立定跳远评分系统和方法技术方案

一种立定跳远评分系统和方法，包括：顶壁上标有起跳线的软垫、控制器、喇叭、摄像头以及显示屏；软垫水平设置在体检室内，所述摄像头对准软垫；所述摄像头、喇叭和显示屏均同控制器电连接；有效避免了现有技术中针对立定跳远的人工测量评分费时费力且效率低下的缺陷。的人工测量评分费时费力且效率低下的缺陷。的人工测量评分费时费力且效率低下的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
立定跳远评分系统和方法


[0001]本专利技术涉及立顶跳远检测
，具体涉及一种立定跳远评分系统和方法。

技术介绍

[0002]立定跳远是发展下肢爆发力与弹跳力的运动项目。它要求下肢与髋部肌肉协调快速用力，并与上肢的摆动相配合，所以它也需要一定的灵巧性。立定跳远具有简便易行的特点，有平地就能进行练习。跳时两腿稍分，膝微屈，身体前倾，然后两臂自然前后预摆两次，两腿随着屈伸，当两臂从后向前上方做有力摆动时，两脚用前脚掌迅速蹬地，膝关节充分蹬直同时展髋向前跳起，身体尽量前送，身体在空间成一斜线，过最高点后屈膝、收腹、小腿前伸，两臂自上向下向后摆，落地时脚跟先着地，落地后屈膝缓冲，上体前倾。
[0003]现有技术测量评分立定跳远的方式就是采用人工测量受试者立定跳远后脚跟着地的位置与起跳线的距离，这样的人工测量评分费时费力且效率低下。

