一种智慧操场中的计数方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种智慧操场中的计数方法、系统及装置，通过采用光流法分析从采集模块处实时获得的连续帧静态图像，获取待测者的运动趋势，能够有效提高测试过程中图像分析的准确性，且具有通用性强、易用性高的优点。易用性高的优点。易用性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种智慧操场中的计数方法、系统及装置


[0001]本专利技术属于图像处理
，具体涉及一种智慧操场中的计数方法、系统及装置。

技术介绍

[0002]学生体质健康促进一直是学校密切关注和致力发展的方向，近些年来，学生体质健康测试工作各学校严格按《国家学生体质健康标准》执行。然而，现有学校在体质健康测试过程中往往采用人工计数的方式进行相关测试，很少有学校采用仪器进行测试。人工计数的测试过程主观性强，且工作量巨大，这给体测工作造成了很大的麻烦。此外，人工计数测得的数据一般为纸质数据，将纸质数据转换为电子数据更是费时费力。绝大部分高校的体质健康测试的海量数据通常以数据库的方式“储存”，而后续基本不会对“储存”的数据库进行挖掘和利用，因此，很难针对成绩不理想的学生提出有效的提升措施。
[0003]近些年，随着科技的进步，一些科技公司和研究单位提出了一些测试方法和仪器以实现自动化的计数，例如：2020年殷家炜等公开的“基于Quick
‑
OpenPose模型的引体向上测试计数方法及系统(公开号CN111368791A)”，采用计数控制器、语音模块、图像采集模块、数据存储与传输模块等实现自动测试；2015年罗亮等公开的“自动防作弊引体向上测试仪(CN204891143)”利用两个传感器支架、计数控制器、防作弊检测传感器、PC机、主机和防作弊垫、外部存储USB模块、无线WIFI模块、语音模块、RFID模块、扬声器等实现了测试，并通过WIFI模块将数据发送给PC机；2016年胡振禹公开的“超声波引体向上测试仪及其控制方法(CN105944363A)”使用了单片机、超声波探头、红外探头、语音播报器来进行自动测试。
[0004]综上所述，现有的引体向上测试仪基本都采用高精度传感器，然而传感器存在距离标定不能适用于所有人、对测试环境要求较高(如不能强光照、雨雪天等)、测试者无法自行测试等问题；采用图像处理技术的测试设备，则存在算法复杂、对处理器要求高、实时性难保证等缺陷；此外，由于同种测试设备只能测试单一种类的项目，因此无法满足测试多种项目的需求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种智慧操场中的计数方法、系统及装置，能够实现对待测者在智慧操场中所完成的标准动作数量的准确测量。
[0006]本专利技术提供的一种智慧操场中的计数方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、设定标准动作的参考坐标，设定被测者的动作区域，设定计数器的初始值为零；开始测试后，获取实时测试视频；
[0008]步骤2、采用光流法分析所述步骤1中得到的所述实时测试视频，判断所述被测者的运动趋势，计算所述被测者的标识坐标，若所述标识坐标小于所述参考坐标则说明当前动作合格，计数器自加1；若所述标识坐标不小于所述参考坐标则说明当前动作不合格，计数器保持不变；测试结束后，停止计数，同时将所述计数器的值作为测试成绩输出。
[0009]进一步地，所述步骤2中的所述采用光流法分析所述步骤1中得到的所述实时测试视频，判断所述被测者的运动趋势，包括以下步骤：
[0010]采用光流法处理所述实时测试视频得到测试视频帧的两通道的像素点光流向量位移值，从中提取竖直方向的竖直向量位移d；对所述测试区域内的所有像素点的竖直向量位移求和，得到测试视频帧的总位移D，若D>0则说明当前测试视频帧对应向上运动，若D<0则说明当前测试视频帧对应向下运动；同时，若测试视频帧满足|D|≥θ，θ为设定的总位移阈值，则当前测试视频帧为可计数视频帧。
[0011]进一步地，所述步骤2中的所述计算所述被测者的标识坐标，包括以下步骤：
[0012]对所述测试视频帧依次进行灰度化、腐蚀、膨胀、滤波及二值化处理，然后对相邻的两个所述测试视频帧做差得到测试区域图像差，在所述测试区域图像差中白色像素对应所述被测者的运动；若h
i
行中白色像素点的数量大于设置的阈值ξ，那么h
i
行中的最小值坐标值即为被测者的所述标识坐标。
[0013]进一步地，所述步骤2中的所述若所述标识坐标大于所述参考坐标则说明当前动作合格，计数器自加1；若所述标识坐标不大于所述参考坐标则说明当前动作不合格，计数器保持不变，其中，计数器包括计数器A和计数器B，具体步骤如下：
