一种基于图像识别的立定跳远距离测量装置及测量方法，属于体育用品技术领域。
背景技术：
立定跳远是一项能够反映出人体运动过程中的身体协调力和爆发力，同时也在一定程度上体现出个人的身体素质情况的运动，在上学期间，立定跳远通常作为一项校园体能测试的必测项目，因此具有广泛的群众基础。
在传统的立定跳远测试时，一般在沙坑内完成，参加跳远考试的学生站在起跳点起跳之后跳入沙坑，然后由另外的至少两位测试人员将量尺分别固定在起跳点和跳落的终点进行成绩的读数，一般还需要由专门的成绩记录人员对成绩进行手动记录，因此传统的测试方式需要占用至少二到三位额外的成绩记录人员，造成一定的人员浪费，同时工作效率较为低下。
在现有技术中，也存在有一定的成绩自动记录的立定跳远测试装置，但是现有的测试装置体积较为巨大，不易移动，同时价格较为昂贵，对于学校来说是一笔不小的投入，在一定程度上增加了学校的经济负担。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过测距机构与跳毯配合，由测距机构对立定跳远时在跳毯上的落地点进行拍照，并通过图像识别最终确认跳远成绩，测量精准同时避免了人员浪费且成本较低的基于图像识别的立定跳远距离测量装置及测量方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于图像识别的立定跳远距离测量装置，其特征在于：包括用于进行跳远测试的跳毯，在跳毯的一侧树立有测距机构，在测距机构内设置有控制器，在测距机构的顶部设置有由控制器控制的拍摄模块，拍摄模块对跳毯整体进行拍摄，在跳毯上设置有触发传感器，触发传感器与测距机构内的控制器相连。
优选的，所述的跳毯为矩形柔性毯，在跳毯的一端设置有起跳线，所述的触发传感器包括振动传感器和红外对射传感器，红外对射传感器分别设置在起跳线的两侧。
优选的，所述的振动传感器有多个，沿跳毯的长度方向依次均匀间隔设置。
优选的，所述的测距机构包括平放在地面的底板，在底板的上表面竖直设置有立柱，在立柱的顶部设置有控制盒，所述的控制器位于控制盒内，在控制盒的上方竖直设置有支撑柱，所述的拍摄模块为固定在支撑柱顶端的摄像头。
优选的，在所述的控制盒与支撑柱之间还设置有刷卡器，在刷卡器内设置有与控制器相连的射频模块。
优选的，在所述的控制盒内设置有与控制器相连的报警模块以及显示模块。
优选的，还设置有与所述控制器相连的通讯模块。
一种基于图像识别的立定跳远距离测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1001，在进行跳远之前，由控制器控制拍摄模块对跳毯进行拍照，得到跳毯的原始图片；
步骤1002，控制器对原始图片进行黑白化处理，将原始图片转换为黑白图片；
步骤1003，对黑白化之后的原始图片进行去噪处理，然后对完成去噪处理的原始图片进行透视变换操作，最后对原始图形进行像素化处理；
步骤1004，测试者进入常规测试流程；
步骤1005，测试者完成测试之后，由控制器控制拍摄模块对跳毯进行二次拍照，得到跳毯的二次图片；
步骤1006，控制器对二次图片进行黑白化处理，将二次图片转换为黑白图片；
步骤1007，对黑白化之后的二次图形进行去噪处理，然后对完成去噪处理的二次图片进行透视变换操作，最后对二次图形进行像素化处理；
步骤1008，控制器对跳毯的原始图形和跳毯的二次图形逐行进行像素比对，对原始图形和二次图形依次遍历，找到跳毯的原始图形和二次图形存在差别处，确定为测试者的落地点；
步骤1009，控制器根据落脚点的像素点的位置，进一步得到测试者的跳远距离。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、本基于图像识别的立定跳远距离测量装置及测量方法，通过测距机构与跳毯配合，由测距机构对立定跳远时在跳毯上的落地点进行拍照，并通过图像识别最终确认跳远成绩，测量精准同时避免了人员浪费且成本较低。
2、通过设置通讯模块，可以实现成绩的上传，避免了现有技术中需要人工记录的弊端，大大提高了工作效率。
3、通过设置刷卡器，测试者在测试之前通过射频卡刷卡进入考试流程，测试者在刷卡登录时，控制器对刷卡信息进行检测，便于对测试者的身份进行识别同时便于对测试者跳远成绩进行存储。
4、通过设置红外对射模块，方便自动判断测试者起跳位置是否超出起跳线。
附图说明
图1为基于图像识别的立定跳远距离测量装置组成示意图。
图2为基于图像识别的立定跳远距离测量装置测距机构结构示意图。
图3为基于图像识别的立定跳远距离测量装置跳毯结构示意图。
图4为基于图像识别的立定跳远距离测量原理方框图。
图5为基于图像识别的立定跳远距离测量方法流程图。
其中：1、测距机构2、振动传感器3、跳毯4、红外对射传感器5、连接线6、摄像头7、支撑柱8、刷卡器9、控制盒10、立柱11、底板12、毯面13、起跳线。
具体实施方式
