阅读说明：本技术 自由式立定跳远测试的方法及装置 (Method and device for testing free standing long jump ) 是由 张立 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明提出自由式立定跳远测试的方法及装置。本发明属于自由式立定跳远领域,尤其涉及使用机器视觉技术实现自动化、标准化、智能化的自由式立定跳远测试的方法及装置。本发明使用摄像头和机器视觉进行自由式立定跳远测试的规则判断和成绩测量,突破了传统立定跳远测试的技术无法进行智能化和自由式测试的局限性,实现了立定跳远的智能化和自由式测试,提高了立定跳远测试的效率和测量精度。尤其是,本发明方法以及相应装置创新提出的自由式测试,消除了传统立定跳远测试装置需要依赖起跳线作为起跳和测量成绩的依据,能充分发挥学生的运动能力,测试成绩是测试人员真正的立定跳远距离,能真正反应出测试人员的能力和水平。(The invention provides a method and a device for free standing long jump test. The invention belongs to the field of free standing long jump, and particularly relates to a method and a device for realizing automatic, standardized and intelligent free standing long jump test by using a machine vision technology. The invention uses the camera and machine vision to carry out rule judgment and score measurement of the free standing long jump test, breaks through the limitation that the traditional standing long jump test technology cannot carry out intellectualization and free test, realizes intellectualization and free test of the standing long jump, and improves the efficiency and the measurement precision of the standing long jump test. Particularly, the method and the free-form test innovatively provided by the corresponding device eliminate the need that the traditional standing long jump test device depends on a take-off wire as a basis for taking off and measuring the performance, can give full play to the athletic ability of students, and the test performance is the real standing long jump distance of a tester and can truly reflect the ability and level of the tester.)

自由式立定跳远测试的方法及装置

技术领

本发明属于自由式立定跳远领域，尤其涉及使用机器视觉技术实现自动化、标准化、智能化的自由式立定跳远测试的方法及装置。

背景技术

当前立定跳远测试的成绩测量大都使用人工测量、红外设备测量，这些测量方式均存在测试标准不一致、测试人员和测试成绩不能自动对应、测试效率低、裁判员工作负荷大等问题，特别是红外测量设备需带电工作，给参加测试的人员安全带来一定的危险。

人工测量：人工测量的测试结果和测量人员的基本素质和技能直接相关，不同测量人员因主观标准不一致而导致测量出的成绩不一致。同时皮尺等量具的精度也会影响测量结果。在大量测试人员一起参加测试的情况下，测量人员的工作负荷很大，成绩需要手工记录，测试效率也很低。

红外传感测量：红外传感测量依赖红外发射器和红外接收器协同工作。当立定跳远测试人员处于红外发射器和红外接收器中间时，红外发射器发射的红外线被测试人员遮挡，红外接收器无法接收到红外信号，遮挡位置处即为立定跳远测试人员双脚所处位置，从而计算出成绩。当红外线被非测量对象遮挡后系统也会计算出成绩。同时红外测量的结果和精度与红外发射矩阵的密度有关。红外传感测量设备普遍存在的问题是容易被异物干扰而误报成绩，而用于立定跳远测试的红外传感设备由于成本原因，测量成绩精度普遍不高。

以上立定跳远测试方法和装置存在的共性问题就是，不能基于一致标准精确测量出自由式立定跳远成绩，自动化、智能化程度低，测试效率低，测量人员工作负荷大。

特别是以上立定跳远测试方法和装置需要依赖起跳线作为起跳和测量成绩的依据，不能实现在测试区域内任意地点起跳进行测试，因为无法进行精确的成绩测量。但是依赖起跳线的立定跳远，由于不准踩线或者越线起跳，测试人员通常会离起跳线一定距离起跳，一方面起跳线的存在给测试人员带来踩线犯规的压力，不能充分发挥测试人员的运动能力，另一方面，测试成绩不是测试人员真实的立定跳远距离，而只是测试人员进行立定跳远后的落地点和起跳线之间的距离，这个距离通常要小于真正的立定跳远距离，所以测试成绩反应出的不是测试人员的真正能力和水平。

发明内容

本发明的目的是提供自由式立定跳远测试的方法及装置，改变目前立定跳远测试的方式，不需要设置起跳线，测试人员在测试区域内任意地点自由起跳，使用摄像头和机器视觉进行自由式立定跳远测试的规则判断和成绩测量，识别测试人员进行自由式立定跳远的起跳点，计算出起跳点和落地点之间的距离为立定跳远成绩，并实现自由式立定跳远测试的自动化、标准化、智能化。本发明突破了传统立定跳远测试的技术无法进行自由式测试的局限性，通过将摄像头和机器视觉技术引入立定跳远测试方法和装置，实现了立定跳远的自由式测试，提高了立定跳远的测试效率，提高了立定跳远成绩测量的精度。尤其是，本发明方法以及相应装置为自由式立定起跳测试，消除了传统立定跳远测试装置需要依赖起跳线作为起跳和测量成绩的依据，能充分发挥测试人员的运动能力，测试成绩能真正反应出测试人员的能力和水平。

