一种用于体育训练测评的骨骼识别摄像机及训练测评方法与流程

本发明涉及国民体测和体育训练测评领域，特别是涉及一种用于体育训练测评的骨骼识别摄像机及训练测评方法。

背景技术：

1、随着国民体测和体育训练、测评的发展，由于体育训练、测评具有涉及人员多、标准严、覆盖范围广等。国民体育事关人民身体健康，体育训练、测评在军人、民警、消防员、运动员、学生都有明确的标准，数据采集准确率事关公平、公正，训练、考评数据采集速度，事关考评效率。国民体测和体育训练、测评设备主要部署在田径训练场、专用训练场，对环境要求高，需要适应不同角度的部署的光照条件，能精准识别国民体测和体育训练、测评动作、姿态数据；其训练、测评方法要求准确、安全可靠，能有效提高国民体测、体育科目测试数据采集的效率。

2、现有技术提供了一种仰卧起坐智能测试装置，包括：相连的仰卧起坐板及延伸板，在仰卧起坐板上设置有膝关节顶靠支架，在延伸板上设置有脚部固定支架；在仰卧起坐板的左右两侧以前高后低的排布方式间隔设置若干对红外对射传感器，在远离膝关节顶靠支架的仰卧起坐板的后端上设置有感应装置，红外对射传感器及感应装置与主控装置相连，主控装置能够预先设定若干对红外对射传感器处于工作状态，从而使处于工作状态中的若干对红外对射传感器之间形成一个与被测试者仰卧起坐测试过程相适应的红外行程感应区。该方案采用红外行程感应区技术，无法准确判断高矮胖瘦的统一标准，同时不能用于室外全天候使用。

3、现有技术还提供了一种仰卧起坐测试仪及体能测试系统，该仰卧起坐测试仪包括感应垫和护膝，所述护膝用于穿戴于测试者膝盖处，所述感应垫内集成有第一感应器，所述护膝内集成有第二感应器、计数器和计时器，所述第一感应器和所述第二感应器均与所述计数器信号连接，所述第一感应器用于获取测试者的卧姿动作，所述第二感应器用于获取测试者的坐起动作，所述计数器用于根据所述卧姿动作和所述坐起动作的次数计算测试者完成仰卧起坐的个数；该仰卧起坐测试仪方便携带和存放，极大地方便了需要在室外摆放设备进行测试的情况，测试仪为穿戴式和放置式相结合形式，可以根据测试者的身高体型来个性化放置和穿戴，测试过程中准确性高。该测试仪为穿戴式和放置式相结合形式，具有存在佩戴方位不同，采集的数据不同的问题，准确率不高。

4、现有技术还提供了一种基于骨骼识别技术的智慧单杠引体向上考评训练系统，摄像头用于获取被考评人员在进行单杠考评过程中的视频；计算设备包括保存模块、第一识别模块和第二识别模块；保存模块用于将视频中所有的帧图像保存到集合fraphv；第一识别模块用于从集合fraphv中分别获取表示第一个完整的引体向上动作的最低点和最高点的帧图像的集合seltlow1和selhig1；基于seltlow1和selhig1计算选取参数；将第一个完整的引体向上动作的帧图像从集合fraphv中删除，得到更新后的集合nfraphv；第二识别模块用于基于选取参数对集合nfraphv中的帧图像进行识别，计算得到被考评人员完成的引体向上的个数。该方案采用摄像头和计算设备组合，属于前后端组合方法，计算机通过前采集的视频画面，交由后端处理计算ai推理运算。

5、上述现有的体育训练、测评设备采用红外、激光、穿戴式角度传感器和前后端骨骼识别技术为主，采用红外、激光设备受天气和光线的影响，不可见动作，不能准确的判断动作是否标准；穿戴式角度传感器，佩戴方位不同，采集的数据不同，准确率不高；前后端骨骼识别技术，采用前端摄像机采集图像和后端计算机推理运算，设备成本高，使用部署环境要求苛刻，不利于大范围推广。

6、综上，如何准确、低成本的实现体育训练、测评课目骨骼识别成为目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、基于此，本发明实施例提供一种用于体育训练测评的骨骼识别摄像机及训练测评方法，能准确、低成本的实现用于体育训练测评的骨骼识别。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供了如下方案：

3、一种用于体育训练测评的骨骼识别摄像机，包括：pcb主控制器、视觉预处理单元、测距单元和npu处理单元；

4、所述pcb主控制器内置所述视觉预处理单元；所述pcb主控制器分别与所述视觉预处理单元、所述测距单元以及所述npu处理单元连接；所述pcb主控制器用于连接上位机；