[0014]从第一个所述测试视频帧开始，以n个相邻的帧为一个单元，计算所述单元所包含的测试视频帧的总位移的平均值，得到所述测试视频帧的平均总位移数列；在所述平均总位移数列中，若第i
‑
1帧D
i
‑1>0、第i+1帧D
i+1
<0，且第i
‑
1帧和第i帧的标识坐标均大于参考坐标，则计数器A加1；若第i
‑
1帧D
i
‑1<0、第i+1帧D
i+1
>0，且第i
‑
1帧和第i帧的标识坐标均不大于参考坐标，则计数器B加1；当计数完成后，取计数器A和计数器B中的较小值作为计数器的输出。
[0015]进一步地，所述以n个相邻的帧为一个单元中，n的取值为3。
[0016]本专利技术提供的一种智慧操场中的计数系统，包括：采集模块、身份识别模块、语音模块、计数模块、显示模块及存储模块；
[0017]所述采集模块，用于获取实时测试视频，并对将所述实时测试视频进行下采样后发送至所述计数模块和存储模块，所述采集模块与所述计数模块及存储模块相连；
[0018]所述身份识别模块，用于采用人脸识别摄像头对被测者进行身份识别，所述身份识别模块与所述语音模块、显示模块及存储模块相连；
[0019]所述语音模块，用于为被测者提供语音引导功能，语音模块与身份识别模块相连；
[0020]所述计数模块，用于采用稠密光流法及帧差法对所述采集模块输出的测试视频进行图像处理，计算待测者完成的动作的数量，所述计数模块与所述采集模块、显示模块相连；
[0021]所述显示模块，用于显示待测者的信息及测试成绩，所述显示模块与所述身份验证模块、计数模块及存储模块相连。
[0022]所述存储模块，用于存储测试过程中的所有信息，所述存储模块与所述采集模块、计数模块及显示模块相连。
[0023]本专利技术提供的一种智慧操场中的计数装置，包括显示屏、人脸识别摄像头、计数摄像头、支架及后台处理器；
[0024]所述显示屏，用于显示从所述后台处理器中获取的待测者的信息及测试成绩；同
时所述显示屏搭载蓝牙音箱，用于语音提示待测者；
[0025]所述人脸识别摄像头，用于采集待测者的个人信息，并将所述个人信息发送至所述后台处理器；所述计数摄像头，用于采集待测者的实时测试视频，并将实时测试视频发送至后所述台处理器；
[0026]所述支架，用于固定所述计数摄像头、人脸识别摄像头和显示屏；
[0027]所述后台处理器，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智慧操场中的计数方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、设定标准动作的参考坐标，设定被测者的动作区域，设定计数器的初始值为零；开始测试后，获取实时测试视频；步骤2、采用光流法分析所述步骤1中得到的所述实时测试视频，判断所述被测者的运动趋势，计算所述被测者的标识坐标，若所述标识坐标小于所述参考坐标则说明当前动作合格，计数器自加1；若所述标识坐标不小于所述参考坐标则说明当前动作不合格，计数器保持不变；测试结束后，停止计数，同时将所述计数器的值作为测试成绩输出。2.根据权利要求1所述的计数方法，其特征在于，所述步骤2中的所述采用光流法分析所述步骤1中得到的所述实时测试视频，判断所述被测者的运动趋势，包括以下步骤：采用光流法处理所述实时测试视频得到测试视频帧的两通道的像素点光流向量位移值，从中提取竖直方向的竖直向量位移d；对所述测试区域内的所有像素点的竖直向量位移求和，得到测试视频帧的总位移D，若D>0则说明当前测试视频帧对应向上运动，若D<0则说明当前测试视频帧对应向下运动；同时，若测试视频帧满足|D|≥θ，θ为设定的总位移阈值，则当前测试视频帧为可计数视频帧。3.根据权利要求2所述的计数方法，其特征在于，所述步骤2中的所述计算所述被测者的标识坐标，包括以下步骤：对所述测试视频帧依次进行灰度化、腐蚀、膨胀、滤波及二值化处理，然后对相邻的两个所述测试视频帧做差得到测试区域图像差，在所述测试区域图像差中白色像素对应所述被测者的运动；若h
i
行中白色像素点的数量大于设置的阈值ξ，那么h
i
行中的最小值坐标值即为被测者的所述标识坐标。4.根据权利要求2所述的计数方法，其特征在于，所述步骤2中的所述若所述标识坐标大于所述参考坐标则说明当前动作合格，计数器自加1；若所述标识坐标不大于所述参考坐标则说明当前动作不合格，计数器保持不变，其中，计数器包括计数器A和计数器B，具体步骤如下：从第一个所述测试视频帧开始，以n个相邻的帧为一个单元，计算所述单元所包含的测试视频帧的总位移的平均值，得到所述测试视频帧的平均总位移数列；在所述平均总位移数列中，若第i
‑
1帧D
i
‑1>0、第i+1帧D i+1
&...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭泽华，李昶林，姚超，马福栋，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：