技术实现思路

[0004]为解决所述问题，本专利技术提供了一种立定跳远评分系统和方法，有效避免了现有技术中针对立定跳远的人工测量评分费时费力且效率低下的缺陷。
[0005]要克服现有技术中的不足，本专利技术提供了一种立定跳远评分系统和方法的解决方案，具体如下：
[0006]一种立定跳远评分系统，包括：
[0007]顶壁上标有起跳线的软垫、控制器、喇叭、摄像头以及显示屏；
[0008]软垫水平设置在体检室内，所述摄像头对准软垫；
[0009]所述摄像头、喇叭和显示屏均同控制器电连接；
[0010]所述摄像头用于采集受试者在软垫上的图像并传送到控制器中；
[0011]所述控制器用于根据受试者在软垫上的图像得到立定跳远的评分；
[0012]所述喇叭用于提示受试者进行立定跳远动作。
[0013]进一步的，所述软垫为单色软垫，所述起跳线也是单色起跳线，所述起跳线和软垫的颜色是有差别的。
[0014]进一步的，所述软垫的长度方向为水平横向，所述起跳线的长度方向为水平纵向。
[0015]进一步的，所述控制器还用于首先在图像中确定受试者在立定跳远起跳时其脚尖位置是否在正确的起跳位置上；如果脚尖位置不在正确的起跳位置上，就启动语音提示让受试者此次立定跳远违规而需要重新测试立定跳远，并终止后续步骤的立定跳远评分；如果脚尖位置在正确的起跳位置上，就在图像中确定受试者落地时脚跟着地的图像；根据受试者落地时脚跟着地的图像获得立定跳远的距离并将该距离作为立定跳远的评分；将该立定跳远的评分发送到显示屏上显示。
[0016]一种立定跳远评分系统的方法，包括：
[0017]步骤1：测试设备安装完成之后对摄像头拍摄的垫子手动标定出软垫的边缘线及
起跳线的像素位置；
[0018]步骤2：以起跳线左边软垫区域作为起跳区域，其像素位置由起跳线像素位置及其左边软垫边缘线像素位置确定；
[0019]步骤3：测试设备安装完成之后对摄像头标定，得到相机内参；
[0020]步骤4：以相机内参及摄像头拍摄的垫子为输入，矫正垫子图像畸变，获得矫正后图像像素坐标与垫子物理刻度的对应关系；
[0021]步骤5:受试者进入体检室内，站在软垫上的起跳线后进行立定跳远，同时摄像头实时采集受试者在立定跳远期间的受试者、具有起跳线的软垫的图像并传送到控制器中；
[0022]步骤6:所述控制器首先在图像中确定受试者在立定跳远起跳时其脚尖位置是否在正确的起跳位置上；
[0023]步骤7：如果脚尖位置不在正确的起跳位置上，就启动语音提示让受试者此次立定跳远违规而需要重新测试立定跳远，并终止后续步骤的立定跳远评分；
[0024]步骤8：如果脚尖位置在正确的起跳位置上，所述控制器就在图像中确定受试者落地时脚跟着地的图像；
[0025]步骤9：所述控制器根据受试者落地时脚跟着地的图像获得立定跳远的距离并将该距离作为立定跳远的评分；
[0026]步骤10：所述控制器将该立定跳远的评分发送到显示屏上显示。
[0027]进一步的，所述步骤6具体包括：
[0028]步骤6
‑
1：以相机内参及受试者图像为输入，矫正受试者图像畸变；
[0029]步骤6
‑
2：基于计算机视觉目标检测方法，将矫正后的受试者图像输入到预先训练好的脚部检测模型，输出矫正后的受试者图像脚部的矩形检测框；
[0030]步骤6
‑
3：以受试者图像脚部区域对应的矩形检测框的右侧边界作为受试者脚尖位置；
[0031]步骤6
‑
4：如果脚尖位置像素坐标超过起跳点像素坐标，则判定为越过起跳线，不在正确起跳位置；否则，判定为在正确的起跳位置。
[0032]进一步的，所述步骤8具体包括：
[0033]步骤8
‑
1：基于计算机视觉目标检测方法，对视频的每帧图像输入到预先训练好的脚部检测模型，输出受试者图像脚部的矩形检测框；
[0034]步骤8
‑
2：如果连续10帧受试者的脚部矩形检测框像素位置不变，且脚部矩形检测框像素位置不在步骤2所确定的起跳区域内，则将最早的图像帧作为受试者落地时图像。
[0035]进一步的，基于计算机视觉目标检测方法，脚部区域检测模型训练算法具体实现方法，包括：
[0036]A
‑
1：收集立定跳远的训练视频，提取视频帧得到图片集X；
[0037]A
‑
2：使用LabelMe标注平台对图片集X标注出受试者的脚部区域，获得脚部类别标签Y及脚部边框标签B；
[0038]A
‑
3：使用大规模目标检测数据集COCO上训练好的YOLOv5深度神经网络模型作为脚部区域检测模型，以立定跳远的训练图像数据集X作为输入，脚部类别标签Y和边框标签B作为预测目标；
[0039]A
‑
4：构建目标检测损失函数，具体如下：
[0040][0041]其中，l1表示类别的交叉熵分类损失函数，l2表示目标框的均方误差回归损失函数，f表示目标检测模型，x
i
表示第i个训练图像，y
i
表示第i个图像的目标类别，b
i
表示第i个图像的目标框，N表示图像数量；
[0042]A
‑
5：基于随机梯度下降，端到端地对脚部区域检测模型的参数迭代式更新，得到训练好的脚部检测模型。
[0043]本专利技术的有益效果为：
[0044]本专利技术首先在图像中确定受试者在立定跳远起跳时其脚尖位置是否在正确的起跳位置上；如果脚尖位置不在正确的起跳位置上，就启动语音提示让受试者此次立定跳远违规而需要重新测试立定跳远，并终止后续步骤的立定跳远评分；如果脚尖位置在正确的起跳位置上，就在图像中确定受试者落地时脚跟着地的图像；根据受试者落地时脚跟着地的图像获得立定跳远的距离并将该距离作为立定跳远的评分；将该立定跳远的评分发送到显示屏上显示，这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立定跳远评分系统，其特征在于，包括：顶壁上标有起跳线的软垫、控制器、喇叭、摄像头以及显示屏；软垫水平设置在体检室内，所述摄像头对准软垫；所述摄像头、喇叭和显示屏均同控制器电连接；所述摄像头用于采集受试者在软垫上的图像并传送到控制器中；所述控制器用于根据受试者在软垫上的图像得到立定跳远的评分；所述喇叭用于提示受试者进行立定跳远动作。2.根据权利要求1所述的立定跳远评分系统，其特征在于，所述软垫为单色软垫，所述起跳线也是单色起跳线，所述起跳线和软垫的颜色是有差别的。3.根据权利要求1所述的立定跳远评分系统，其特征在于，所述软垫的长度方向为水平横向，所述起跳线的长度方向为水平纵向。4.根据权利要求1所述的立定跳远评分系统，其特征在于，所述控制器还用于首先在图像中确定受试者在立定跳远起跳时其脚尖位置是否在正确的起跳位置上；如果脚尖位置不在正确的起跳位置上，就启动语音提示让受试者此次立定跳远违规而需要重新测试立定跳远，并终止后续步骤的立定跳远评分；如果脚尖位置在正确的起跳位置上，就在图像中确定受试者落地时脚跟着地的图像；根据受试者落地时脚跟着地的图像获得立定跳远的距离并将该距离作为立定跳远的评分；将该立定跳远的评分发送到显示屏上显示。5.一种立定跳远评分系统的方法，其特征在于，包括：步骤1：测试设备安装完成之后对摄像头拍摄的垫子手动标定出软垫的边缘线及起跳线的像素位置；步骤2：以起跳线左边软垫区域作为起跳区域，其像素位置由起跳线像素位置及其左边软垫边缘线像素位置确定；步骤3：测试设备安装完成之后对摄像头标定，得到相机内参；步骤4：以相机内参及摄像头拍摄的垫子为输入，矫正垫子图像畸变，获得矫正后图像像素坐标与垫子物理刻度的对应关系；步骤5:受试者进入体检室内，站在软垫上的起跳线后进行立定跳远，同时摄像头实时采集受试者在立定跳远期间的受试者、具有起跳线的软垫的图像并传送到控制器中；步骤6:所述控制器首先在图像中确定受试者在立定跳远起跳时其脚尖位置是否在正确的起跳位置上；步骤7：如果脚尖位置不在正确的起跳位置上，就启动语音提示让受试者此次立定跳远违规而需要重新测试立定跳远，并终止后续步骤的立定跳远评分；步骤8：如果脚尖位置在正确的起跳位置上，所述控制器就在图像中确定受试者落地时脚跟着地的图像；步骤9：所述控制器根据受试者落地时脚跟着地的图像获得立定跳远的距离并将该距离作为立定跳远的评分；步骤10：所述控制器将该立定跳远的评分发送到显...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙紫阳，李绍园，
申请(专利权)人：江苏凤凰智慧教育研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：