取的环境数据对体育公园内的环境状况进行分析(例如是根据采集的温度、湿度数据分析当前的舒适度等级、适合运动等级等)，供用户在体育公园户外活动的过程中，能够参考环境状况来做出相应的调整，适应智慧体育公园建设的需要。

一种实施方式中，参见图2，记录点终端1包括录入模块10、感知打卡模块11、通信模块12和对应连接的显示终端13；

录入模块10用于在用户开始跑步时录入初始用户信息；

感知打卡模块11用于在用户跑步过程中，感知经过记录点终端1的用户的感知用户信息；

通信模块12用于将初始用户信息和/或感知用户信息传输到边缘计算终端3，以及用于接收由边缘计算终端3传输的环境状况分析结果和/或用户跑步统计信息；

显示终端13用于显示环境状况分析结果和/或用户跑步统计信息；

边缘计算终端3根据接收到的初始用户信息完成用户登记；并根据接收到的感知用户信息判断其是否与已登记用户相匹配，当感知用户信息与已登记用户相匹配时，根据感知用户信息更新该用户的用户跑步统计信息，并将更新的用户跑步统计信息回传至对应的记录点终端1。

上述实施方式中，当用户开始跑步的时候，用户首先到达记录点终端1进行自助登记，录入自身的初始用户信息(如感应卡、感应装置、或者人脸图像等)，录入完毕后，用户可以开始沿跑道进行跑步训练，其中录入完的初始用户信息将传输到边缘计算终端3，由边缘计算终端3登记该用户开始跑步，并记录该用户登记的时刻和位置(根据记录点终端1获取对应的位置)；在用户跑步的过程中，当用户经过下一个记录点终端1时，记录点终端1自动读取感知用户信息(例如感应卡、感应装置、或者人脸图像等)，并将获取的感知用户信息传输到边缘计算终端3，由边缘计算终端3根据获取的感知用户信息获取相应的已登记用户身份信息，并根据获取的感知用户信息更新该用户的用户跑步统计信息(例如是根据感知用户信息中的时间信息和位置信息，与前一次记录的时间和位置比对获取用户跑过两个记录点终端1之间的时间，同时根据预先设置的两个记录点终端1的实际距离，计算当前的跑速，并将跑步的时间、距离和速度更新至用户跑步统计信息中)，并将更新的用户跑步统计信息回传至记录点终端1，由记录点终端1进行显示。

其中，当用户跑步结束后，也能够通过记录点终端1进行打卡，改变自身已登记的状态，同时边缘计算终端3在用户完成跑步训练后，将用户相应的跑步统计信息传输至云平台4进行统一存储管理。

优选的，考虑到信息的采集、处理和回传造成的时间差，记录点终端1中设置的显示终端13与感知打卡模块11间隔一定距离，以使得用户在经过感知打卡模块11时进行打卡，便能够在前方的显示终端13查看当前更新的信息。

一种实施方式中，录入模块10包括感应卡录入单元；感知打卡模块11包括芯片感应单元；其中，

感应卡录入单元用于读取感应卡并录入智能芯片信息，将智能芯片ID信息与用户身份信息进行绑定作为初始用户信息；

芯片感应单元用于通过近场感应技术或RFID技术感知经过记录点终端1的智能芯片信息作为感知用户信息。

上述实施方式，用户在开始跑步的时候，持感应卡至记录点终端1的感应卡录入单元进行刷卡登记，其中感应卡可以是用户自身的专用感应卡，或者是用户在现场通过租赁方式得到的专用感应卡；之后用户携带感应卡进行跑步训练，当用户路过下一记录点终端1时，记录点终端1通过芯片感应单元能够近距离读取用户的感应卡信息，将感应卡ID、打卡时间和记录点终端1ID打包成感知用户信息并传输到边缘计算终端3；边缘计算终端3根据接收到的感应卡ID自动匹配响应的登记用户身份信息，并根据打卡时间和记录点终端1ID得到的距离信息对该用户的跑步统计信息进行更新。相比于传统的用户通过智能手机等其他设备进行统计跑步信息，用户无需在跑步的过程中携带额外的电子设备便能够通过场地设备记录自身的跑步统计信息，能够减轻用户的负担，提高用户跑步的体验。

