一种基于人脸检测的蹲起计数方法

技术领域

本发明涉及智能健身运动设备技术领域，尤其是涉及一种基于人脸检测的蹲起计数方法。

背景技术

蹲起是一种简单的有氧体育项目，主要针对腿部肌肉训练。在做蹲起运动时，体内的脂肪等有机物能被有效利用，对青少年体能、心肺等都有所改善，并提高体质。另一方面，蹲起运动对骨质疏松有预防作用，能调节心理健康和积极促进精神状态良好发展，所以蹲起运动不仅是青少年体育锻炼的手段，也是中老年人可选的运动项目。

蹲起的过程中需要计数，但目前采用人工数数的方法对蹲起进行计数，当计数者注意力不集中的时候，容易出现计数错误，且对不标准的蹲起动作不能进行客观判断。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于人脸检测的蹲起计数方法，通过对人在蹲起计数过程中的视频信息进行分析判断，实现对蹲起进行自动精确计数。

为了实现上述目的，本发明提供的基于人脸检测的蹲起计数方法包括以下步骤：

步骤1：读取视频帧图像并将其转换成灰度图像；

步骤2：在灰度图像中进行人脸检测，检测是否存在人脸；

步骤3：若检测到人脸，则对人脸进行提取框标记；

步骤4：获取人脸提取框中心在灰度图像中的纵坐标；

步骤5：根据人脸提取框中心纵坐标序号和人脸提取框中心纵坐标生成中心坐标曲线；

步骤6：求取中心纵坐标的均值线与中心坐标曲线的交点；

步骤7：根据步骤6中均值线与曲线交点个数的奇偶性确定曲线的峰和谷；

步骤8：对曲线峰和谷对应的人脸提取框中心纵坐标数值的限制，剔除不满足蹲起计数要求的峰和谷；

步骤9：根据步骤8中最终获得的峰和谷的数量来确定有效蹲起个数。

上述技术方案中，可利用摄录设备(如：智能手机等)从合适的角度和距离对包括蹲起者在内的整个蹲起过程进行录制，然后对视频帧图像进行分析后对蹲起过程中的起立和下蹲是否到位进行客观判断并完成自动计数。也可借助相机等设备在现场利用上述方案进行即时计数。

本发明的有益效果是：本发明基于人脸检测对蹲起计数方法不需要采用人工即可实现客观剔除不标准的蹲起，进行自动精确计数，既可以即时计数，也可进行录像回放计数。尤其随着移动摄录设备的广泛应用，该方法将具有更强的实用性。

附图说明

图1是本发明方法的步骤流程图；

图2是本发明中读取的视频帧图像；

图3是本发明中人脸标记结果图；

图4是本发明中人脸标记框中心纵坐标曲线图；

图5是本发明中人脸标记框中心纵坐标均值线示意图；

图6是本发明中中心纵坐标均值线与中心纵坐标曲线交点示意图；

图7是本发明中中心纵坐标曲线峰和谷标记图；

图8是本发明中中心纵坐标曲线有效峰和谷标记图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明方法的步骤是：

步骤1：读取视频帧图像并将其转化成灰度图像

读取事先录制好的用于蹲起计数的视频中的每帧图像，或利用视频采集设备在蹲起运动现场实时采集蹲起运动者的正面图像。

如果获得的图像为彩色图像，则将其转换成灰度图像；如果获得的图像为彩色图像，则不需进行灰度转换。最终得到的灰度视频帧图像I

步骤2：在灰度图像中进行人脸检测，检测是否存在人脸

在获得的灰度视频帧图像I

步骤3：若检测到人脸，则对人脸进行提取框标记

根据灰度视频帧图像I

步骤4：获取人脸提取框中心在灰度图像中的纵坐标

获取步骤3得到的人脸提取框中心的纵坐标，该坐标以图像最下面一行为零点，以像素为单位，从下往上按行逐渐增加1个像素。

步骤5：根据人脸提取框中心纵坐标序号和人脸提取框中心纵坐标生成中心坐标曲线

将从视频帧图像中获取的人脸提取框中心纵坐标按人脸检测前后顺序构成一个中心纵坐标序列；将此序列中的中心纵坐标数值的序号为横坐标、序号对应的中心纵坐标数值为纵坐标，形成一个(序号,中心纵坐标)散点；将所有散点绘制于直角坐标中，生成中心坐标曲线，如图4所示。

步骤6：求取中心纵坐标的均值线与中心坐标曲线的交点

根据步骤4获取的所有人脸提取框中心纵坐标，计算其最大值和最小值的均值并取整，得到纵坐标均值Y

步骤7：根据步骤6中均值线与曲线交点个数的奇偶性确定曲线的峰和谷

若中心纵坐标均值线与中心坐标曲线交点个数n为奇数，则在中心坐标曲线的第0个交点和第1个交点、第2个交点和第3个交点、第4个交点和第5个交点，….，第n-2个交点和第n-1个交点区间内分别计算中心坐标的最小值，最小值对应的位置即中心坐标曲线的谷，该最小值即为该谷的谷值；在中心坐标曲线的第1个交点和第2个交点、第3个交点和第4个交点、第5个交点和第6个交点，….，第n-2个交点和第n-1个交点区间内分别计算中心坐标的最大值，最大值对应的位置即中心坐标曲线的峰，该最大值即为该峰的峰值；若均值线与曲线交点个数n为偶数，则在中心坐标曲线的第0个交点和第1个交点、第2个交点和第3个交点、第4个交点和第5个交点，….，第n-2个交点和第n-1个交点区间内寻找中心坐标曲线的谷及其对应的谷值；在中心坐标曲线的第1个交点和第2个交点、第3个交点和第4个交点、第5个交点和第6个交点，….，第n-3个交点和第n-2个交点区间内寻找中心坐标曲线的峰及其对应的峰值，在第n-1个交点之后的中心坐标曲线中寻找中心坐标最大值，该最大值对应的位置为中心坐标曲线的最后一个峰，此峰对应的中心坐标值为最后一个峰值。

获得的中心坐标曲线的峰和谷如图7所示，其中标记五角星的为中心坐标曲线的峰，标记三角形的为中心坐标曲线的谷。

步骤8：对曲线峰和谷对应的人脸提取框中心纵坐标数值的限制剔除不满足蹲起计数要求的峰和谷

由于实际蹲起运动中，有些动作并不能做到位，需要对不到位的动作加以判断并在最终计数结果中剔除。对不到位蹲起进行剔除的过程如下：

分别计算步骤7所得的峰值和谷值的均值P

P

其中i＝1,2,3，…，N

V

其中j＝1,2,3，…，N

剔除掉动作不到位的蹲起后，得到的中心坐标曲线的有效峰和谷如图8所示，其中标记小正方形的为中心坐标曲线的有效峰，标记钻石形的为中心坐标曲线的有效谷。

步骤9：根据步骤8中最终获得的峰和谷的数量来确定有效蹲起个数

根据步骤8获得的剔除掉动作不标准蹲起后的中心坐标曲线的有效峰和有效谷的个数，将有效峰或有效谷的个数的较小者作为最终的有效蹲起个数。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改，或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。