CN201977794U - 一种身高自动测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种身高自动测量系统，包括纵坐标面、摄像头、图像处理器；所述纵坐标面即为与地面垂直且绘制有高度标尺线的背景面，用以作为摄像头采集图像的背景；被测人位于纵坐标面与摄像头之间，所述摄像头以垂直于所述纵坐标面的方向正对准被测人，用以获取被测人的身高测量图像；所述图像处理器与摄像头相连，用以对获取的被测人的身高测量图像进行处理，得出被测人的身高信息。本实用新型结构简单，操作方便，在实现人体身高测量自动化的同时，也确保了测量装置对人体健康的绝对安全性。

Description

一种身高自动测量系统

技术领域

本实用新型属于测量技术领域，涉及一种测量系统，尤其涉及一种身高自动测量系统。

背景技术

身高测量是体检中必不可少的基本测量环节，由于传统的身高测量手段主要是依靠人工用标尺对头顶定位后再读出数值，所以效率较低，误差也很大，故身高测量的自动化将在一定程度上降低检测人员的工作复杂度，提高测量准确度。近年来也出现了诸如使用超声波实现对身高自动测量的应用，但是超声波固有的高频特性也很难绝对保证对人体没有任何伤害，因此寻求一种更加安全的身高自动测量手段是有意义的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种身高自动测量系统，该系统可以实现人体身高测量的自动化。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。

一种身高自动测量系统，包括纵坐标面、摄像头、图像处理器；所述纵坐标面即为与地面垂直且绘制有高度标尺线的背景面，用以作为摄像头采集图像的背景；被测人位于纵坐标面与摄像头之间，所述摄像头以垂直于所述纵坐标面的方向正对准被测人，用以获取被测人的身高测量图像；所述图像处理器与摄像头相连，用以对获取的被测人的身高测量图像进行处理，得出被测人的身高信息。

作为本实用新型的一种优选方案，所述图像处理器包括图像采集卡、DSP处理器、控制器、输入设备；所述图像采集卡与摄像头相连，用以实时采集摄像头拍摄的图像；所述DSP处理器与图像采集卡相连，用以将采集后的图像进行处理获取被测人的身高信息；所述控制器与图像采集卡相连，用以控制图像采集卡对图像的采集；所述控制器与DSP处理器相连，用以控制DSP处理器对图像的处理；所述输入设备与控制器相连，用以输入控制命令。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述图像处理器包括图像采集卡、FPGA处理器、控制器、输入设备；所述图像采集卡与摄像头相连，用以实时采集摄像头拍摄的图像；所述FPGA处理器与图像采集卡相连，用以将采集后的图像进行处理获取被测人的身高信息；所述控制器与图像采集卡相连，用以控制图像采集卡对图像的采集；所述控制器与FPGA处理器相连，用以控制FPGA处理器对图像的处理；所述输入设备与控制器相连，用以输入控制命令。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型结构简单，操作方便，在实现人体身高测量自动化的同时，也确保了测量装置对人体健康的绝对安全性。

附图说明

图1为本实用新型所述的身高自动测量系统的结构示意图；

图2为本实用新型所述的身高自动测量系统处于工作状态的侧面示意图；

图3为本实用新型所述的身高自动测量系统处于工作状态的正面示意图；

图4为图像处理器处理图像的方法流程图。

主要组件符号说明：

1、摄像头；         2、图像处理器；

21、图像采集卡；    22、DSP处理器；

23、控制器；        24、输入设备。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

本实用新型针对现有的人体身高自动测量技术中使用超声波可能带来的安全性问题，从图像处理角度出发，分析场景的平面信息和深度信息，提出了对人体完全安全的身高自动测量解决方案并给出了完整的测量系统。

实施例一

本实施例提供一种身高自动测量系统，如图1所示，包括纵坐标面、摄像头1、图像处理器2；所述纵坐标面即为与地面垂直且绘制有高度标尺线的背景面，用以作为摄像头采集图像的背景。被测人位于纵坐标面与摄像头之间，所述摄像头以垂直于所述纵坐标面的方向正对准被测人，用以获取被测人的身高测量图像；所述图像处理器与摄像头相连，用以对获取的被测人的身高测量图像进行处理，得出被测人的身高信息。所述图像处理器2包括图像采集卡21、DSP处理器22、控制器23、输入设备24；所述图像采集卡21与摄像头1相连，用以实时采集摄像头拍摄的图像；所述DSP处理器22与图像采集卡21相连，用以将采集后的图像进行处理获取被测人的身高信息；所述控制器23与图像采集卡21相连，用以控制图像采集卡对图像的采集；所述控制器23与DSP处理器22相连，用以控制DSP处理器对图像的处理；所述输入设备24与控制器23相连，用以输入控制命令。

该身高自动测量系统的具体测量过程为：

一、被测人挺直站立于纵坐标面前方，摄像头以垂直于纵坐标面的角度拍摄被测人，获取被测人的图像，以后简称测量图像；

二、摄像头将所述测量图像传送给图像处理器，图像处理器对测量图像进行处理，得出被测人身高，如图4所示，具体处理过程如下：

1、使用训练好的分类器对所述测量图像中的人脸进行自动检测，并标定出两眼及嘴部中心位置。

2、对所述测量图像进行水平校正，具体校正过程为：

1)以所述测量图像的中心位置为轴心，以1度为间隔对所述测量图像进行旋转，旋转的范围为-5°～+5°，即将测量图像旋转11次；上述旋转间隔与旋转范围均可根据实际情况灵活设定；对每一次旋转后的图像进行如下处理：