本发明采用以下技术方案实现。

自由式立定跳远测试的方法，包括：

1，安装摄像头：安装自由式立定跳远测试视频采集摄像头。摄像头安装的时候要注意，摄像头视野要有效覆盖自由式立定跳远测试区域，自由式立定跳远测试区域和摄像头之间不能有物体遮挡。

2，设置自由式立定跳远测试区域：自由式立定跳远测试区域是进行自由式立定跳远测试的地面区域。测试区域内不需要设置立定跳远起跳线。测试人员可以在测试区域内任意地点起跳开始测试。一个摄像头镜头视野范围内可以设置互不重叠的多个自由式立定跳远测试区域，多个自由式立定跳远测试区域可以同时进行自由式立定跳远测试。测试人员在自由式立定跳远测试区域内进行测试时测试有效，测试人员出自由式立定跳远测试区域后即为离场。

3，测试人员进入自由式立定跳远测试区域：参加自由式立定跳远测试的人员进入自由式立定跳远测试区域进行测试。

如果当前为测试模式，需识别出测试人员的身份后才能测试。使用人脸识别、虹膜识别、掌纹识别、指纹识别、声纹识别、步态识别、***识别等方式之一识别出自由式立定跳远测试区域内测试人员的身份，然后进入测试就绪状态。

如果当前为训练模式，则不需要识别出测试人员的身份。在测试人员进入自由式立定跳远测试区域后，通过分析摄像头视频，识别出自由式立定跳远测试区域内已有测试人员进入，即进入测试就绪状态。

4，通知测试人员开始自由式立定跳远测试：进入测试就绪状态后，通过语音、视频、灯光等方式提示测试人员开始自由式立定跳远测试。

5，采集自由式立定跳远测试视频：测试人员进行自由式立定跳远测试，通过摄像头采集自由式立定跳远测试视频。

6，分析自由式立定跳远测试视频计算成绩：对自由式立定跳远测试视频进行图像分析。

通过图像分析获取在起跳前一瞬间帧图像的脚位置即为起跳点。

测试人员起跳后，分析测试人员落地点。

接着判断测试过程动作的规范性，若测试过程有犯规，则此次测试成绩无效。

接着判断是否有身体其他部位和地面接触，如有，则取身体其他和地面接触并离起跳点最近的部位位置为落地点。若没有，则取落地瞬间帧的两脚中最靠近起跳点的点为落地点。计算落地点和起跳点的直线距离为该次自由式立定跳远测试成绩。

8，通知测试人员测试结果：测试人员完成自由式立定跳远测试，分析完自由式立定跳远视频，计算出自由式立定跳远成绩或犯规情况后，通过语音、视频、灯光等方式通知测试人员该次自由式立定跳远测试结果。

本发明还公开了一种自由式立定跳远测试的装置，包括：

动态设置的自由式立定跳远测试区域，是进行自由式立定跳远测试的地面区域，是在测试前在地面上划分出的一个区域。测试区域内不需要设置立定跳远起跳线。测试人员可以在测试区域内任意地点起跳开始测试。

摄像头，用于采集自由式立定跳远测试视频。

测试人员身份识别模块，通过人脸、虹膜、掌纹、指纹、声纹、步态、***等识别测试人员的身份信息。

自由式立定跳远智能分析模块，分析摄像头采集的自由式立定跳远测试视频，识别进入自由式立定跳远测试区域的测试人员，识别测试人员进行自由式立定跳远后的起跳点，计算自由式立定跳远的成绩或者犯规情况，是对自由式立定跳远测试视频进行智能分析和测试逻辑处理的核心模块。优选的，自由式立定跳远智能分析模块是包含智能分析软件的服务器，或者是摄像头的一部分。