5、所述pcb主控制器用于：

6、接收所述上位机发送的训练测评课目编码指令，并根据所述训练测评课目编码指令确定相应的课目骨骼点模型，并将所述课目骨骼点模型发送至所述视觉预处理单元；

7、获取体育训练测评的人体视频画面，并将所述人体视频画面发送至所述npu处理单元；

8、所述npu处理单元用于：

9、根据所述人体视频画面确定人体的骨骼点信息，并将所述骨骼点信息发送所述视觉预处理单元和所述pcb主控制器；

10、所述视觉预处理单元用于：

11、将所述骨骼点信息与相应的课目骨骼点模型比对，判断人体的动作是否达标得到判断结果，并将所述判断结果发送至pcb主控制器；

12、所述测距单元用于确定人体与骨骼识别摄像机的距离信息，并将所述距离信息发送至所述pcb主控制器；所述距离信息用于确定所述骨骼点信息是否完整；

13、所述pcb主控制器还用于：

14、将所述骨骼点信息、所述距离信息和所述判断结果发送至所述上位机。

15、可选地，所述用于体育训练测评的骨骼识别摄像机，还包括：控制单元、图像处理单元、第一镜头和第二镜头；

16、所述控制单元连接所述第一镜头；所述控制单元通过所述图像处理单元与所述pcb主控制器连接；所述第二镜头与所述测距单元连接；

17、所述控制单元用于控制所述第一镜头采集人体的现场画面；所述图像处理单元用于对所述现场画面进行处理，得到人体视频画面；

18、所述测距单元用于通过所述第二镜头发出光脉冲，并通过所述第二镜头接收人体反射的散射光，根据所述光脉冲和所述散射光计算人体与所述第二镜头的测算距离值，将所述测算距离值作为人体与骨骼识别摄像机的距离信息。

19、可选地，所述用于体育训练测评的骨骼识别摄像机，还包括编码单元；

20、所述编码单元分别与所述控制单元和所述pcb主控制器连接；所述编码单元用于对所述现场画面进行编码得到编码视频，并将所述编码视频发送至所述pcb主控制器；

21、所述pcb主控制器还用于将所述编码视频发送至所述上位机。

22、可选地，所述用于体育训练测评的骨骼识别摄像机，还包括：音频采集单元和语音播报单元；

23、所述音频采集单元和所述语音播报单元均与所述pcb主控制器连接；

24、所述音频采集单元用于采集人体所处环境的音频内容，并将所述音频内容通过所述pcb主控制器发送至所述上位机；

25、所述pcb主控制器还用于当所述距离信息超出设定距离范围时，向所述语音播报单元发送语音提醒信息；

26、所述语音播报单元用于播报所述语音提醒信息。

27、可选地，所述用于体育训练测评的骨骼识别摄像机，还包括：dsp数字信号处理单元和网络接口；

28、所述主控制器通过所述dsp数字信号处理单元与所述网络接口连接；所述网络接口用于连接所述上位机。

29、可选地，所述用于体育训练测评的骨骼识别摄像机，还包括：arm处理单元；

30、所述arm处理单元与所述pcb主控制器连接；所述arm处理单元用于根据训练测评课目编码指令为所述第一镜头和所述第二镜头设置镜头参数。

31、可选地，所述用于体育训练测评的骨骼识别摄像机，还包括：存储内存单元；

32、所述存储内存单元与所述pcb主控制器连接；所述存储内存单元用于存储各种体育训练测评课目的课目骨骼点模型；所述体育训练测评课目包括：引体向上、屈臂悬垂、仰卧起坐、俯卧撑、双臂曲伸、双杠前移、坐位体前、屈立定跳远、纵跳、闭眼单脚站立、s形跑和中长跑。

33、可选地，所述pcb主控制器还用于：

34、若所述判断结果为达标，则将体育训练测评的有效次数加1，若所述判断结果为未达标，则将体育训练测评的无效次数加1；

35、将训练测评数据发送至所述上位机；所述训练测评数据包括：体育训练测评课目的名称、体育训练测评的日期、体育训练测评的时间、受测人员姓名、体育训练测评的有效次数、体育训练测评的无效次数和体育训练测评时长。

36、可选地，所述上位机还用于向所述pcb主控制器发送请求；所述pcb主控制器还用于当受到所述请求后，向所述上位机发送相应的响应；所述上位机还用于当发出请求后，若收到相应的响应，则确定当前处于连接状态。

37、本发明还提供了一种训练测评方法，所述训练测评方法采用上述用于体育训练测评的骨骼识别摄像机实现；所述训练测评方法，包括：

38、接收上位机发送的训练测评课目编码指令；

39、根据所述训练测评课目编码指令确定相应的课目骨骼点模型；

40、获取体育训练测评的人体视频画面，并将所述人体视频画面发送至npu处理单元；

41、接收人体的骨骼点信息；所述骨骼点信息是npu处理单元根据所述人体视频画面确定的；

42、接收视觉预处理单元的判断结果；所述判断结果是视觉预处理单元将所述骨骼点信息与相应的课目骨骼点模型比对，判断人体的动作是否达标得到的；

43、接收测距单元确定的人体与骨骼识别摄像机的距离信息；所述距离信息用于确定所述骨骼点信息是否完整；

44、将所述骨骼点信息、所述距离信息和所述判断结果发送至所述上位机。

45、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

46、本发明实施例提出了一种用于体育训练测评的骨骼识别摄像机及训练测评方法，该摄像机包括：pcb主控制器、视觉预处理单元、测距单元和npu处理单元，pcb主控制器用于与上位机连接，将该摄像机用于国民体测和体育课目，解决了传统红外、激光、穿戴式角度传感器，受天气和光线，以及不可见动作标准等问题，该摄像机可部署在标准训练场地任何位置、任何方向，同时可以得到骨骼信息点，精准判断国民体测和体育课目的动作是否标准等，能准确的实现用于体育训练、测评的骨骼识别；解决了传统ai骨骼前后端骨骼识别分离造成设备成本高、部署环境繁琐等问题，采用集成化骨骼识别摄像机，内嵌pcb主控制器、视觉预处理单元、测距单元和npu处理单元，提高了采集效率，节约设备成本，简化安装成本。