[發(fā)明專利]一種基于繩子目標提取的跳繩計數(shù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110486004.5
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113076936B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 田翔;張子陽
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06V40/20
• 分類號: G06V40/20;G06V10/26;G06V10/56;G06V10/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 梁瑩

1.一種基于繩子目標提取的跳繩計數(shù)方法，其特征在于，將高速攝像頭豎直向下懸掛在跳繩者的正上方，俯視拍攝跳繩者跳繩視頻，跳繩者在視頻中面向左側(cè)或者面向右側(cè)，然后將視頻傳輸?shù)接嬎銠C，由計算機對視頻進行處理，獲取跳繩者跳繩過程中繩子的信息，從而分析出跳繩者跳繩的次數(shù)；

對視頻進行處理，分析跳繩者跳繩次數(shù)的步驟如下：

S1、對視頻圖像進行預處理；

S2、提取已進行預處理的視頻圖像中的目標繩子；

S3、基于提取到的目標繩子分析跳繩者跳繩次數(shù)；

所述步驟S1對視頻圖像進行預處理的具體步驟如下：

S1-1、進行背景差分處理，找出跳繩者以及跳繩的位置；

S1-2、進行圖像剪裁；鎖定圖像中跳繩者手的位置，將手附近正方形區(qū)域作為目標區(qū)域，剪裁之后只保留單側(cè)手臂的附近區(qū)域，在保證根據(jù)保留下的區(qū)域內(nèi)的繩子像素值能確定繩子方向的情況下，提高視頻圖像的處理速度；

S1-3、進行抽取操作，保證繩子輪廓的情況下降低視頻圖像的分辨率；

所述步驟S1-1的具體步驟如下：

在視頻的開始階段采集至少一幀的背景幀，背景幀要求高速攝像頭拍攝畫面固定，且畫面中未出現(xiàn)跳繩者；隨后用該背景幀的rgb向量的值與其余出現(xiàn)有跳繩者的幀的rgb向量的值進行比較，當相差低于設定閾值時，將其余出現(xiàn)有跳繩者的幀中同一位置的坐標賦予灰度值0；其余灰度值保持不變的位置，即為跳繩者以及跳繩的位置；

所述步驟S3基于提取到的目標繩子分析跳繩者跳繩次數(shù)的具體步驟如下：

S3-1、建立一個以跳繩者的左上角為原點、跳繩者的朝向為x軸正向、跳繩者的上方為y軸正向的坐標系；

S3-2、基于步驟S3-1建立的坐標系構建繩子方向向量；

S3-3、計算視頻每一幀圖像中繩子方向向量的余弦來確定對應時刻繩子所處的位置；

S3-4、在跳繩者的身后和身前區(qū)域分別設置身后觸發(fā)器和身前觸發(fā)器，結合這兩個觸發(fā)器為跳繩者跳繩進行計數(shù)。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于繩子目標提取的跳繩計數(shù)方法，其特征在于，所述步驟S2提取目標繩子的具體步驟如下：

S2-1、設定hsv三通道的顏色閾值，在單側(cè)手臂附近區(qū)域，通過opencv算法提取目標繩子顏色，當圖像內(nèi)部的hsv值落在該單側(cè)手臂附近區(qū)域內(nèi)時，將目標繩子所在位置的像素賦值255，其余位置賦值0，從而完成二值化操作；

S2-2、采用形態(tài)學開運算把噪聲去掉二值圖像場景內(nèi)部的噪聲。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于繩子目標提取的跳繩計數(shù)方法，其特征在于，所述構建繩子方向向量的具體步驟如下：

首先從圖像的原點開始，一行一行遍歷像素，先找到圖像中繩子的最高點，即手持繩子的點，作為第一關鍵點；隨后，再一次遍歷像素，在最高點下方設定的行數(shù)內(nèi)，找到與最高點距離最遠的繩子上的點，作為第二個關鍵點；構建第一個關鍵點指向第二個關鍵點的向量，即為繩子方向向量。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于繩子目標提取的跳繩計數(shù)方法，其特征在于，結合身后觸發(fā)器和身前觸發(fā)器為跳繩者跳繩進行計數(shù)的具體步驟如下：

將身后觸發(fā)器和身前觸發(fā)器的初始值均設置為0，然后對視頻每一幀圖像均進行計算；當繩子第一次經(jīng)過跳繩者身后區(qū)域時，身后觸發(fā)器變?yōu)?，隨后當繩子進入身前區(qū)域后，進行判斷，如果此時身后觸發(fā)器的值仍為1，則身前觸發(fā)器的值也變?yōu)?，當繩子再次進入身后區(qū)域時，會繼續(xù)進行判斷，如果此時身前觸發(fā)器的值為1，則執(zhí)行跳繩計數(shù)加1，身后觸發(fā)器和身前觸發(fā)器的值全部變?yōu)?；接著，下一幀圖像中的身后觸發(fā)器變?yōu)?，隨后當繩子從身后區(qū)域進入身前區(qū)域后，繼續(xù)進行判斷，周而復始，不斷累加跳繩加1的次數(shù)，直到計時結束。