[发明专利]一种基于RGB图像的步速测量方法

说明书

本发明公开了一种基于RGB图像的步速测量方法，涉及步速测量方法领域；其包括如下步骤1：采集、预处理图像；步骤2：通过HOG特征检测获得运动员在图像中的位置，通过Grabcut算法获得标志物在图像中的位置；步骤3：根据运动员位置、标志物位置以及设定的阈值判断运动员是否均通过起点标志物和终点标志物，若是，则计算运动员通过起点标志物和终点标志物的时长并跳至步骤4，若否，则重复该步骤；步骤4：计算起点标志物和终点标志物的距离，结合运动员通过起点标志物和终点标志物的时长求解运动员步速；本发明实现了标志物的精确定位，解决了现有基于图像的步速测量方法中因缺少距离参照物导致的测量误差较大的问题，达到精确测量运动员步速的效果。

技术领域

本发明涉及步速测量方法领域，尤其是一种基于RGB图像的步速测量方法。

背景技术

行人速度测量在现实生活中有着重要的意义，体育田径赛事中的步速测量对于检测运动员的指标十分重要；步速测量方法可分为：一、基于传感器的步速测量，二、基于图像的步速测量；基于传感器的步速测量装置可以通过使用者身上的速度检测装置测量使用者的速度；基于传感器测量步速的方法有很多，Bishop使用两个安装在小腿部位的加速器计算步速，将倒立摆的姿势当做一个独立的跨步周期；Park使用手持设备估算步速，其要求参与者手持一个三轴加速器进行速度测量；Gomez使用一种可穿戴可视化的传感器设备，在用户眼镜上安装测试点，使用该设备计算使用者的步速；路永乐等人提出一种基于MEMS惯性传感器的人体多运动模式识别算法，选取MEMS加速度传感器的时域特征作为模式识别特征量，提取MEMS角速度传感器的时域特征作为二次识别的特征量实现步速检测；基于传感器的方法中，一方面由于测试者携带传感器，导致无法正常发挥，进而影响测试结果；另一方面由于传感器设备传输需要时间，导致无法实时测速。基于图像的方法测量步速也有很多，比如Gu等人使用一种可视化的方法，利用单个RGB相机追踪2D节点坐标以此估计步速；张佳佳等人使用Qualisys三维运动捕捉系统即8个摄像头和2块Kistler测力台同步采集健身竞走、普通健身走、跑步的运动学和动力学指标；秦剑杰等人运用三位摄像法，使用两台索尼HXR－NX100型摄像机，对前8名运动员在进行到第19圈时、距离终点线1km处的技术动作进行定点拍摄；王鹏等人采用APAS和Dartfish4.5对视频进行解析，使用日本松井秀治人体惯性参数模型，并选取19个关节点，数字化研究对象的一个复步，采用截断频率8Hz的低通数字滤波法平滑3D，用Dartfish软件处理比赛图像。

虽然在步速测量方面已经取得了大量研究结果，但是基于图像的方法中图像中没有距离参照物，通过RGB图像中人的位置计算人实际通过的距离，得到的距离会受相机自身参数、图像质量等因素影响，导致步速测量结果误差大。因此需要一种高精度的基于图像的步速测量方法。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了一种基于RGB图像的步速测量方法，解决了现有基于图像的步速测量方法中图像中缺少距离参照物从而被多种因素影响导致测量结果误差大的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于RGB图像的步速测量方法，包括如下步骤：

步骤1：采集、预处理图像；

步骤2：通过HOG特征检测获得运动员在图像中的位置，通过Grabcut算法获得标志物在图像中的位置；

步骤3：根据运动员位置、标志物位置以及设定的阈值判断运动员是否均通过起点标志物和终点标志物，若是，则计算运动员通过起点标志物和终点标志物的时长并跳至步骤4，若否，则重复该步骤；

步骤4：基于步骤2计算起点标志物和终点标志物的距离，结合运动员通过起点标志物和终点标志物的时长求解运动员步速。

优选地，所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：根据标志物的高度H与摄像头中标志物成像高度h确定摄像头与标志物的垂直距离D，计算公式如下：