一种规范握力测试的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种规范握力测试的方法及装置，属于体质测试领域。受试者将安装有无线测距与姿态传感模块的握力测试计侧面面向自己身体后，开始进行握力测试。无线RGB‑D深度相机模块采集受试者握力测试过程中的肢体动作图像，无线测距与姿态传感模块测量握力测试计到身体的距离数据以及手臂的姿态数据。以上图像和数据无线传输至嵌入式数据处理与交互终端进行握力动作规范判定，嵌入式数据处理与交互终端控制显示屏和音响提示受试者动作规范，从而实现对受试者握力测试动作的规范。采用本发明专利技术的装置进行测量时，无需人工观察，可杜绝受试者和相关测试人员作弊，可快速实现对握力测试动作规范程度的自动化判定。

【技术实现步骤摘要】
一种规范握力测试的方法及装置
本专利技术涉及一种规范握力测试的方法及装置，尤其是涉及使用传感器网络辅助规范握力的测试过程，属于体质测试领域。
技术介绍
握力测试主要是测试受试者前臂和手部的最大肌肉力量，是《国民体质测定标准》中评价人体上肢力量的重要测试。其规范测试方法为：“测试时，受试者转动握力测试计的握距调节钮，调至适宜握距，然后用力手持握力测试计,身体直立,两脚自然分开(同肩宽)，两臂自然下垂，开始测试时，用最大力紧握上下两个握柄。测试两次，取最大值，记录以千克为单位，保留小数点后一位。”目前，握力测试主要通过机械式或电子式握力测试计，关注重点主要集中在握力的准确测量功能上，但对于握力测试过程是否规范，如：用力时，禁止摆臂、下蹲或将握力测试计接触身体，仍然需要依赖人工观察的方式进行判断。此外，2019年，我国在《体育强国建设纲要》中提出“到2035年，城乡居民达到《国民体质测定标准》合格以上的人数比例超过92％”，如何在全民中实现大规模握力规范化测试也成为当下亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种规范握力测试的方法及装置，实现对握力测试动作规范程度的自动化判定，取代现有人工观察的方式，为全民大规模规范化握力测试提供解决方案。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。一种规范握力测试的装置，主要包括：握力测试计，无线RGB-D深度相机模块，无线测距与姿态传感模块，嵌入式数据处理与显示终端。所述握力测试计为市场上常见握力测试计。所述无线RGB-D深度相机模块，放置在受试者正前方；无线测距与姿态传感模块安装在握力测试计侧面；嵌入式数据处理与显示终端，放置在受试者侧前方。受试者将安装有无线测距与姿态传感模块的握力测试计侧面面向自己身体后，开始进行握力测试。无线RGB-D深度相机模块采集受试者握力测试过程中的肢体动作图像，无线测距与姿态传感模块测量握力测试计到身体的距离数据以及手臂的姿态数据。以上图像和数据无线传输至嵌入式数据处理与交互终端进行握力动作规范判定，嵌入式数据处理与交互终端控制显示屏和音响提示受试者动作规范，从而实现对受试者握力测试动作的规范。所述无线RGB-D深度相机模块，包括RGB-D图像采集子模块、补光灯子模块与无线收发子模块，RGB-D图像采集子模块视频输出与控制接口以及补光灯子模块的亮度控制接口与无线收发子模块连接。RGB-D图像采集子模块采集受试者在握力测试时的肢体动作图像，并将所拍摄的图像通过无线收发子模块发送给嵌入式数据处理与显示终端以判断受试者姿态是否符合身体直立，两脚自然分开(同肩宽)，双臂自然下垂的规范，是否出现摆臂、下蹲的违规动作，补光灯子模块用于受试拍摄环境的补光。所述无线测距与姿态传感模块，包括距离测量传感器，惯性姿态传感器，控制器与无线收发子模块，距离测量传感器、惯性姿态传感器、无线收发子模块的数据与控制接口与控制器连接。控制器控制距离测量传感器、惯性姿态传感器分别采集握力测试计到受试者身体的距离数据以及握力测试计的姿态数据，并将以上数据无线传输至嵌入式数据处理与交互终端以判断握力测试计是否未贴在受试者身体。所述嵌入式数据处理与交互终端，包括嵌入式信号处理与控制器，显示屏，音响，与无线收发子模块，无线收发子模块的数据和控制接口与嵌入式信号处理与控制器相连，显示屏和音响的信号输入接口与嵌入式信号处理与控制器相连。