一种实施方式中，录入模块10包括人脸录入单元；感知打卡模块11包括图像采集单元；其中，

人脸录入单元用于采集用户人脸图像，将采集到的用户人脸图像与用户身份信息进行绑定作为初始用户信息；

图像采集单元用于采集经过记录点终端1的人脸图像作为感知用户信息。

边缘计算终端3接收由记录点终端1传输的用户人脸图像及用户身份信息，将用户人脸图像和对应的用户身份信息进行绑定，并记录该用户开始跑步的时刻和初始位置信息；在用户跑步过程中，边缘计算终端3根据由记录点终端1传输的人脸图像识别相应的用户，并根据该用户经过当前记录点终端1的时间、结合当前记录点终端1的位置来更新该用户的用户跑步统计信息，并将更新的用户跑步统计信息回传至对应的记录点终端1。

上述实施方式，用户在开始跑步的时候，首先到达记录点终端1，通过录入模块10的人脸录入单元记录用户的人脸图像信息和对应的用户身份信息(如用户ID或者用户昵称)完成登记，由记录点终端1将人脸图像信息、对应的用户身份信息、登记时间、登记地点作为初始用户信息上传至边缘计算终端3进行记录登记；在用户的跑步过程中，当用户经过下一个记录点终端1时，由记录点终端1的图像采集单元采集用户的人脸图像信息，并连同采集的时间和地点作为感知用户信息上传至边缘计算终端3，边缘计算终端3根据接收到的人脸图像识别相应的已登记用户，并基于获取的时间信息和地点信息对该用户的跑步统计信息进行更新。用户无需携带任何额外的设备或者材料，便能够基于场地设备记录自身的跑步统计信息，进一步提高了用户的跑步体验。

一种实施方式中，边缘计算终端3包括登记模块31、图像处理模块32和第一更新模块33；

登记模块31用于根据接收到的初始用户信息进行登记，将用户人脸图像与用户身份信息进行绑定，并初始化该用户对应的用户跑步统计信息；包括记录用户开始跑步的时间和录入初始用户信息的记录点终端1位置信息；

图像处理模块32用于对接收到的感知用户信息中的人脸图像进行处理，根据接收到的人脸图像与当前已登记的用户对应的初始人脸图像信息进行匹配识别，识别该人脸图像对应的用户身份信息，获取该感知用户信息与已登记用户的对应关系；

第一更新模块33用于根据接收到的感知用户信息中的时间信息和位置信息对对应已登记用户的用户跑步统计信息进行更新；包括根感知用户信息中的时间信息和位置信息与当前用户跑步统计信息中记录的时间信息和位置信息计算由上一次更新时刻后用户的跑步距离和跑步时间，并与上次一更新时刻记录的已跑步时间和跑步距离进行累加，得到当前的用户跑步统计信息。

上述实施方式中，当边缘计算终端3接收到由记录点终端1传输的人脸图像之后，由图像处理模进行基于人脸图像的身份识别处理，识别相应的已登记用户信息。

一种实施方式中，图像处理模块32包括预处理单元和人脸识别单元；

预处理单元用于对获取的人脸图像进行增强处理，获取增强处理后的人脸图像，并根据增强处理后的人脸图像进行分割处理，获取图像中的人脸部分；

人脸识别单元用于根据获取的人脸部分进行特征提取处理，获取人脸部分中的特征参数；根据获取的特征参数与已登录用户对应的初始人脸图像的特征参数进行匹配识别，当识别到存在特征参数的相似度高于设定的标准阈值时，获取该相似的初始人脸图像对应的已登录用户身份信息。

一种实施方式中，预处理单元中对获取的人脸图像进行增强处理，具体包括：

对获取的人脸图像从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间；

针对获取的明度分量V进行自适应亮度调节处理，其中采用的亮度调节函数为：

式中，V′(x,y)表示自适应亮度调节处理后像素点(x,y)处的明度分量值，V(x,y)表示像素点(x,y)处的明度分量值，

表示以像素点(x,y)为中心的邻域范围内的邻域像素点的明度分量平均值，V_T表示设定的标准明度分量值，Z₁表示设定的明度特异阈值，ω₁和ω₂分别表示设定的权重因子，其中ω₁+ω₂＝1，ω₁≤ω₂，ω₃和ω₄分别表示设定的权重因子，其中ω₃+ω₄＝1，ω₃≤ω₄；

将人脸图像从HSV颜色空间转换到RGB颜色空间得到亮度调节后的人脸图像；

针对亮度调节后的人脸图像，进一步进行小波分解，得到对应的低频小波系数和高频小波系数；

针对获取的低频小波系数进行自适应滤波增强处理，其中采用的自适应滤波增强函数为：

式中，D_i ^′ _,表示自适应滤波增强处理后的第i尺度第j个低频小波系数，D_i,表示第i尺度第j个低频小波系数，D_i,表示第i尺度各低频小波系数的平均值，D_i,表示第i尺度各低频小波系数的标准差，α表示设定的整体调节因子，β表示设定的局部调节因子；

