CN116510275A - 坐位体前屈检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种坐位体前屈检测系统和方法；坐位体前屈检测系统包括用于支撑运动员的底板，竖直设于底板的立板，及设于立板上端的标识板；包括设于标识板上方的第一摄像装置；第一摄像装置还连接有包括控制电路的主机；标识板相对应的标识区域设有参考横线，坐位体前屈运动员的手指置于标识板上方，智能识别或通过显示屏人眼识别出运动员手指在图像中的位置，以运动员的手指越过离运动员最远的参考横线上的刻度值为测距值。本发明很容易安装并进行标定,对坐位体前屈的测距比较简单省事，方便快捷，适合于各类学校的坐位体前屈考试的数据化管理。还设有热身动作参考模块，对运动员的热身动作进行识别，有利于练习时对运动员的动作进行纠正。

Description

坐位体前屈检测系统和方法

技术领域

本发明涉及一种运动测距技术领域，更具体地说是一种对坐位体前屈类进行测距的系统和方法。

背景技术

现今，对坐位体前屈运动，需要对其距离进行测量。当采用人工测量时，不仅比较费时间，而且容易有人工失误。为此，有不少厂家开发出了利用电子测量方式进行测距。比如，查有第CN110464359A号专利文献，它公开了一种名称为“便携式坐位体前屈测试仪及测试方法”的技术方案，采用的是压力触摸屏，用久了容易损坏。又比如，查有第CN209464572U号专利文献，公开了名称为“坐位体前屈测试仪及基于物联网的坐位体前屈测试系统”的技术方案，其中采用了手推板，用久了也容易损坏或发生卡顿的现象。于又有发明人提出用摄像头进行测距，比如第CN218589008U号专利文献，公开了名称为“坐位体前屈设备和坐位体前屈测试系统”的技术方案，但其结构仍较为复杂，有滑轨等硬件结构，未完全采用摄像头的图像技术，存在生产成本高，使用成本也高的特点。

因此本发明人认为有必要开发出一种新的坐位体前屈检测系统和方法，以实现更可靠又快捷的测量。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种坐位体前屈检测系统和方法。

本发明的目的通过下列技术方案来实现：

坐位体前屈检测系统，包括用于支撑运动员的底板，竖直设于所述底板的立板，及设于所述立板上端的标识板；包括设于所述标识板上方的第一摄像装置；所述第一摄像装置还连接有包括控制电路的主机；所述标识板相对应的标识区域设有参考横线，坐位体前屈运动员的手指置于所述标识板上方，智能识别或通过显示屏人眼识别出运动员手指在图像中的位置，以运动员的手指越过离运动员最远的参考横线上的刻度值为测距值。

优选地，还包括用于支撑所述第一摄像装置的机架，所述控制电路设有标定报错模块，当运动员手指在图像中的位置偏离参考横线的位置时，输出警示声音或警示图案。

优选地，所述标识板的颜色为绿色、黑色、红色或黄色；所述参考横线的间距小于或等于1毫米。

优选地，所述智能识别是通过逐帧图像的比较，识别出运动员手指的移动轨迹，以所述移动轨迹停止或换向退回时相对应的图像帧为最终测距图片。

优选地，还包括与所述控制电路连接的喇叭，用于播放声音，以输出反馈信息。

优选地，还包括用于识别运动员的身份识别模块；所述身份识别模块为设于所述控制电路内的图像识别模块或与所述控制电路连接的RFID模块。

优选地，还包括第二摄像装置，所述第二摄像装置的拍摄区域为运动员的坐立区域的侧边；所述坐立区域也设有人员标定区域；识别时，运动员坐立于所述人员标定区域且面向第二摄像装置，通过人脸识别或号码牌识别出运动员的身份。

优选地，所述控制电路还包括热身动作识别模块；所述主机还设有存储电路，以存储有多个热身动作参考模块，所述热身动作识别模块识别出来的热身动作实时图像与所述热身动作参考模块进行相对后，通过语音输出或图像输出，用于运动员纠正热身动作习惯。

优选地，所述主机还连接有拾音器；所述控制电路还包括深呼吸识别模块，用于检测运动员深呼吸动作，以识别出深呼吸式坐位体前屈运动；所述深呼吸识别模块包括深呼吸型参考信息，所述的深呼吸型参考信息的每次深呼吸设定时间为3-10秒，间隔时间3-10秒，设定次数至少为3次；当所述拾音器采集到的声纹信息与所述深呼吸型参考信息的重合度达到设定值时，标记为深呼吸式坐位体前屈运动。

