一種基于體感識別的無接觸體質測試系統(tǒng)及測試方法
【技術領域】：
[0001] 本發(fā)明是屬于人機交互領域，具體設及一種基于體感識別的無接觸體質測試系統(tǒng) 及測試方法。 技術背景：
[0002] 近年來，我國大學生體質正在不停的下降，力量，速度，肺活量等體能素質持續(xù)下 降，肥胖比例也不斷的提高。據(jù)有效調查表明，更多的大學生待在宿舍的宿舍時間占整體生 活時間的75 %。為了改變運一現(xiàn)狀，國家教育部頒布《國家體育鍛煉標準》，徹底的貫徹落實 健康第一的指導思想，切實加強學校體育工作，促進學生積極地參加體育鍛煉，同時要求學 校每年對在校生進行一次體質健康測試，項目包括：引體向上，立定跳遠，深蹲等。
[0003] 目前的各大高校的體質測試設備的簡陋，容易造成測試設備的損壞，維修率高。同 時現(xiàn)在的設備大部分都存在著操作繁瑣和實時性差等缺點，例如引體向上類的一些項目仍 需要人工統(tǒng)計

【發(fā)明內容】
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[0004] 本發(fā)明對體質檢測的不足，提出了一種基于體感識別的無接觸體質測試系統(tǒng)及測 試方法。該系統(tǒng)采用Kinect V2的人體骨骼識別和追蹤技術，可W準確的測量出運動測試者 運動，并完成記數(shù)，測距，打分等功能。在大量減少工作量的同時還可W確保數(shù)據(jù)的準確性。 [000引 定義；
[0006] 有限狀態(tài)機:在運動過程中關鍵運動姿勢狀態(tài)組成有序序列，其中每個關鍵運動 姿勢狀態(tài)為狀態(tài)機中狀態(tài)節(jié)點；
[0007] 狀態(tài)節(jié)點:有限狀態(tài)機中每個關鍵運動姿勢狀態(tài)；
[0008] 骨骼節(jié)點：WKinect V2識別的25個人體骨骼節(jié)點為標準;骨骼節(jié)點數(shù)據(jù)為Kinect V2坐標系中X軸，Y軸，Z軸上的距離；
[0009] 骨骼節(jié)點之間角度：角度的計算設計=個骨骼節(jié)點；第一骨骼節(jié)點到第二骨骼節(jié) 點的向量，第二骨骼節(jié)點到第=骨骼節(jié)點向量的夾角；
[0010] -種基于體感識別的無接觸體質測試系統(tǒng)，包括Kinect V2識別模塊、數(shù)據(jù)存儲模 塊、骨骼識別模塊、運動識別模塊和結算模塊；
[0011] 所述Kinect V2識別模塊:通過Kinect V2的骨骼識別和骨骼追蹤特點識別人體骨 骼節(jié)點；
[0012] 所述數(shù)據(jù)存儲模塊包括Kinect V2采集的數(shù)據(jù)，標準骨骼數(shù)據(jù)，標準運動數(shù)據(jù)；
[0013] Kinect V2采集的數(shù)據(jù)為每一帖的骨骼節(jié)點數(shù)據(jù)，即骨骼節(jié)點相對Kinect V2坐標 (x,y,z)；
[0014] 標準骨骼數(shù)據(jù)部分存儲的是由多組運動姿勢的骨骼節(jié)點之間角度組成，W時序排 列；其中一個骨骼序列存儲格式為（erl，0r2,…，0?)，其中0為骨骼節(jié)點之間相對角度，n為具 體運動姿勢所需檢測的角度數(shù)量；
[0015] 標準運動數(shù)據(jù)部分存儲的是運動過程中的狀態(tài)節(jié)點;狀態(tài)節(jié)點與標準骨骼數(shù)據(jù)中 的骨骼序列一一對應；
[0016] 所述骨骼識別模塊:在運動測試者進行運動檢測時，Kinect V2采集運動中的人體 骨骼節(jié)點，同時計算每一帖的骨骼之間角度序列，即m;檢測角度序列（0ti，0t2,…，0tn)與標 準骨骼數(shù)據(jù)中的（0rl，0r2，…，0rn)作相似度差值距離計算;計算方式如下
[0018] 當d小于系統(tǒng)中的匹配闊值dT時，則匹配成功，即成功識別該序列對應的狀態(tài)節(jié) 占.