嵌入式信号处理与控制器根据无线RGB-D深度相机模块采集的图像数据，无线测距与姿态传感模块采集的距离与姿态数据，判断受试者握力测试过程是否规范并控制显示屏和音响以声光形式提示受试者。此外，嵌入式信号处理与控制器通过无线收发子模块实现与无线RGB-D深度相机模块、无线测距与姿态传感模块的通讯与控制。一种规范握力测试的方法，包括以下步骤：步骤一、开启无线RGB-D深度相机模块、无线测距与姿态传感模块、嵌入式数据处理与交互终端的电源开关，各模块和终端之间完成初始化和配对，嵌入式数据处理与交互终端声光提示受试者，系统已就绪，可以开始测试。步骤二、受试者转动握力测试计的握距调节钮，调至适宜握距，将安装有无线测距与姿态传感模块的握力测试计侧面面向自己身体，然后用力手持握力测试计，身体直立，两脚自然分开(同肩宽)，两臂自然下垂。步骤三、无线RGB-D深度相机模块连续实时拍摄多张图像传输至嵌入式数据处理与交互终端，嵌入式数据处理与交互终端判断当前环境光照是否满足稳定识别人体关节点条件，若不满足，则控制无线RGB-D深度相机模块中的补光灯子模块进行补光，直至满足该条件。步骤四、嵌入式数据处理与交互终端，以声光形式提示受试者开始测量，受试者开始进行握力测试。握力测试过程中，无线RGB-D深度相机模块实时拍摄受试者肢体动作图像并无线传输至嵌入式数据处理与交互终端，嵌入式数据处理与交互终端通过分析当前受试者动作，判断是否满足身体直立，两脚自然分开(同肩宽)，两臂自然下垂，未下蹲的条件。同时，无线测距与姿态传感模块实时测量握力测试计到身体的距离数据以及手臂的姿态数据，将距离数据无线传输至嵌入式数据处理与交互终端，嵌入式数据处理与交互终端判断握力测试计是否满足未贴在身体的条件。若同时满足以上两个条件，嵌入式数据处理与交互终端向受试者输出符合规范测试，若不满足以上任一条件，嵌入式数据处理与交互终端输出不满足规范化测试以及不满足的条件，重复步骤三至四，直到以上条件全部满足。步骤五、嵌入式数据处理与交互终端输出已完成测试，并将规范化评价结果以声光形式提示受试者。步骤三所述的判断当前环境光照是否满足稳定识别人体关节点的算法为：根据无线RGB-D深度相机模块采集的N张RGB图像和深度图像，利用常用人体关键点识别算法，对每一张图像中人体面部、双腿、双臂的关键点进行识别，比较每一张图像的关键点数量是否等于预设值。若N图片中有任一图像关键点数量低于预设值，则认为当前环境光照不满足稳定识别人体关节点条件。步骤四所述的判断是否满足身体直立，两脚自然分开(同肩宽)，两臂自然下垂，未下蹲的算法为：利用人体关键关节点提取算法，识别实时拍摄图像中受试者的全身关键关节点。将识别到的全身关键关节点信息与预设的直立姿态的人体关键关节点信息进行相似度比较，当相似度大于设定阈值，即认定身体直立，未下蹲。随后，依次连接肩部关键关节点、双脚关键关节点、左臂关键关节点、右臂关键关节点，利用图形几何学计算方式，当肩部关键关节点的欧式距离与双脚关键关节点的欧式距离之差小于两脚同肩宽的设定阈值时，认定两脚自然分开(同肩宽)；左臂关键关节点连线与右臂关键关节点连线的二维平面夹角小于两臂自然下垂设定阈值角度，则认定双臂自然下垂。步骤四所述的判断握力测试计是否满足未贴在身体的算法为：判断握力测试计到身体的距离大于设定的贴在身体最小距离阈值，同时姿态传感器测得的三轴角速度和三轴加速度计信息均小于设定的手臂稳定阈值，则认定握力测试计未贴在身体。有益效果(1)一种规范握力测试的方法及装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种规范握力测试的装置，包括握力测试计，其特征在于：还包括：无线RGB-D深度相机模块，无线测距与姿态传感模块，嵌入式数据处理与显示终端；/n所述无线RGB-D深度相机模块，放置在受试者正前方；无线测距与姿态传感模块安装在握力测试计侧面；嵌入式数据处理与显示终端，放置在受试者侧前方；/n受试者将安装有无线测距与姿态传感模块的握力测试计侧面面向自己身体后，开始进行握力测试；无线RGB-D深度相机模块采集受试者握力测试过程中的肢体动作图像，无线测距与姿态传感模块测量握力测试计到身体的距离数据以及手臂的姿态数据；以上图像和数据无线传输至嵌入式数据处理与交互终端进行握力动作规范判定，嵌入式数据处理与交互终端控制显示屏和音响提示受试者动作规范，从而实现对受试者握力测试动作的规范。/n

