[发明专利]一种基于智能手机平台的非接触式俯卧撑计数方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能手机平台上应用的技术领域，尤其是指一种基于智能手机平台的非接触式俯卧撑计数方法。

背景技术

随着智能手机的普及，基于智能手机平台的手机应用层出不穷，各种手机应用已经渗透到人们生活的方方面面中。众所周知，俯卧撑可以有效锻炼臂力、胸肌，基本不受时间、地点的限制。于是，手机应用市场出现了许多方便的智能软件能够记录人们平时锻炼身体时做的俯卧撑次数，并提醒和促使他们勤加锻炼。

目前，现有的一些手机平台上的用于对俯卧撑计数的软件主要是基于以下两种技术：接触屏技术和近距离传感器技术。

对于采用触摸屏技术，虽然这样的实现会比较简单和准确可靠，然而这对做俯卧撑的人的动作质量就有了一个很高的要求，在做俯卧撑时，需要用鼻子或下巴去触碰手机屏幕的特定地方，计数器才会计数，然而初学者一般来说不能坚持连续做多个标准的俯卧撑，使用效果不明显。

对于采用近距离传感器技术，由于近距离传感器的工作原理是通过发射短的光脉冲，并测量此光脉冲从发射到被物体发射回来的时间来计算距离，因此实际的近距离传感器的作用范围非常小，当做俯卧撑的速度过快或者附近有障碍物干扰时，近距离传感器容易发生失灵，从而不能精确计数，这样的工作效果是不能令人满意的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种实用、可靠的基于智能手机平台的非接触式俯卧撑计数方法，使用户可在不接触手机的情况下或者在距离手机较远的情况下都能实现俯卧撑的计数。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于智能手机平台的非接触式俯卧撑计数方法，包括以下步骤：

（1）将智能手机置于身体侧边，且手机上的摄像头打开并对准人侧脸，捕获一帧视频图像；

（2）智能手机内部检测视频图像中是否有人的侧脸，若有，进行步骤（3），若否，重复步骤（1）；

（3）确定人侧脸的所在位置，并根据侧脸的大小标定包含人侧脸在内的矩形框；

（4）提取矩形框的位置信息，并根据时间先后顺序存储在一个坐标队列中；

（5）对提取出来的一系列坐标信息，进行平滑处理；

（6）对处理后的坐标信息进行趋势分析，判断当前是否完成了一个俯卧撑，若是，手机内部的计数器加1，否则，计数器不做变化,随后跳转到步骤（1）；

（7）如果检测到暂停键的按下，计数暂时中止，计数值固定不变，并等待暂停键的再次按下，以重新开始暂停前的计数；

（8）如果检测到清零键的按下，计数终止，计数值变为0，并开始新一轮的俯卧撑计数。

在步骤（2）中，检测视频图像中是否有人的侧脸采用的是Viola-Jones人脸检测算法，而在该算法中，分为训练阶段和检测阶段，在训练阶段，利用自适应增强Adaboost算法，使用大于400个侧脸的正样本和大于1000个侧脸的负样本，训练得到一个基于局部二值模式LBP特征的级联人侧脸强分类器；在检测阶段，使用训练得到的级联人侧脸强分类器对手机摄像头传送进来的图像进行检测，得到侧脸在视频图像中的准确位置。

在步骤（4）中，设定一个长度范围为3～8的坐标队列，把表征俯卧撑运动的对应轴坐标存储其中。

步骤（5）中，采用递归形式的滑动平均滤波方程，即：y[n]=y[n-1]+(x[n]-x[n-M])/M，对步骤（4）中提取出来的一系列坐标信息进行滑动平均滤波处理，其中，0≤n≤M，n为整数，M为步骤（4）中所设定的队列长度减1后的数值，x[n]为平滑处理前的坐标队列，即步骤（4）中的原始坐标信息队列，y[n]为平滑处理后的坐标队列，x[n]和y[n]初始时所有数据均为0；

步骤（6）中，从步骤（5）平滑处理后的坐标队列中，提取最新的坐标信息y[n]和上一次得到的坐标信息y[n-1]，对这两个坐标信息进行比较，并结合以往的坐标信息比较结果，判断是否有局部最低点的出现，若有局部最低点的出现，即完成了一个俯卧撑，计数器加1，否则，计数器不做变化，其中，判断局部最低点出现的具体做法如下：

1）若没有以往比较结果，即刚开始对俯卧撑进行计数时，那么直接对当前的y[n]和y[n-1]进行比较，若y[n]小于y[n-1]，且y[n]和y[n-1]的差值在范围15～20内，那当前动作为下降动作，若y[n]大于y[n-1]，且y[n]和y[n-1]的差值也在范围15～20内，那当前动作为上升动作，若上述的两个条件都不满足，那么认定当前动作为无效动作，判断为没有局部最低点的出现；