[發明專利]一種基于RGB圖像的步速測量方法

有效

• 申請號: 201810589119.5
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN109030854B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 曾遼原;張汝民;林吉;崔偉煜;陳建文;劉江
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01P3/68
• 分類號: G01P3/68
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 徐金瓊

本發明公開了一種基于RGB圖像的步速測量方法，涉及步速測量方法領域；其包括如下步驟1：采集、預處理圖像；步驟2：通過HOG特征檢測獲得運動員在圖像中的位置，通過Grabcut算法獲得標志物在圖像中的位置；步驟3：根據運動員位置、標志物位置以及設定的閾值判斷運動員是否均通過起點標志物和終點標志物，若是，則計算運動員通過起點標志物和終點標志物的時長并跳至步驟4，若否，則重復該步驟；步驟4：計算起點標志物和終點標志物的距離，結合運動員通過起點標志物和終點標志物的時長求解運動員步速；本發明實現了標志物的精確定位，解決了現有基于圖像的步速測量方法中因缺少距離參照物導致的測量誤差較大的問題，達到精確測量運動員步速的效果。

技術領域

本發明涉及步速測量方法領域，尤其是一種基于RGB圖像的步速測量方法。

背景技術

行人速度測量在現實生活中有著重要的意義，體育田徑賽事中的步速測量對于檢測運動員的指標十分重要；步速測量方法可分為：一、基于傳感器的步速測量，二、基于圖像的步速測量；基于傳感器的步速測量裝置可以通過使用者身上的速度檢測裝置測量使用者的速度；基于傳感器測量步速的方法有很多，Bishop使用兩個安裝在小腿部位的加速器計算步速，將倒立擺的姿勢當做一個獨立的跨步周期；Park使用手持設備估算步速，其要求參與者手持一個三軸加速器進行速度測量；Gomez使用一種可穿戴可視化的傳感器設備，在用戶眼鏡上安裝測試點，使用該設備計算使用者的步速；路永樂等人提出一種基于MEMS慣性傳感器的人體多運動模式識別算法，選取MEMS加速度傳感器的時域特征作為模式識別特征量，提取MEMS角速度傳感器的時域特征作為二次識別的特征量實現步速檢測；基于傳感器的方法中，一方面由于測試者攜帶傳感器，導致無法正常發揮，進而影響測試結果；另一方面由于傳感器設備傳輸需要時間，導致無法實時測速。基于圖像的方法測量步速也有很多，比如Gu等人使用一種可視化的方法，利用單個RGB相機追蹤2D節點坐標以此估計步速；張佳佳等人使用Qualisys三維運動捕捉系統即8個攝像頭和2塊Kistler測力臺同步采集健身競走、普通健身走、跑步的運動學和動力學指標；秦劍杰等人運用三位攝像法，使用兩臺索尼HXR－NX100型攝像機，對前8名運動員在進行到第19圈時、距離終點線1km處的技術動作進行定點拍攝；王鵬等人采用APAS和Dartfish4.5對視頻進行解析，使用日本松井秀治人體慣性參數模型，并選取19個關節點，數字化研究對象的一個復步，采用截斷頻率8Hz的低通數字濾波法平滑3D，用Dartfish軟件處理比賽圖像。

雖然在步速測量方面已經取得了大量研究結果，但是基于圖像的方法中圖像中沒有距離參照物，通過RGB圖像中人的位置計算人實際通過的距離，得到的距離會受相機自身參數、圖像質量等因素影響，導致步速測量結果誤差大。因此需要一種高精度的基于圖像的步速測量方法。

發明內容

本發明的目的在于：本發明提供了一種基于RGB圖像的步速測量方法，解決了現有基于圖像的步速測量方法中圖像中缺少距離參照物從而被多種因素影響導致測量結果誤差大的問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于RGB圖像的步速測量方法，包括如下步驟：

步驟1：采集、預處理圖像；

步驟2：通過HOG特征檢測獲得運動員在圖像中的位置，通過Grabcut算法獲得標志物在圖像中的位置；

步驟3：根據運動員位置、標志物位置以及設定的閾值判斷運動員是否均通過起點標志物和終點標志物，若是，則計算運動員通過起點標志物和終點標志物的時長并跳至步驟4，若否，則重復該步驟；

步驟4：基于步驟2計算起點標志物和終點標志物的距離，結合運動員通過起點標志物和終點標志物的時長求解運動員步速。

優選地，所述步驟1包括如下步驟：

步驟1.1：根據標志物的高度H與攝像頭中標志物成像高度h確定攝像頭與標志物的垂直距離D，計算公式如下：