交互模块，提示测试人员当前状态，告知测试人员测试结果。优选的，为语音设备，视频设备，灯光设备。

通讯模块，将以上模块和设备连接到一个通讯网络内。

摄像头、测试人员身份识别模块、自由式立定跳远智能分析模块、交互模块通过通讯模块连接到一个通讯网络内。自由式立定跳远智能分析模块通过对摄像头采集的视频进行分析，识别出测试人员是否进入自由式立定跳远测试区域。进一步，在测试模式下，测试人员身份识别模块识别出测试人员身份后可以开始测试，在训练模式下，直接可以开始测试。进一步，摄像头采集测试过程视频，自由式立定跳远智能分析模块分析测试过程视频，计算出自由式立定跳远的成绩或者犯规情况。进一步，自由式立定跳远智能分析模块将当前测试状态和测试结果发送给交互模块，交互模块提示测试人员当前状态，告知测试人员测试结果。

本发明装置实现了自动化、标准化、智能化的自由式立定跳远测试。

附图说明

图1示出了本发明实施例提供的一种自由式立定跳远测试的方法的流程示意图。

图2示出了本发明实施例提供的一种自由式立定跳远测试的装置的结构示意图，图中：201自由式立定跳远测试区域、202摄像头、203测试人员身份识别模块、204自由式立定跳远智能分析模块、205、交互模块、206通讯模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本实施例公开了一种自由式立定跳远测试的方法，请参考图1，包括：

步骤S101，安装摄像头：安装自由式立定跳远测试视频采集摄像头。摄像头安装的时候要注意，摄像头视野要有效覆盖自由式立定跳远测试区域，自由式立定跳远测试区域和摄像头之间不能有物体遮挡。

步骤S102，设置自由式立定跳远测试区域：自由式立定跳远测试区域是进行自由式立定跳远测试的地面区域。测试区域内不需要设置立定跳远起跳线。测试人员可以在测试区域内任意地点起跳开始测试。一个摄像头镜头视野范围内可以设置互不重叠的多个自由式立定跳远测试区域，多个自由式立定跳远测试区域可以同时进行自由式立定跳远测试。测试人员在自由式立定跳远测试区域内进行测试时测试有效，测试人员出自由式立定跳远测试区域后即为离场和测试结束。

步骤S103，测试人员进入自由式立定跳远测试区域：参加自由式立定跳远测试的人员进入测试区域进行测试。

如果当前为训练模式，则不需要识别出测试人员的身份。在测试人员进入自由式立定跳远测试区域后，通过分析摄像头视频，识别出所设置自由式立定跳远测试区域内已有测试人员进入，即进入测试就绪状态。

如果当前为测试模式，需识别出测试人员的身份后才能测试，进入步骤S103.1，在测试人员进入自由式立定跳远测试区域后，通过分析摄像头视频，识别出所设置自由式立定跳远测试区域内已有测试人员进入，并采集测试人员人脸图片，使用卷积模型分析人脸图片，提取人脸特征，并和测试人员数据库的用户记录进行比对，识别出自由式立定跳远测试区域内测试人员的身份，然后进入测试就绪状态。

步骤S104，通知测试人员开始自由式立定跳远测试：进入测试就绪状态后，通过语音、视频、灯光等方式提示测试人员开始自由式立定跳远测试。

步骤S105，采集自由式立定跳远测试视频：测试人员进行自由式立定跳远测试，即在立定跳远测试区域内任意地点起跳。通过摄像头采集自由式立定跳远测试视频。

步骤S106，分析自由式立定跳远测试视频计算成绩：对自由式立定跳远测试视频进行图像分析，识别出每一帧图像中测试人员的双脚位置。

在起跳前一瞬间，获取连续两帧图像，分析每帧图像中双脚的位置，生成起跳方向。接着分析起跳图像，获取起跳时双脚位置，并取双脚位置中沿起跳方向最远的位置为起跳点。

测试人员起跳后，分析落地点：循环分析当前帧两脚各自位置及前一帧两脚各自位置，计算两帧两脚各自位置之间的距离为两脚各自的移动距离，若连续两帧两脚各自的移动距离均小于某个阈值时，则判断测试人员落地。

接着判断测试过程动作的规范性：是否单脚落地。

测试人员落地后，在落地时间阈值范围内，单只脚移动距离超过落地距离阈值，则判断测试人员为单脚落地。

若判断为单脚落地，则此次测试成绩无效。

接着判断是否有身体其他部位和地面接触：是否屁股着地，是否手撑地。

测试人员落地后，在落地时间阈值范围内，测试人员屁股着地并在双脚后方，则判断测试人员屁股着地。

测试人员落地后，在落地时间阈值范围内，测试人员手撑地并在双脚后方，则判断测试人员手撑地。

若屁股着地或者手撑地，则取屁股着地位置或手撑地位置为落地点。若没有，则取落地瞬间帧的两脚中最靠近起跳点的点为落地点。计算落地点和起跳点的直线距离为该次自由式立定跳远测试成绩。

