一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法及系统

本发明涉及体育测量，尤其涉及一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法及系统。

背景技术：

1、立定跳远是一项综合了弹跳、爆发力和身体协调性等多方面身体素质和技巧的体育运动，在社会上普及范围广泛。立定跳远是初中、高中、大学每年体质测试的必测的体育项目，成为衡量学生身体素质的重要指标之一。现有的立定跳远测距方案一般都是基于人工测量或传感器实现。人工测量方案即当运动员起跳落地时，通过人工测量的方式，用卷尺等工具测量运动员跳远距离。这种方案工作量较大，造成了很大的人力资源浪费且容易出现视角误差和检测不准确等问题。基于传感器的方案即通过红外、超声波等传感器实现对运动员跳远距离的测量，这种方案所需要的传感器量较大，导致实现方式成本较高，并且传感器寿命有限且不方便维修更换。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法及系统，以解决如何在保证立定跳远距离测量效率的前提下，降低成本的技术问题。

2、本发明是采用以下技术方案实现的：一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法，包括如下步骤：

3、s1：放置摄像头获取立定跳远测试胶垫图像信息，并上传至服务器进行标定；

4、s2：通过摄像头获取测试者立定跳远视频信息，并上传至服务器；

5、s3：通过服务器截取视频信息中的关键帧，所述关键帧包括起跳关键帧和落地关键帧；

6、s4：根据起跳关键帧，判断测试成绩是否有效；根据起跳关键帧和落地关键帧计算测试成绩。

7、进一步的，所述标定包括起跳位置标定和比例尺标定。

8、进一步的，步骤s1具体为：通过摄像头获取立定跳远测试胶垫图像信息，并上传至服务器，所述服务器通过图像预处理提取测试胶垫的角点像素坐标，并根据角点像素坐标计算比例尺r以及起跳刻度线在原始图像中y轴的像素坐标s，计算公式如下：

9、式中，b1、b2、b3和b4分别为角点像素坐标的纵轴像素坐标；a为立定跳远测试胶垫的宽度；

10、s＝b*r，b为起跳位置与立定跳远测试胶垫边缘的距离。

11、进一步的，所述图像预处理包括灰度化、二值化和角点检测。

12、进一步的，所述服务器通过yolov3目标检测模型对视频信息中人体的动作状态进行判断，所述人体的动作状态包括起跳、腾空和落地，并将判断结果保存至二维数组m中。

13、进一步的，步骤s3具体为：服务器将起跳最后一帧作为起跳关键帧，并记录起跳关键帧中对应目标检测框的四个像素坐标分别为左上(x1，y1)，右上(x2，y2)，左下(x3，y3)和右下(x4，y4)；服务器将落地第一帧作为落地关键帧，并记录落地关键帧对应目标检测框的四个像素坐标分别为左上(x′1，y′1)，右上(x′2，y′2)，左下(x′3，y′3)和右下(x′，y′4)。

14、进一步的，根据起跳关键帧，判断测试成绩是否有效具体为：计算起跳点的横轴像素坐标p1：

15、

16、将p1与起跳刻度线像素坐标s进行比较，若p1＞s，则判断违例，本次测试成绩无效。

17、进一步的，根据起跳关键帧和落地关键帧计算测试成绩的计算公式如下：

18、

19、一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距系统，包括摄像头和服务器，通过摄像头获取立定跳远测试胶垫图像信息以及测试者立定跳远视频信息，并上传至服务器；所述服务器根据立定跳远测试胶垫图像信息进行起跳位置标定和比例尺标定，根据测试者立定跳远视频信息判断测试成绩是否有效，以及计算测试成绩。

20、本发明的有益效果在于：本发明与现有的立定跳远测距方案有较大不同，本发明通过运用目标检测技术配合图像处理技术实现立定跳远距离测量，用摄像头实现对距离的测量不仅容易实现、测量精度高而且设备成本低、使用方便。

技术特征：

1.一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法，其特征在于，所述标定包括起跳位置标定和比例尺标定。

3.如权利要求2所述的一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法，其特征在于，步骤s1具体为：通过摄像头获取立定跳远测试胶垫图像信息，并上传至服务器，所述服务器通过图像预处理提取测试胶垫的角点像素坐标，并根据角点像素坐标计算比例尺r以及起跳刻度线在原始图像中y轴的像素坐标s，计算公式如下：式中，b1、b2、b3和b4分别为角点像素坐标的纵轴像素坐标；a为立定跳远测试胶垫的宽度；

4.如权利要求3所述的一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法，其特征在于，所述图像预处理包括灰度化、二值化和角点检测。

5.如权利要求3所述的一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法，其特征在于，所述服务器通过yolov3目标检测模型对视频信息中人体的动作状态进行判断，所述人体的动作状态包括起跳、腾空和落地，并将判断结果保存至二维数组m中。

6.如权利要求5所述的一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法，其特征在于，步骤s3具体为：服务器将起跳最后一帧作为起跳关键帧，并记录起跳关键帧中对应目标检测框的四个像素坐标分别为左上(x1，y1)，右上(x2，y2)，左下(x3，y3)和右下(x4，y4)；服务器将落地第一帧作为落地关键帧，并记录落地关键帧对应目标检测框的四个像素坐标分别为左上(x′1，y′1)，右上(x′2，y′2)，左下(x′3，y′3)和右下(x′4，y′4)。

7.如权利要求6所述的一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法，其特征在于，根据起跳关键帧，判断测试成绩是否有效具体为：计算起跳点的横轴像素坐标p1：

8.如权利要求6所述的一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法，其特征在于，根据起跳关键帧和落地关键帧计算测试成绩的计算公式如下：

9.一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距系统，用以实现权利要求1～8任意一项所述的一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法，其特征在于，包括摄像头和服务器，通过摄像头获取立定跳远测试胶垫图像信息以及测试者立定跳远视频信息，并上传至服务器；所述服务器根据立定跳远测试胶垫图像信息进行起跳位置标定和比例尺标定，根据测试者立定跳远视频信息判断测试成绩是否有效，以及计算测试成绩。

技术总结
本发明公开了一种基于目标检测和图像处理的立定跳远测距方法及系统，该方法包括如下步骤：S1：放置摄像头获取立定跳远测试胶垫图像信息，并上传至服务器进行标定；S2：通过摄像头获取测试者立定跳远视频信息，并上传至服务器；S3：通过服务器截取视频信息中的关键帧，所述关键帧包括起跳关键帧和落地关键帧；S4：根据起跳关键帧，判断测试成绩是否有效；根据起跳关键帧和落地关键帧计算测试成绩。本发明与现有的立定跳远测距方案有较大不同，本发明通过运用目标检测技术配合图像处理技术实现立定跳远距离测量，用摄像头实现对距离的测量不仅容易实现、测量精度高而且设备成本低、使用方便。

技术研发人员：孟继成,何中山
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13