[发明专利]一种非接触式体能测试系统及方法

说明书

本发明涉及一种非接触式体能测试系统及方法，其系统包括：体能测试控制模块：用于获取人体关键点坐标，并计算各躯干关节间角度；仰卧起坐测试模块：用于对仰卧起坐进行计数；俯卧撑测试模块：用于对俯卧撑进行计数；平板支撑测试模块：用于对平板支撑进行计数；测试反馈模块：用于将检测数据反馈给用户。本发明提供的系统利用人体姿态识别深度学习框架，在无需让用户携带任何仪器设备的前提下获得用户的骨架坐标信息，进行精确的运动计数或计时，其检测过程不需其他人为干预。同时本发明通过使用有限状态机算法模型，运动检测过程中对于运动数据的测量准确，对于所测试动作以外的其他干扰动作具有较好的容错性。

技术领域

本发明涉及体能测试领域，具体涉及一种非接触式体能测试系统及方法。

背景技术

随着生活品质的提高，人们越来越注重对身体素质的改善练习。其中，力量训练类运动对于人体的减脂塑形有着极其重要的作用。目前，力量训练绝大部分是以穿戴设备为基础进行测量。这类器材中包括：电磁感应类型、GPS测量类型等。电磁感应器材是在测试者身上穿戴接收或发射装置，利用电脑等测量仪器发射或接收信号并通过信号的有无来进行计数。此类器材存在信号易受干扰、发射功率受限、测量范围过大不精确等弊端。GPS测量类型是以全球定位系统为基础，通过人体位移轨迹记录运动轨迹，只适合长跑类项目的低精确度测量，无法测量原地运动以及需要精确值的项目。

目前国内对于力量训练类非接触式系统研究较少，已有的一些监测系统通常会对被测者所处的环境有所限制，如需要在颜色单一的环境中穿着特定颜色的衣服才能进行检测。这些限制使得体能检测不能随时随地为普通人所服务。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种非接触式体能测试系统及方法。

本发明技术解决方案为：一种非接触式体能测试系统，包括：

体能测试控制模块：用户选择运动模式，通过上传或摄像头输入运动视频；根据运动模式，并利用OpenPose框架对所述运动视频进行人体姿态估计，获得人体关键点坐标；根据所述人体关键点坐标计算各躯干关节间角度；

仰卧起坐测试模块：将有限状态机作为判定仰卧起坐的计算模型，定义仰卧起坐中被测人体的状态为有限状态，将被测人体在完成仰卧起坐过程中可能出现的状态定义为四种：“准备状态”、“过程状态”、“计数状态”、“其他状态”；定义一个完整仰卧起坐动作的状态序列为一个连续且有序的状态转换过程：“准备状态”至“过程状态”再至“计数状态”，期间不出现“其他状态”；根据运动视频帧的二维坐标，分别获取上半身与下半身的四个点，平均计算x坐标值来判断人体朝向为左或者右；根据所述各躯干关节间角度与预先设定的阈值进行匹配，判断当前动作所处状态；当状态转换完成了一个完整的状态转移序列时，认为被测人体完成了一个完整的仰卧起坐，同时计数加一；

俯卧撑测试模块：将有限状态机作为判定俯卧撑的计算模型，定义俯卧撑中被测人体的状态为有限状态；将被测人体在完成俯卧撑中可能出现的状态定义为四种：“起身状态”、“过程状态”、“伏地状态”以及“其他状态”，定义一个完整俯卧撑动作的状态序列为一个连续且有序的状态转换过程：“起身状态”至“过程状态”再至“伏地状态”，期间不出现“其他状态”；根据运动视频帧的二维坐标，分别获取上半身与下半身的四个点，平均计算x坐标值来判断人体朝向为左或者右；根据所述各躯干关节间角度与预先设定的阈值进行匹配，判断当前动作所处状态；当状态转换完成了一个完整的状态转移序列时，认为被测人体完成了一个完整的俯卧撑，同时计数加一；

平板支撑测试模块：将有限状态机作为判定平板支撑的计算模型，定义平板支撑中被测人体的状态为有限状态，将被测人体在进行平板支撑运动过程中可能出现的状态定义为两种：“计时状态”和“其他状态”；根据运动视频帧的二维坐标，分别获取上半身与下半身的四个点，平均计算x坐标值来判断人体朝向为左或者右；根据所述各躯干关节间角度与预先设定的阈值进行匹配，判断当前动作所处状态；当处于“计时状态”时，开始计时，处于“其它状态”时，停止计时；