本发明坐位体前屈检测方法，用于坐位体前屈运动的考试时或练习时的测距，包括考试测距步骤或练习测距步骤；所述考试测距步骤采用前述的坐位体前屈检测系统；所述练习测距步骤采用前述的坐位体前屈检测系统；当进行深呼吸式坐位体前屈运动时，所述拾音器为头戴式结构，固定于运动员的头部。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明坐位体前屈检测系统采用了设于运动员手指移动方向侧边位置的第一摄像装置和设于标识板的标识区域内的参考横线，很容易安装并进行标定,对坐位体前屈的测距比较简单省事，方便快捷，适合于各类学校的坐位体前屈考试的数据化管理。还采用了标定报错模块，当第一摄像装置发生位移时，能够及时报错，以进行纠正。进一步采用了设于坐立区域的侧边的第二摄像装置，对运动员进行识别；还设有热身动作参考模块，对运动员的热身动作进行识别，有利于练习时对运动员的动作进行纠正。也可以识别出运动员的热身动作，对该动作进行打分，当作考试成绩的一部分权重。还包括设于坐立区域的拾音器，可以检测出运动员的呼吸是否处于深呼吸方式，以引导运动员在坐位体前屈前、坐位体前屈过程中进行深呼吸，以引导运动员全身心投入至坐位体前屈运动中，提高运动的效果。

附图说明

图1为本发明坐位体前屈检测系统具体实施例一的结构示意图；

图1A为图1实施例中的标识板相对应的标识区域的示意图(图像显示状态)；

图2为图1实施例中的电路方框结构图；

图3为本发明坐位体前屈检测系统具体实施例二的电路方框结构图；

图4为图3实施例中的坐立区域示意图(俯视的平面状态)；

图5为本发明坐位体前屈检测系统又一具体实施例中的坐立区域示意图；

图6为本发明坐位体前屈检测系统具体实施例三中的电路方框结构图；

图7为图6实施例中的呼吸检测架结构示意图。

附图标记

10 第一摄像装置 20 主机

21 控制电路 211 标定报错模块

212 热身动作识别模块 213 深呼吸识别模块

22 喇叭 23 身份识别模块

231 图像识别模块 232 RFID模块

251 热身动作参考模块 24 拾音器

25 存储电路 30 第二摄像装置

40 呼吸测量支架 41 跳绳手柄

82 标识板 S 标识区域

T 坐立区域

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1、图1A和图2所示的具体实施例一，本发明坐位体前屈检测系统，包括用于支撑运动员的底板80，竖直设于底板80的立板81，及设于立板81上端的标识板82；包括设于标识板82上方的第一摄像装置10；第一摄像装置10还连接有包括控制电路21的主机20；标识板82相对应的标识区域S设有参考横线91，坐位体前屈运动员的手指置于标识板82上方，智能识别或通过显示屏人眼识别出运动员手指在图像中(即显示区域)的位置，以运动员的手指越过离运动员最远的参考横线91上的刻度值为测距值。

具体实施时，主机可以是电脑(PC电脑或笔记本电脑)，第一摄像装置可以是摄像机。控制电路是电脑内的控制器。使用前，需将摄像机对着标识区域S，其中，中间位置的标识板82，置于摄像区域的中间。

更具体地，还包括用于支撑第一摄像装置10的机架83，控制电路21设有标定报错模块211，当机架发生位移时，标识板82在图像中的位置偏离其相对应的标识点时，输出警示声音或警示图案，以提示工作人员对机架的位置进行纠正，若不适合恢复机架的位置时，可以重新进行标定。

更具体地，实际使用中，标识板82的颜色通常采用为绿色(也可以是其它颜色)、黑色、红色或黄色；参考横线91的间距小于或等于1毫米。

更具体地，智能识别是通过逐帧图像的比较，识别出运动员手指的移动轨迹，以移动轨迹停止或发生突变相对应的图像帧为最终测距图片。为了更有效地识别出最终测距图片，第一摄像装置的摄像速度优选每秒100帧以上。

更具体地，还包括与控制电路21连接的喇叭22，用于播放声音，以输出反馈信息。

于其它实施例中，主机也可以是工控机，需要搭配相应的显示屏；第一摄像装置也可以采用摄像头。

如图3和图4所示的实施例二，还包括用于识别运动员的身份识别模块23；身份识别模块23为设于控制电路内的图像识别模块231和与控制电路21连接的RFID模块232；RFID模块232设于坐立区域T。使用时，可以二种方式任选一项使用。于其它实施例中，也可以只选择其中一种识别模块。

更具体地，还包括与控制电路21连接的第二摄像装置30，第二摄像装置30的拍摄区域为运动员站立的坐立区域T；坐立区域T也设有用于运动员站立识别的人员标定物，形成有人员标定区域；识别时，运动员站立于人员标定区域且面向第二摄像装置，通过人脸识别或号码牌识别出运动员的身份。

