[發明專利]一種基于繩子目標提取的跳繩計數方法

有效

• 申請號: 202110486004.5
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113076936B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（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: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 梁瑩

本發明公開了一種基于繩子目標提取的跳繩計數方法，采用俯視的角度拍攝跳繩視頻，既降低了后續從背景中提取人和繩子的難度，又方便了坐標系的建立，使得后期通過坐標系中的繩子方向向量進行跳繩計數分析。另外，本發明先進行視頻圖像的預處理，控制其分辨率，再設定顏色閾值，當繩子的顏色達到閾值范圍內時將其提取出來，從而進行分析，通過該種方式控制了其分辨率，有著較高的計算速度。最后，本發明對于繩子方向向量的分析過程十分嚴格，設置身前觸發器和身后觸發器，結合跳繩過程中正常跳繩，反向跳繩，跳繩卡斷，卡斷后反向搖動，卡斷后跨過跳繩，身前觸發器和身后觸發器的值均會按照不同的邏輯進行變化，從而對跳繩的次數進行影響，有較高的準確率。

技術領域

本發明涉及體育測試的技術領域，尤其涉及到一種基于繩子目標提取的跳繩計數方法。

背景技術

對于跳繩運動而言，跳繩次數的計數通常是通過人工的方式進行，當需要進行大量的計數時，人工的方式不僅效率低下，而且需要付出大量的人力。例如在體育考試時，為了提高計數的效率，需要多人同時對不同考生進行跳繩計數，浪費了人力。而對于自動計數有兩種方式，一種是通過智能跳繩檢測裝置，通過跳繩本身及其配套產品的結構設計來實現計數，這種方式的應用比較局限，必須使用指定的繩子才能完成自動計數，不能對任意跳繩完成計數。另外一種方式視頻及音頻的提取，通過圖像處理的相關算法，以及聲音信號處理的相關算法實現。該類方法處理視頻的方式都是基于跳繩者的關鍵點提取，如專利CN112163516A通過關鍵肢體部位的獲取實現，專利CN110152273B通過人臉中心點的獲取結合跳繩的音頻實現。基于跳繩者的跳繩次數檢測最大的問題在于缺乏繩子的處理，因此對于空跳的行為并不能進行合理的區分，與此同時，音頻信號受環境影響較大。專利CN112044046A通過深度學習的方式，將圖像分為三類進行計數分析，對訓練集及測試集角度要求較高，比較依賴模型，流程復雜度較高，計算速度較大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于繩子目標提取的跳繩計數方法，從繩子的角度出發，攝像頭以俯視視角采集跳繩者跳繩的視頻，獲取繩子的有效信息，從而根據跳繩的擺動來分析，判斷跳繩的次數。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：

一種基于繩子目標提取的跳繩計數方法，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或者面向右側，然后將視頻傳輸到計算機，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。

進一步地，對視頻進行處理，分析跳繩者跳繩次數的步驟如下：

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。

進一步地，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，將手附近正方形區域作為目標區域，剪裁之后只保留單側手臂的附近區域，在保證根據保留下的區域內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。

進一步地，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，且畫面中未出現跳繩者；隨后用該背景幀的rgb向量的值與其余出現有跳繩者的幀進行比較，當距離低于設定閾值時，將其余出現有跳繩者的幀中同一位置的坐標賦予0灰度值；其余不變的位置，即為跳繩者以及跳繩的位置。