非接触身高自动测量系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子健康站设备，特别是涉及一种具有综合广告信息显示功能的电子健康站系统。
【背景技术】
[0002]目前，传统的身高测量方法采用被测量者赤脚，“立正”姿势站在身高计的底板上，脚跟、骶骨部及两肩胛间紧靠身高计的立柱上。测量者站在被测量人的左右均可，将其头部调整到耳屏上缘与眼眶下缘的最低点齐平，再移动身高计的水平板至被测量人的头顶，使其松紧度适当，即可测量出身高。但测量效率较低，误差较大。专利CN201020652664.3 —种身高自动测量系统虽解决了传统身高测量的问题，但当被测者进行前后移动后，无法进行有效、准确的身高测量。
【发明内容】
[0003]基于上述技术问题，本发明提出了一种非接触身高自动测量系统，该系统可以实现对人体身高的自动测量，同时解决了被测者前后移动后的身高测量。
[0004]本发明提供的一种非接触身高自动测量系统，包括相机、标定平板、标定模块、超声波测距模块以及身高测量模块；
[0005]所述相机，用于从所述标定平板采集标定参数图像和拍摄身高测量者图像；
[0006]所述标定模块，通过所述标定平板和所述相机实现参数标定；
[0007]所述超声波测距模块由身高测量模块控制，用于判断被测者与测量系统间的距离；
[0008]所述身高测量模块，用于对从上述模块获取的数据信息进行分析、计算，获得最终身高数据。
[0009]本发明还提出一种非接触身高自动测量方法，该方法包括以下步骤:
[0010]步骤一、将一标定平板置于相机前，标定平板上有一已知长度为h#的标志物；
[0011]步骤二、通过超声波测距模块测量所述标定平板与相机距离d标；
[0012]步骤三、控制串口的开关每次读取10组数据，将其转换为距离值，最终测量作为一个参数导入标定模块；
[0013]步骤四、控制相机采集标定平板的拍摄图片；
[0014]步骤五、标定物在标定平面上对应的长度为L标,则Le= η标*dpix, η标表示其在图像中的像素数，dpix表示每个像素对应的大小；
[0015]步骤六、将h标(η标*dpix) = d标f导入身高测量模块中；
[0016]步骤七、被测者站在摄像头前时，启动身高测量模块；身高测量模块在进行测量时，控制超声波测距模块测得人与相机距离d，控制相机采集人像图片；
[0017]对人像图片进行处理分析得到人像最高点的纵坐标y，
[0018]H = h相机+ [ (y-d纵2、*dpix] *df，d纵为相机纵轴分辨率；
[0019]通过标定模块中的函数关系，约去f，即得到身高的最终测量结果
[0020]H = h 相机 + [ (y-d 标 2) *d] (η 标 *d 标)*h 标；
[0021]式中h= [(y-d标2)*d] (η标*d标)*h标为人体在相机光轴以上部分的长度，人体移动后，公式中y和d对应数值发生变化，(y-d标2)*d始终等于hfdpix，当距离d发生变化时，测量得到h值不发生变化。
[0022]与现有技术相比，本发明结构简单，全自动化自行操作，在人体与摄像头间位置发生变化时，仍可获取准确的身高测量数据。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的非接触身高自动测量系统结构图；
[0024]图2为本发明的非接触身高自动测量系统的摄像头成像图；
[0025]图3为本发明的非接触身高自动测量系统的实际测量与标定成像图。
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如下。