更具体地，第二摄像装置30设于坐立区域的侧边；控制电路21还包括热身动作识别模块212；主机20还设有存储电路25，以存储有多个热身动作参考模块251，热身动作识别模块212识别出来的热身动作实时图像与热身动作参考模块251进行相对后，通过语音输出或图像输出，用于运动员在平时练习时纠正热身动作，或者在考试时对运动员的热身动作进行识别分析，以得出其热身动作是不是符合要求，对其动作进行一定权重的打分，比如动作的打分按10％的权重进行计分。

更具体地，主机20还连接有设于坐立区域的拾音器24；控制电路21还包括深呼吸识别模块213，用于检测运动员深呼吸动作，以识别出深呼吸式坐位体前屈运动；深呼吸识别模块213包括深呼吸型参考信息，深呼吸型参考信息的每次深呼吸设定时间为3-10秒，间隔时间3-10秒，设定次数至少为3次；当第二摄像装置30采集到的图像信息与深呼吸型参考信息的重合度达到设定值时，标记为深呼吸式坐位体前屈运动。其中的拾音器24可以为头戴式拾音器，佩戴于运动员的头部。

为了减少头戴式拾音器对运动员的影响，可以如图5所示，设有一个呼吸测量支架40，设于坐立区域的侧边，拾音器24则固定于呼吸测量支架。当于用于中学生考试时，跳绳考试和坐位体前屈考试可能采用同一个考试系统，因此，于其它实施例中，可以采用带有声纹采集功能的跳绳手柄41，固定于呼吸测量支架40，通过通讯模块与主机20进行数据传输。其中的呼吸测量支架40还可以设有镜子42，以供运动员使用，看到自己的精神状态，不妥时，可以及时调整。

更具体地，跳绳手柄包括手柄本体，与手柄本体旋转联接的旋转轴；设有旋转轴内端的计数传感器，及与计数传感器电性连接的微控制器，还包括与微控制器连接的拾音器。更具体地，手柄本体还设有与录音孔相通的气流导向孔，用户呼出的气流长时间从气流导向孔穿过时，拾音器可以更有效地检测并保持较为一致的检测信号，避免出现误差。

如图6所示的实施例三，其中的拾音器有二个，分别对应运动员的鼻腔前端和口腔前端，分别为鼻前拾音器241和口前拾音器242；鼻前拾音器241用于检测运动员的鼻腔吸气状态和鼻腔呼气状态；口前拾音器242用于检测运动员的口腔吸气状态和口腔呼气状态。具体实施时，通过拾音器检测到的声纹波形，来区别呼气和吸气的不同状态。于其它实施例中，更准确地区分呼气和吸气，可以采用图7所示的呼吸检测架25，它设有二个二个通气孔250，通气孔内分别装有膜片251和拾音器252，拾音器252近于人体一侧的用于检测吸气，拾音器252远于人体一侧的用于检测呼气。图7所示的呼吸检测架25是分体式结构，包括本体258和嵌入于本体258的孔体259。于其它实施例中也可以采用一体式结构。鼻前拾音器和口前拾音器都可以采用这样的结构来实现。通过同时检测鼻式呼吸和口式呼吸，可以帮助运动员了解自己的呼吸方式，从而进行改善。运动员可以观察自己在两种呼吸方式下的呼吸节奏和深度，并选择最适合自己的呼吸方式来完成坐位体前屈运动，从而提高成绩。同时，检测呼吸方式还有助于运动员更好地控制自己的呼吸，在运动中提高身体的耐力和稳定性。

本发明坐位体前屈检测方法，用坐位体前屈的考试时或练习时的测距，包括考试测距步骤或练习测距步骤；考试测距步骤采用前述实施例一的坐位体前屈检测系统；练习测距步骤采用前述实施例二的坐位体前屈检测系统。当进行深呼吸式坐位体前屈运动时，拾音器为头戴式拾音器，佩戴于运动员的头部。

于其它实施例中，本发明坐位体前屈测距方法还包括深呼吸式练习步骤，练习时，进行深呼吸检测，以引导运动员养成运动时的深呼吸习惯。还包括深呼吸式考试测距步骤，考试时，进行深呼吸检测，以检测运动员在深呼吸式坐位体前屈运动的水平。

于其它实施例中，考试测距步骤、练习测距步骤均包括深呼吸检测子步骤，深呼吸检测子步骤包括前屈呼气检测步骤、保持状态检测步骤和后仰吸气检测步骤：

前屈呼气检测步骤：通过头戴式拾音器检测呼气的速度变化程度，速度越均匀，分值越高；

保持状态检测步骤：通过头戴式拾音器检测是否摒住呼吸，且手指是否保持不动，时间越长，分值越高；

后仰吸气检测步骤：通过头戴式拾音器检测吸气的速度变化程度，速度越均匀，分值越高。

更具体地，深呼吸检测子步骤中使用的拾音器有二个，分别对应运动员的鼻腔前端和口腔前端，分别为鼻前拾音器和口前拾音器。具体结构参见上述图7所示的实施结构。通过同时检测鼻式呼吸和口式呼吸，可以帮助运动员了解自己的呼吸方式，比如鼻式呼吸量太少，可以增加鼻式呼吸的能力，从而进行改善。运动员可以观察自己在两种呼吸方式下的呼吸节奏和深度，并选择最适合自己的呼吸方式来完成坐位体前屈运动，从而提高成绩。同时，检测呼吸方式还有助于运动员更好地控制自己的呼吸，在运动中提高身体的耐力和稳定性。