图1～5是本发明的最佳实施例，下面结合附图1～5对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种基于图像识别的立定跳远距离测量装置，包括测距机构1以及与测距机构1配合的跳毯3，在跳毯3上设置有振动传感器2以及红外对射传感器4，振动传感器2以及红外对射传感器4的信号输出端通过连接线5与测距机构1相连。测距机构1树立在跳毯3的一侧，在测距机构1上设置有摄像头6(见图2)，跳毯3整体位于摄像头6的拍摄范围内。
如图2所示，测距机构1包括平放在地面的底板11，在底板11的上表面竖直设置有立柱10，在立柱10的顶部设置有控制盒9，在控制盒9的上方固定有刷卡器8，在刷卡器8的上方竖直设置有支撑柱7，摄像头6固定在支撑柱7的顶端。
如图3所示，跳毯3的毯面12为矩形且可卷起的柔性毯，在跳毯3长度方向的一端标记有起跳线13，上述的红外对射传感器4的发射端和接收端分别设置在起跳线13的两端。上述的振动传感器2设置有多个，在毯面12的一侧沿毯面12的长度方向依次均匀间隔设置。红外对射传感器4以及所有振动传感器2的信号输出端通过连接线5同时接入测距机构1的控制盒9内。
如图4所示，本基于图像识别的立定跳远距离测量装置的控制电路包括控制器、报警模块、显示模块、拍摄模块、红外对射模块、振动感应模块、通讯模块以及射频模块，其中拍摄模块为上述的摄像头6，红外对射模块为上述的红外对射传感器4，振动感应模块为上述的振动传感器2，控制器与报警模块、显示模块同时集成于上述的控制盒9内，射频模块位于上述的刷卡器8内。
控制器的信号输出端与报警模块以及显示模块相连，拍摄模块、红外对射模块以及振动感应模块的信号输出端与控制器的信号输入端相连，通讯模块以及射频模块与控制器的输入输出端口双向连接，控制器可采用市售常见的单片机实现。
上述的射频模块通过常规的射频技术实现，测试者在测试之前通过射频卡刷卡进入考试流程，测试者在刷卡登录时，控制器对刷卡信息进行检测，对测试者的身份进行识别同时便于对测试者跳远成绩进行存储。红外对射模块用于判断测试者起跳位置是否超出起跳线13，如果超出起跳线13，则判断为测试犯规，控制器驱动报警模块发出报警信息。振动感应模块用于对测试者是否落地进行判断，当测试者落地之后，至少被一只振动传感器2检测到，振动传感器2向控制器发出控制信号，然后控制器控制拍摄模块进行图像拍摄。拍摄完成之后，控制器对跳远成绩进行判断，对成绩进行存储并通过通讯模对测试成绩进行上传。显示模块用于测试者的信息和成绩进行显示。报警模块可采用扬声器或/和led进行实现，还可通过共用报警模块的扬声器对测试成绩进行播报。
如图5所示，一种基于图像识别的立定跳远距离测量方法，包括如下步骤：
步骤1001，拍摄原始图片；
在进行跳远之前，由控制器控制摄像头6对跳毯3进行拍照，得到跳毯3的原始图片。
步骤1002，对原始图片进行黑白化处理；
控制器对原始图片进行黑白化处理，将原始图片转换为黑白图片，其转换公式为：
v＝max(r,g,b)
ifh＜0thenh＝h+360.
onoutput0≤v≤1,0≤s≤1,0≤h≤360
h参数表示色调，即所处的光谱颜色的位置；s参数表示饱和度，即比例值，范围从0到1；v参数表示色彩的明亮程度，范围从0到1。
步骤1003，对原始图片进行去噪处理，透视变换及像素化处理；
首先对跳毯3黑白化之后的原始图形进行去噪处理，然后对去噪之后的原始图片进行透视变换操作，其变换公式为：
x'＝xa11+ya21+a31
y'＝xa12+ya22+a32
z'＝xa13+ya23+a33
其中x和y是原图像像素点坐标，x”和y”是输出图像像素点的坐标。
透视变换后得到标准矩形的跳毯3的原始图形，最后对跳毯3的原始图形进行像素化处理。
步骤1004，测试开始；
测试人员通过射频模块进入常规测试流程。
步骤1005，拍摄二次图像；
在测试者完成测试之后，由控制器控制摄像头6对跳毯3进行二次拍照，得到跳毯3的二次图片。
在测试者起跳并落地之后，触发至少一个振动传感器2，振动传感器2将触发信号送入控制器内，由控制器驱动摄像头6进行拍摄。
步骤1006，对二次图片进行黑白化处理；
控制器按照步骤1002中所示的转换公式对二次图片进行黑白化处理，将二次图片转换为黑白图片。
步骤1007，对二次图片进行透视变换及像素化处理；
对黑白化之后的二次图片按照上述步骤1003中的公式进行去噪处理，然后进行透视变换操作，得到标准矩形的跳毯3的二次图形，最后对跳毯3的二次图形进行像素化处理。
步骤1008，进行像素比对，得到测试者的落地点像素；
控制器对跳毯3的原始图形和跳毯3的二次图形逐行进行像素比对，自起跳线13向起跳线13对端依次遍历，找到跳毯3的原始图形和二次图形存在差别处，确定为测试者的落地点。
步骤1009，得出跳远距离；
控制器根据落脚点的像素点的位置，得到落地点与起跳线13之间的像素数量，进一步得到测试者的跳远距离。
按照上述步骤1005～步骤1009，完成所有测试者的立定跳远测试。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。