基于计算机视觉的无推板的坐位体前屈测试装置及方法与流程

本发明涉及计算机视觉，具体地说是一种基于计算机视觉的无推板的坐位体前屈测试装置及方法。

背景技术：

1、通过对成年人进行体质测定，评价体质状况和体育锻炼效果，健全并督促成年人参加体育锻炼的有效机制，科学地指导成年人开展体育活动，从而不断地增强成年人的体质，特别是学生的体能测试，是各级院校培养学生体育素质成果的体现之一。但是各个学校、用人单位开展体能测试耗费大量人力，并且由于部分测试人员缺乏训练，许多项目成绩记录不准确，坐位体前屈就是其中之一，因此自动化的体育测试设备也就变得尤为重要。

2、常见的坐位体前屈测试设备由于设计上的原因，总是存在这样那样的缺陷，例如人工读数不准确，更难以判别学生单手推动推板等违规行为。

3、传统方法测试可能会出现的单手推动推板或最后猛力将推板推出一段距离等影响误判。

4、故如何能够快捷方便的获取坐位体前屈测试过程的准确成绩，同时达到节省人力的目的是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的技术任务是提供一种基于计算机视觉的无推板的坐位体前屈测试装置及方法，来解决如何能够快捷方便的获取坐位体前屈测试过程的准确成绩，同时达到节省人力的目的的问题。

2、本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种基于计算机视觉的无推板的坐位体前屈测试装置，该装置包括底座，底座的一端处设置有脚踩板，脚踩板下端安装在底座上，脚踩板上端设置有背景板，背景板与底座平行设置；背景板一端处设置有摄像头，摄像头倾斜设置在背景板上方。

3、作为优选，所述背景板与底座之间设置有支架，支架上端固定在背景板上，支架下端位于底座上。

4、更优地，所述脚踩板一侧处设置有安装架，安装架一端固定在脚踩板的侧面上，安装架另一端从背景板一侧延伸至背景板上方且安装架另一端固定连接摄像头。

5、更优地，所述摄像头电连接有服务器，服务器内部署有通信模块、图像处理模块及成绩获取模块；

6、其中，摄像头用于拍摄背景板上的视频，并先对拍摄的视频进行标定，以确定视频中距离与实际距离的比例；

7、通信模块用于摄像头与服务器之间的视频数据传输；

8、图像处理模块用于对服务器从摄像头获取的每一帧图像进行边缘检测获取只含手部边界的黑白二值图；

9、成绩获取模块用于通过边缘检测后的边缘像素点，取边缘伸到最远处的距离为受试者的成绩并进行上报。

10、更优地，所述图像处理模块对每一帧图像进行边缘检测具体如下：

11、将每一帧图像经过canny边缘检测算法或laplace边缘检测算法处理得到只含手部边界的黑白二值图；其中，黑白二值图的背景为黑色，边缘轮廓为白色。

12、更优地，所述成绩获取模块根据边缘检测后获取的边缘像素点，取边缘伸到最远处的距离为测试者的成绩并上传具体如下：

13、成绩计算模块逐帧接收图像处理模块传来的黑白二值图，记录每张二值图中两只手的轮廓中每个像素点(即二值图中所有的白色像素点)距离起始线l1的距离，取左手轮廓中所有像素点距离起始线距离最大值d1与右手轮廓中所有像素点距离起始线距离最大值d2做对比，d1和d2中较小值作为对应帧图像成绩的像素值d；

14、计算对应帧的像素值d对应的实际距离，具体为：计算对应帧黑白二值图点到标定起始线l1在图像中的距离x，并计算对应帧黑白二值图点到标定终点线l2在图像中的距离y，对应帧黑白二值图点到起始线的实际距离为d＝[x/(x+y)]*40，单位cm(如果两线之间的实际距离为40cm)；

15、从测试开始到测试结束每帧图的实际距离d中最大的值为最终成绩d_max。

16、一种基于计算机视觉的无推板的坐位体前屈测试方法，该方法具体如下：

17、对摄像头拍摄的图片进行标定，以确定图片中距离与实际距离的比例：在图片中标定背景板的起始线与终点线以及起始线与终点线直接爱你的实际距离，并将标定的起始线记为l1，终点线记为l2，以便后续过程使用；

18、测试者坐于底座上，双脚放于脚踩板上，双手位于背景板上；

19、测试者双手放于背景板上往前伸，伸到最远处后双手收回，测试结束；

20、摄像头在测试过程中实时就爱那个视频逐帧通过通信模块传输到服务器中；

21、服务器中的图像处理模块对每一帧图像进行边缘检测，并将处理好的图像传输到成绩获取模块；

22、成绩获取模块根据边缘检测后获取的边缘像素点，取边缘伸到最远处的距离为测试者的成绩并上传。

23、作为优选，服务器中的图像处理模块对每一帧图像进行边缘检测具体如下：

24、将每一帧图像经过canny边缘检测算法或laplace边缘检测算法处理得到只含手部边界的黑白二值图；其中，黑白二值图的背景为黑色，边缘轮廓为白色。

25、更优地，成绩获取模块根据边缘检测后获取的边缘像素点，取边缘伸到最远处的距离为测试者的成绩并上传具体如下：

26、成绩计算模块逐帧接收图像处理模块传来的黑白二值图，记录每张二值图中两只手的轮廓中每个像素点(即二值图中所有的白色像素点)距离起始线l1的距离，取左手轮廓中所有像素点距离起始线距离最大值d1与右手轮廓中所有像素点距离起始线距离最大值d2做对比，d1和d2中较小值作为对应帧图像成绩的像素值d；

27、计算对应帧的像素值d对应的实际距离，具体为：计算对应帧黑白二值图点到标定起始线l1在图像中的距离x，并计算对应帧黑白二值图点到标定终点线l2在图像中的距离y，对应帧黑白二值图点到起始线的实际距离为d＝[x/(x+y)]*40，单位cm(如果两线之间的实际距离为40cm)；

28、从测试开始到测试结束每帧图的实际距离d中最大的值为最终成绩d_max。

29、更优地，摄像头在测试过程中全程抓帧，将取得的帧传输到图像处理模块进行处理，并将对应视频保存，以便测试者后续查看。

30、本发明的基于计算机视觉的无推板的坐位体前屈测试装置及方法具有以下优点：

31、(一)本发明采用边缘检测的方式，选取一摄像头拍摄坐位体前屈的测试过程，通过摄像头直接在测试设备上拍摄坐位体前屈的过程，通过边缘检测找出双手伸出最远点所在位置，以排除之前方法测试可能会出现的单手推动推板、或最后猛力将推板推出一段距离等影响误判，再通过之前标定的距离通过图像处理模块与成绩获取模块得出测试人员坐位体前屈的准确成绩；

32、(二)本发明利用边缘检测，手位于与人体肤色色差较大的设备上通过边缘检测可以不同之处，以此来计算坐位体前屈的成绩，可以解决传统方法对单手推动推板、或最后猛力将推板推出一段距离等判误成绩的问题；

33、(三)本发明通过摄像头对测试设备进行标定，并且后续对测试过程进行检测并记录；

34、(四)本发明的成绩获取模块通过摄像头采集到的数据，可以完成无其他人操作自动测试，节省人力；

35、(五)本发明的1.背景板的颜色应为与手的肤色对比鲜明的颜色如蓝色、浅蓝色等，以便后续边缘检测可以更加准确的捕捉到手部的边缘。