综上所述，本发明坐位体前屈检测系统采用了设于运动员手指移动方向侧边位置的第一摄像装置和设于标识板的标识区域内的参考横线，很容易安装并进行标定,对坐位体前屈的测距比较简单省事，方便快捷，适合于各类学校的坐位体前屈考试的数据化管理。还采用了标定报错模块，当第一摄像装置发生位移时，能够及时报错，以进行纠正。进一步采用了设于坐立区域的侧边的第二摄像装置，对运动员进行识别；还设有热身动作参考模块，对运动员的热身动作进行识别，有利于练习时对运动员的动作进行纠正。也可以识别出运动员的热身动作，对该动作进行打分，当作考试成绩的一部分权重。还包括设于坐立区域的拾音器，可以检测出运动员的呼吸是否处于深呼吸方式，以引导运动员在坐位体前屈前、坐位体前屈过程中进行深呼吸，以引导运动员全身心投入至坐位体前屈运动中，提高运动的效果。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.坐位体前屈检测系统，包括用于支撑运动员的底板，竖直设于所述底板的立板，及设于所述立板上端的标识板；其特征在于包括设于所述标识板上方的第一摄像装置；所述第一摄像装置还连接有包括控制电路的主机；所述标识板相对应的显示区域设有参考横线，坐位体前屈运动员的手指置于所述标识板上方，智能识别或通过显示屏人眼识别出运动员手指在图像中的位置，以运动员的手指越过离运动员最远的参考横线上的刻度值为测距值。

2.根据权利要求1所述的坐位体前屈检测系统，其特征在于，还包括用于支撑所述第一摄像装置的机架，所述控制电路设有标定报错模块，当运动员手指在图像中的位置偏离参考横线的位置时，输出警示声音或警示图案。

3.根据权利要求1所述的坐位体前屈检测系统，其特征在于所述标识板的颜色为绿色、黑色、红色或黄色；所述参考横线的间距小于或等于1毫米。

4.根据权利要求1所述的坐位体前屈检测系统，其特征在于所述智能识别是通过逐帧图像的比较，识别出运动员手指的移动轨迹，以所述移动轨迹停止或换向退回时相对应的图像帧为最终测距图片。

5.根据权利要求1所述的坐位体前屈检测系统，其特征在于，还包括与所述控制电路连接的喇叭，用于播放声音，以输出反馈信息。

6.根据权利要求1所述的坐位体前屈检测系统，其特征在于还包括用于识别运动员的身份识别模块；所述身份识别模块为设于所述控制电路内的图像识别模块或与所述控制电路连接的RFID模块。

7.根据权利要求1所述的坐位体前屈检测系统，其特征在于还包括第二摄像装置，所述第二摄像装置的拍摄区域为运动员的坐立区域的侧边；所述坐立区域也设有人员标定区域；识别时，运动员坐立于所述人员标定区域且面向第二摄像装置，通过人脸识别或号码牌识别出运动员的身份。

8.根据权利要求7所述的坐位体前屈检测系统，其特征在于所述控制电路还包括热身动作识别模块；所述主机还设有存储电路，以存储有多个热身动作参考模块，所述热身动作识别模块识别出来的热身动作实时图像与所述热身动作参考模块进行相对后，通过语音输出或图像输出，用于运动员纠正热身动作习惯。

9.根据权利要求8所述的坐位体前屈检测系统，其特征在于所述主机还连接有拾音器；所述控制电路还包括深呼吸识别模块，用于检测运动员深呼吸动作，以识别出深呼吸式坐位体前屈运动；所述深呼吸识别模块包括深呼吸型参考信息，所述的深呼吸型参考信息的每次深呼吸设定时间为3-10秒，间隔时间3-10秒，设定次数至少为3次；当所述拾音器采集到的声纹信息与所述深呼吸型参考信息的重合度达到设定值时，标记为深呼吸式坐位体前屈运动。

10.坐位体前屈检测方法，用于坐位体前屈运动的考试时或练习时的测距，包括考试测距步骤或练习测距步骤；其特征在于所述考试测距步骤采用权利要求1-7任一项所述的坐位体前屈检测系统；所述练习测距步骤采用权利要求8或9所述的坐位体前屈检测系统；当进行深呼吸式坐位体前屈运动时，所述拾音器为头戴式结构，固定于运动员的头部。