A)对图像进行边缘检测，检测方法有很多种，如CANNY法、SOBEL法、ROBERTS法、PREWITT法、LOG法等，优选的，本专利采用了CANNY法；

B)对经过边缘检测后的图像进行水平投影，水平投影公式为：

$J\left(y\right)=\underset{x=m}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}I(x,y)$

其中，I为待投影的图像，J为投影结果，x为图像I的横坐标，y为图像I的纵坐标，[m，n]为水平投影区间；

C)从水平投影向量中找出最大值；

2)从11个最大值中再选出最大值，也可称其为水平校正值，将该水平校正值所对应的角度用于水平校正，该角度也可称为水平校正角度；

3)根据所述水平校正角度对测量图像进行旋转校正；

4)为保持旋转前后图像尺寸一致，对图像因旋转产生的边角缺失部分进行标记，该标记可以选用黑色像素块。

3、对水平校正后的测量图像进行以下标定处理，获取测量信息：

1)对水平校正后的测量图像进行预处理，预处理过程为：

A)用水平结构元算子进行水平中值滤波；

B)对中值滤波后的图像进行边缘检测；

C)根据上述边角缺失部分的标记，从边缘检测后的图像中去掉边角缺失部分；

D)用水平结构元算子对去边角缺失部分后的图像进行开运算；

E)去除开运算后的图像中连通区面积小的噪声块；

2)对预处理后的图像进行标尺线搜索及验证，具体过程为：

A)对预处理后的图进行水平投影得一列标量，将该列标量从上往下遍历，寻找列标量的局部峰值，将局部峰值所对应的纵坐标作为纵坐标面的候选标尺线纵坐标；

B)标尺线彼此间具有等间距特性，因而可将不满足此特性的候选标尺线直接作为干扰排除掉；如图3所示，最后剩余的标尺线分别为高度为150cm的水平直线、高度为160cm的水平直线、高度为170cm的水平直线、高度为180cm的水平直线、高度为190cm的水平直线、高度为200cm的水平直线；

3)从所述候选标尺线中确定出事先选定的2条重点标识线(在设置标尺线时，要求重点线设置为深黑色，其余标尺线设置为浅色)，具体确定过程为：

A)在图像中选取一个横坐标位置，然后从图像中采样出一列纵条，该横坐标位置的选取原则是确保采样纵条不会受到人体部分的干扰；

B)在纵条的每个标尺纵坐标处，寻找其上下几个邻域元素中的灰度极小值并记录；

C)遍历标尺线后，最小两个灰度值对应的标尺线即为重点标识线，2条重点标识线的纵坐标分别称为上重点线纵坐标Y_up和下重点线纵坐标Y_down；如图2所示，高度为180cm的标尺线和高度为200cm的标尺线即为选定的2条重点标识线；

4)根据预处理后的图像确定被测人的头顶位置，具体确定方法为：

A)预估头顶区域：以双眼中心为基准，向左、右、上三个方向各扩充一定距离作为预估区；

B)对预估区的图像进行边缘检测；

C)将边缘检测后的图像进行水平投影，获得一列向量；

D)将上述列向量从上往下搜索，根据水平投影值变化情况判断是否到达头顶位置，并记录头顶纵坐标Y_head；

4、根据上述步骤获得的结果计算出身高H_human为：

H_human＝H_up-(H_up-H_down)×(Y_head-Y_up)/(Y_down-Y_up)

5、由于摄像头拍摄下的被测人图像相对于被测人实际的大小有一定的视角偏差，因此由图像测出的身高相对于被测人的实际身高也有一定的出入；针对上述原因，采用深度测量误差校正方法对步骤4获得的身高H_human进行校正，获得校正后的身高(也是最贴近真实身高)为：

H_rectify＝(D_camera-D_human)/D_camera×(H_human-H_camera)+H_camera

其中，H_camera为摄像头距地面高度，D_camera为摄像头距纵坐标面的水平距离，D_human为被测人距纵坐标面的水平距离。

本实用新型针对现有的人体身高自动测量技术中使用超声波可能带来的安全性问题，从图像处理角度出发，分析场景的平面信息和深度信息，提出了对人体完全安全的身高自动测量解决方案并给出了完整的测量系统。在实现人体身高 测量自动化的同时，也确保了测量装置对人体健康的绝对安全性。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，所述图像处理器包括图像采集卡、FPGA处理器、控制器、输入设备；所述图像采集卡与摄像头相连，用以实时采集摄像头拍摄的图像；所述FPGA处理器与图像采集卡相连，用以将采集后的图像进行处理获取被测人的身高信息；所述控制器与图像采集卡相连，用以控制图像采集卡对图像的采集；所述控制器与FPGA处理器相连，用以控制FPGA处理器对图像的处理；所述输入设备与控制器相连，用以输入控制命令。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。

Claims (3)

1.一种身高自动测量系统，其特征在于：包括纵坐标面、摄像头、图像处理器；所述纵坐标面即为与地面垂直且绘制有高度标尺线的背景面；被测人位于纵坐标面与摄像头之间，所述摄像头以垂直于所述纵坐标面的方向正对准被测人；所述图像处理器与摄像头相连。

2.根据权利要求1所述的身高自动测量系统，其特征在于：所述图像处理器包括图像采集卡、DSP处理器、控制器、输入设备；所述图像采集卡与摄像头相连，所述DSP处理器与图像采集卡相连，所述控制器与图像采集卡相连，所述控制器与DSP处理器相连，所述输入设备与控制器相连。

3.根据权利要求1所述的身高自动测量系统，其特征在于：所述图像处理器包括图像采集卡、FPGA处理器、控制器、输入设备；所述图像采集卡与摄像头相连，所述FPGA处理器与图像采集卡相连，所述控制器与图像采集卡相连，所述控制器与FPGA处理器相连，所述输入设备与控制器相连。 

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