针对获取的高频小波系数进行自适应滤波除噪处理，其中采用的自适应滤波除噪函数为：

式中，G_i ^′ _,表示自适应滤波除噪处理后的第i尺度第j个高频小波系数，G_i,表示第i尺度第j个高频小波系数，γ表示设定的抑制因子，δ表示设定的截断因子，T表示设定的截断阈值；

基于自适应滤波增强处理后低频小波系数和自适应滤波除噪处理后高频小波系数进行重构，得到增强处理后的人脸图像。

上述实施方式，提出一种针对人脸图像进行增强处理的技术方案，考虑到在体育公园采集的人脸图像，容易受到户外光照因素的影响，因此容易导致图像的亮度不均匀或者不清晰的情况，因此该增强处理的技术方案中，首先针对人脸图像进行自适应的亮度调节处理，其中提出了一种能够适应户外光照特性(例如是强太阳光反光或者晚间灯光阴影)的基于HVS明度空间的自适应亮度调节函数，能够对图像的整体亮度水平和局部亮度进行自适应调节，以使得图像能够调节至舒适的亮度水平和对比度水平，同时避免了因传统亮度调节情况下出现的细节丢失的情况。针对自适应亮度调节后的人脸图像，继续对其进行基于小波变换的自适应滤波增强处理，其中针对获取的低频小波分量进行自适应的滤波增强处理，能够提高整体画面的清晰度；同时针对获取的高频小波分量进行自适应滤波除噪处理，能够针对人脸图像中的细节特征进行增强，突显人脸图像中的细节信息。上述实施方式中，通过从对比度、整体清晰度和细节特征三个维度对人脸图像进行自适应的增强处理，能够适应户外环境多变从而导致影响人脸图像质量的问题，为后续基于人脸图像进行身份识别奠定基础。

一种实施方式中，边缘计算终端3还包括通信模块34；

通信模块34用于将更新的用户跑步统计信息传输到相应的记录点终端1。

一种实施方式中，边缘计算终端3包括环境分析模块35；

环境分析模块35用于根据接收到的环境监测数据分析当前体育公园内的环境状况，获取环境状况分析结果。

需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元/模块的形式实现。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统，其特征在于，包括设置在体育公园跑道上的记录点终端、分布设置在体育公园内的环境监测终端和边缘计算终端；

环境监测终端用于采集体育公园内的环境监测数据，并将采集到的环境监测数据传输到边缘计算终端；

记录点终端用于采集用户跑步记录信息，将采集到的用户跑步记录信息传输到边缘计算终端；

边缘计算终端用于根据接收到的环境监测数据分析当前体育公园内的环境状况，将环境状况分析结果传输到记录点终端；以及用于根据接收到的用户跑步记录信息完成用户跑步统计信息的更新，将更新的用户跑步统计信息传输到记录点终端；

记录点终端还用于显示环境状况分析结果和用户跑步统计信息；

记录点终端包括录入模块、感知打卡模块、通信模块和对应连接的显示终端；

录入模块用于在用户开始跑步时录入初始用户信息；

感知打卡模块用于在用户跑步过程中，感知经过记录点终端的用户的感知用户信息；

通信模块用于将初始用户信息和/或感知用户信息传输到边缘计算终端，以及用于接收由边缘计算终端传输的环境状况分析结果和/或用户跑步统计信息；

显示终端用于显示环境状况分析结果和/或用户跑步统计信息；

边缘计算终端根据接收到的初始用户信息完成用户登记；并根据接收到的感知用户信息判断其是否与已登记用户相匹配，当感知用户信息与已登记用户相匹配时，根据感知用户信息更新该用户的用户跑步统计信息，并将更新的用户跑步统计信息回传至对应的记录点终端；

录入模块包括人脸录入单元；感知打卡模块包括图像采集单元；其中，

人脸录入单元用于采集用户人脸图像，将采集到的用户人脸图像与用户身份信息进行绑定作为初始用户信息；

图像采集单元用于采集经过记录点终端的人脸图像作为感知用户信息；

边缘计算终端包括登记模块、图像处理模块和第一更新模块；

登记模块用于根据接收到的初始用户信息进行登记，将用户人脸图像与用户身份信息进行绑定，并初始化该用户对应的用户跑步统计信息；包括记录用户开始跑步的时间和录入初始用户信息的记录点终端位置信息；