步骤S107，通知测试用户测试结果：测试人员完成自由式立定跳远测试，分析完自由式立定跳远视频，计算出自由式立定跳远成绩或犯规情况后，通过语音、视频、灯光等方式通知测试用户该次自由式立定跳远测试结果。

本实施例不对自由式立定跳远测试使用的摄像头类型和型号做限定，优选的，为普通单目摄像头，在未作特别申明的情况下，具体的摄像头类型和型号对本实施例的技术方案不构成限制，应当理解为便于本领域技术人员理解技术方案而举的示例。

本实施例不对方法中的测试模式做限定，优选的，设置训练模式和测试模式，训练模式不需要识别测试人员身份，只需要测试人员进入测试区域就可以开始测试；测试模式需要测试人员进入测试区域并识别其身份信息后才能开始测试，在未作特别申明的情况下，具体的测试模式对本实施例的技术方案不构成限制，应当理解为便于本领域技术人员理解技术方案而举的示例。

本实施例不对身份识别方式做限定，优选的，使用人脸识别方式，也可以使用虹膜识别、掌纹识别、指纹识别、声纹识别、步态识别、***识别等方式，在未作特别申明的情况下，具体的身份识别方式对本实施例的技术方案不构成限制，应当理解为便于本领域技术人员理解技术方案而举的示例。

本实施例不对自由式立定跳远起跳点计算方式做限定，在未作特别申明的情况下，具体的自由式立定跳远起跳点计算方式对本实施例的技术方案不构成限制，应当理解为便于本领域技术人员理解技术方案而举的示例。

本实施例不对自由式立定跳远各种犯规方式的判断规则做限定，在未作特别申明的情况下，具体的自由式立定跳远各种犯规方式的判断规则对本实施例的技术方案不构成限制，应当理解为便于本领域技术人员理解技术方案而举的示例。

本实施例不对自由式立定跳远落地判断规则做限定，在未作特别申明的情况下，具体的自由式立定跳远落地判断规则对本实施例的技术方案不构成限制，应当理解为便于本领域技术人员理解技术方案而举的示例。

本实施例不对自由式立定跳远落地点计算方式做限定，在未作特别申明的情况下，具体的自由式立定跳远落地点计算方式对本实施例的技术方案不构成限制，应当理解为便于本领域技术人员理解技术方案而举的示例。

本实施例不对自由式立定跳远成绩计算方法做限定，在未作特别申明的情况下，具体的自由式立定跳远成绩计算方法对本实施例的技术方案不构成限制，应当理解为便于本领域技术人员理解技术方案而举的示例。

本实施例公开了一种自由式立定跳远测试的装置，请参考图2，包括：

动态设置的自由式立定跳远测试区域，是在自由式立定跳远测试前在地面上划分出的一个自由式立定跳远测试地面区域。测试区域内不需要设置立定跳远起跳线。测试人员可以在测试区域内任意地点起跳开始测试。

摄像头，用于采集自由式立定跳远测试视频。

自由式立定跳远智能分析模块，分析摄像头采集的自由式立定跳远视频，识别进入自由式立定跳远测试区域的测试人员，识别测试人员进行自由式立定跳远的起跳点，计算出自由式立定跳远的成绩或者犯规情况，对视频进行智能分析和测试逻辑处理的核心模块。优选的，自由式立定跳远智能分析模块是包含智能分析软件的服务器，或者是摄像头的一部分。

测试人员身份识别模块，通过分析和提取测试人员特征识别测试人员的身份信息。优选的，通过分析和提取测试人员人脸特征识别测试人员的身份信息。

交互模块，提示测试人员当前状态，告知测试人员测试结果。优选的，为语音设备，视频设备，灯光设备。

通讯模块，将摄像头、测试人员身份识别模块、自由式立定跳远智能分析模块、交互模块连接到一个通讯网络内。

自由式立定跳远智能分析模块通过分析摄像头视频，识别出测试人员进入自由式立定跳远测试区域，在测试模式下，测试人员身份识别模块识别出测试人员身份，在训练模式下，直接可以开始测试。摄像头采集测试过程视频，自由式立定跳远智能分析模块分析测试过程视频，识别出测试人员进行自由式立定跳远的起跳点，计算出自由式立定跳远的成绩或者犯规情况。自由式立定跳远智能分析模块将当前测试状态和测试结果发送给交互模块，交互模块提示测试人员当前状态，告知测试人员测试结果。

本发明实施例装置实现了自动化、标准化、智能化的自由式立定跳远测试。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法及装置。本发明是参照本发明实施例的方法及装置的流程示意图和结构示意图来描述的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。