【技术特征摘要】
1.一种规范握力测试的装置，包括握力测试计，其特征在于：还包括：无线RGB-D深度相机模块，无线测距与姿态传感模块，嵌入式数据处理与显示终端；
所述无线RGB-D深度相机模块，放置在受试者正前方；无线测距与姿态传感模块安装在握力测试计侧面；嵌入式数据处理与显示终端，放置在受试者侧前方；
受试者将安装有无线测距与姿态传感模块的握力测试计侧面面向自己身体后，开始进行握力测试；无线RGB-D深度相机模块采集受试者握力测试过程中的肢体动作图像，无线测距与姿态传感模块测量握力测试计到身体的距离数据以及手臂的姿态数据；以上图像和数据无线传输至嵌入式数据处理与交互终端进行握力动作规范判定，嵌入式数据处理与交互终端控制显示屏和音响提示受试者动作规范，从而实现对受试者握力测试动作的规范。


2.如权利要求1所述一种规范握力测试的装置，其特征在于：所述无线RGB-D深度相机模块，包括RGB-D图像采集子模块、补光灯子模块与无线收发子模块，RGB-D图像采集子模块视频输出与控制接口以及补光灯子模块的亮度控制接口与无线收发子模块连接；RGB-D图像采集子模块采集受试者在握力测试时的肢体动作图像，并将所拍摄的图像通过无线收发子模块发送给嵌入式数据处理与显示终端以判断受试者姿态是否符合身体直立，两脚自然分开，双臂自然下垂的规范，是否出现摆臂、下蹲的违规动作，补光灯子模块用于受试拍摄环境的补光。


3.如权利要求1所述一种规范握力测试的装置，其特征在于：所述无线测距与姿态传感模块，包括距离测量传感器，惯性姿态传感器，控制器与无线收发子模块，距离测量传感器、惯性姿态传感器、无线收发子模块的数据与控制接口与控制器连接；控制器控制距离测量传感器、惯性姿态传感器分别采集握力测试计到受试者身体的距离数据以及握力测试计的姿态数据，并将以上数据无线传输至嵌入式数据处理与交互终端以判断握力测试计是否未贴在受试者身体。


4.如权利要求1所述一种规范握力测试的装置，其特征在于：所述嵌入式数据处理与交互终端，包括嵌入式信号处理与控制器，显示屏，音响，与无线收发子模块，无线收发子模块的数据和控制接口与嵌入式信号处理与控制器相连，显示屏和音响的信号输入接口与嵌入式信号处理与控制器相连；嵌入式信号处理与控制器根据无线RGB-D深度相机模块采集的图像数据，无线测距与姿态传感模块采集的距离与姿态数据，判断受试者握力测试过程是否规范并控制显示屏和音响以声光形式提示受试者；此外，嵌入式信号处理与控制器通过无线收发子模块实现与无线RGB-D深度相机模块、无线测距与姿态传感模块的通讯与控制。


5.采用如权利要求1或2或3或4所述装置进行规范握力测试的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、开启无线RGB-D深度相机模块、无线测距与姿态传感模块、嵌入式数据处理与交互终端的电源开关，各模块和终端之间完成初始化和配对，嵌入式数据处理与交互终端声光提示受试者，系统已就绪，可以开始测试；
步骤二、受试...

【专利技术属性】
技术研发人员：张开宇，李建伟，杨召阳，钱德省，
申请(专利权)人：北京体育大学，
类型：发明
国别省市：北京;11