图像处理模块用于对接收到的感知用户信息中的人脸图像进行处理，根据接收到的人脸图像与当前已登记的用户对应的初始人脸图像信息进行匹配识别，识别该人脸图像对应的用户身份信息，获取该感知用户信息与已登记用户的对应关系；

第一更新模块用于根据接收到的感知用户信息中的时间信息和位置信息对对应已登记用户的用户跑步统计信息进行更新；包括根据 感知用户信息中的时间信息和位置信息与当前用户跑步统计信息中记录的时间信息和位置信息计算由上一次更新时刻后用户的跑步距离和跑步时间，并与上一次 更新时刻记录的已跑步时间和跑步距离进行累加，得到当前的用户跑步统计信息；

其中，图像处理模块包括预处理单元和人脸识别单元；

预处理单元用于对获取的人脸图像进行增强处理，获取增强处理后的人脸图像，并根据增强处理后的人脸图像进行分割处理，获取图像中的人脸部分；

人脸识别单元用于根据获取的人脸部分进行特征提取处理，获取人脸部分中的特征参数；根据获取的特征参数与已登录用户对应的初始人脸图像的特征参数进行匹配识别，当识别到存在特征参数的相似度高于设定的标准阈值时，获取该相似的初始人脸图像对应的已登录用户身份信息；

预处理单元中对获取的人脸图像进行增强处理，具体包括：

对获取的人脸图像从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间；

针对获取的明度分量V进行自适应亮度调节处理，其中采用的亮度调节函数为：

式中，V′(x,y)表示自适应亮度调节处理后像素点(x,y)处的明度分量值，V(x,y)表示像素点(x,y)处的明度分量值，

表示以像素点(x,y)为中心的邻域范围内的邻域像素点的明度分量平均值，V_T表示设定的标准明度分量值，Z₁表示设定的明度特异阈值，ω₁和ω₂分别表示设定的权重因子，其中ω₁+ω₂＝1，ω₁≤ω₂，ω₃和ω₄分别表示设定的权重因子，其中ω₃+ω₄＝1，ω₃≤ω₄；

将人脸图像从HSV颜色空间转换到RGB颜色空间得到亮度调节后的人脸图像；

针对亮度调节后的人脸图像，进一步进行小波分解，得到对应的低频小波系数和高频小波系数；

针对获取的低频小波系数进行自适应滤波增强处理，其中采用的自适应滤波增强函数为：

式中，D′_i,j表示自适应滤波增强处理后的第i尺度第j个低频小波系数，D_i,j表示第i尺度第j个低频小波系数，D_i,m表示第i尺度各低频小波系数的平均值，D_i,σ表示第i尺度各低频小波系数的标准差，α表示设定的整体调节因子，β表示设定的局部调节因子；

针对获取的高频小波系数进行自适应滤波除噪处理，其中采用的自适应滤波除噪函数为：

式中，G′_i,j表示自适应滤波除噪处理后的第i尺度第j个高频小波系数，G_i,j表示第i尺度第j个高频小波系数，γ表示设定的抑制因子，δ表示设定的截断因子，T表示设定的截断阈值；

基于自适应滤波增强处理后低频小波系数和自适应滤波除噪处理后高频小波系数进行重构，得到增强处理后的人脸图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统，其特征在于，该系统还包括云平台；

边缘计算终端还用于将环境状况分析结果和用户跑步统计信息上传至云平台；

云平台用于根据获取的环境状况分析结果对体育公园的环境状况进行管理，以及用于根据接收到的用户跑步统计信息对用户的个人运动状况进行管理。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统，其特征在于，环境监测终端包括温度传感器、湿度传感器、噪声分贝传感器和紫外强度传感器；其中温度传感器用于采集温度数据，湿度传感器用于采集湿度数据，噪声分贝传感器用于采集噪声分贝数据，紫外强度传感器用于采集紫外线强度数据。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统，其特征在于，每个环境监测终端可以作为一个传感器节点，传感器节点之间组成无线传感器网络，传感器节点通过无线传感器网络将采集到的环境监测数据传输到边缘计算终端。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统，其特征在于，录入模块包括感应卡录入单元；感知打卡模块包括芯片感应单元；其中，

感应卡录入单元用于读取并录入智能芯片信息，将智能芯片ID信息与用户身份信息进行绑定作为初始用户信息；

芯片感应单元用于通过近场感应技术或RFID技术感知经过记录点终端的智能芯片信息作为感知用户信息。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧体育公园数据分析系统，其特征在于，边缘计算终端还包括通信模块；

通信模块用于将更新的用户跑步统计信息传输到相应的记录点终端。

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