[0027]通过标定模块对系统内部参数进行标定，将一平板置于相机前，平板上有一已知长度为h#的标志物。通过超声波测距模块测量其与相机距离dp超声波测距模块本身每1ms进行一次测距，完成测距后，以串口的形式输出距离值；通过matlab编写程序，控制串口的开关，每次读取10组数据，按照通讯协议将其转换为距离值，舍去其中不合理的数据，对剩余数据求均值作为最终测量结果，将测量结果作为一个参数，导入标定模块。控制相机采集平板图片。标志物在相平面上对应的长度为Lp若用表示其在图像中的像素数，dpix表示每个像素对应的大小，则Lg= n#*dpix。n#通过对平板图像进行处理分析即可得到η标(对图像进行二值化处理；使用sobel算子进行边缘检测；对检测得到的闭合区域按大小进行取舍，仅保留标志物在图像上的区域；使用reg1np1ps函数获取包围标志物区域的最小矩形，其长边像素数即为n#)，以获取焦距f和dpix之间的比例关系，并实时进行系统记录，由几何关系易知，hg(ng*dpix) =dfef0将该函数关系导入身高测量模块中。被测者站在摄像头前时，启动身高测量模块，控制超声波测距模块测量人与相机距离d，控制相机采集人像图片。对人像图片进行处理分析得到人像最高点的纵坐标y (对图像进行灰度化处理，剔除背景；对图像进行二值化，通过开运算，去掉细小的突出部分)，由原理图几何关系易知H = h#m + [(y-c^2)*dpix]*df，d纵为相机纵轴分辨率(如分辨率为640*480的相机，其d纵为480)。通过标定模块中的函数关系，约去f，即可得到最终测量结果H = h_ + [(y-d标2)*d] (η标*de)*h标。公式中h = [(y_d标2)*d] (η标*d标)*h标为人体在相机光轴以上部分的长度，由图2可知，人体移动后，公式中y和d对应数值发生变化，由简单几何关系(相似三角形)易知，(y-d标2)*d始终等于hfdpix，当距离d发生变化时，测量得到h值不发生变化。
[0028]图2中坐标系oxyz为相机坐标系，XfOfYf为相机成像平面，OXYZ为物体坐标系。
【主权项】
1.一种非接触身高自动测量系统，其特征在于，包括相机、标定平板、标定模块、超声波测距模块以及身高测量模块； 所述相机，用于从所述标定平板采集标定参数图像和拍摄身高测量者图像； 所述标定模块，通过所述标定平板和所述相机实现参数标定； 所述超声波测距模块由身高测量模块控制，用于判断被测者与测量系统间的距离；所述身高测量模块，用于对从上述模块获取的数据信息进行分析、计算，获得最终身高数据。
2.一种非接触身高自动测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、将一标定平板置于相机前，标定平板上有一已知长度为h#的标志物； 步骤二、通过超声波测距模块测量所述标定平板与相机距离dg ； 步骤三、控制串口的开关每次读取10组数据，将其转换为距离值，最终测量作为一个参数导入标定模块； 步骤四、控制相机采集标定平板的拍摄图片； 步骤五、标定物在标定平面上对应的长度为Lig,则Lig= nfe*dpix, η#表示其在图像中的像素数，dpix表示每个像素对应的大小； 步骤六、将h标(η标*dpix) = d标f导入身高测量模块中； 步骤七、被测者站在摄像头前时，启动身高测量模块；身高测量模块在进行测量时，控制超声波测距模块测得人与相机距离d，控制相机采集人像图片； 对人像图片进行处理分析得到人像最高点的纵坐标y， H = h相机+ [(y-d纵2)*dpix]*df，d纵为相机纵轴分辨率； 通过标定模块中的函数关系，约去f，即得到身高的最终测量结果H = h相机 + [ (y-d 标 2) *d] (η 标 *d 标)*h 标； 式中h = [(y-dfe2)*d] (?*?)为人体在相机光轴以上部分的长度，人体移动后，公式中I和d对应数值发生变化，(y-d标2) *d始终等于hfdpix，当距离d发生变化时，测量得到h值不发生变化。
【专利摘要】本发明公开了一种非接触身高自动测量系统，包括相机、标定平板、标定模块、超声波测距模块以及身高测量模块；所述相机，用于从所述标定平板采集标定参数图像和拍摄身高测量者图像；所述标定模块，通过所述标定平板和所述相机实现参数标定；所述超声波测距模块由身高测量模块控制，用于判断被测者与测量系统间的距离；所述身高测量模块，用于对从上述模块获取的数据信息进行分析、计算，获得最终身高数据。本发明结构简单，全自动化自行操作，在人体与摄像头间位置发生变化时，仍可获取准确的身高测量数据。
【IPC分类】A61B5-107
【公开号】CN104720814
【申请号】CN201310730736
【发明人】欧阳健飞, 徐可欣
【申请人】天津市天大百睿精密仪器技术有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月19日