[0019] 所述運動識別模塊:根據(jù)所有的狀態(tài)節(jié)點識別情況，把已識別狀態(tài)節(jié)點與該運動 的有限狀態(tài)機做比對；當識別狀態(tài)節(jié)點個數(shù)占所有狀態(tài)節(jié)點個數(shù)的75% W上，認為運動檢 測成功；
[0020] 所述結算模塊的含義:根據(jù)狀態(tài)節(jié)點的相似度給予評分;每一項運動有n個狀態(tài)節(jié) 點，n個節(jié)點的相似度為ki: k2: k3 ? ? ? kn，總分為m;運動評分S為
[0022] -種基于體感識別的無接觸體質測試方法，具體包括W下步驟：
[0023] 步驟一：當運動測試者選擇的檢測運動后，根據(jù)運動檢測界面的提示進行運動；
[0024] 步驟二:通過骨骼識別模塊進行運動過程的分析
[0025] 在運動測試者進行運動檢測時，Kinect V2采集運動中的人體骨骼節(jié)點，同時計算 每一帖的骨骼之間角度序列，即m;檢測角度序列（0tl，0t2,…，0tn)與標準骨骼數(shù)據(jù)中的（0山 0r2，…，0rn)作相似度差值距離計算;計算方式如下
[0027] 步驟當d大于系統(tǒng)中的匹配闊值山時，重復步驟二，當d小于等于系統(tǒng)中的匹配 闊值山時，則匹配成功，即成功識別該序列對應的狀態(tài)節(jié)點，并進入下一步；
[0028] 步驟四：識別運動過程，并通過運動識別模塊完成對整個運動檢測
[0029] 根據(jù)所有的狀態(tài)節(jié)點識別情況，把已識別狀態(tài)節(jié)點與整個狀態(tài)機做比對；當識別 狀態(tài)節(jié)點個數(shù)占所有狀態(tài)節(jié)點個數(shù)的75% W上，認為運動檢測成功；當識別狀態(tài)節(jié)點個數(shù) 小于等于所有狀態(tài)節(jié)點個數(shù)的75%時，返回步驟一；
[0030] 步驟五:利用的結算模塊機制實現(xiàn)打分
[0031] 根據(jù)狀態(tài)節(jié)點的相似度給予評分。每一項運動有n個狀態(tài)節(jié)點，n個節(jié)點的相似度 為ki: k2: k3…kn,總分為m。運動評分S為
[0033]本發(fā)明的有益效果：可W方便的完成多項運動測試(包括立定跳遠，引體向上，深 蹲等），可W準確的檢測測試者運動過程和有效運動成績，并通過分析運動過程給測試者打 分，在提高效率的同時又有效的減少了大量的人力物力。
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明體質測試系統(tǒng)框架結構圖；
[0035] 圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)存儲層結構圖；
[0036] 圖3為本發(fā)明運動識別流程圖；
[0037] 圖4.1為引體向上運動姿勢轉換圖；
[0038] 圖4.2為引體向上運動姿勢轉換圖；
[0039] 圖4.3為引體向上運動姿勢轉換圖；
[0040] 圖4.4為引體向上運動姿勢轉換圖；
[0041] 圖4.5為引體向上運動姿勢轉換圖；
[0042] 圖5為引體向上有限狀態(tài)機圖。
【具體實施方式】
[0043] 如圖1所示，本發(fā)明一種基于體感識別的無接觸體質測試系統(tǒng)，提出了一種具有一 機多測、多人檢測、無接觸等特點的體質測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Kinect V2的人體骨骼識別 和追蹤技術，可W準確的測量出運動測試者運動，并完成記數(shù)，測距，打分等功能。在大量減 少工作量的同時還可W確保數(shù)據(jù)的準確性。
[0044] 本發(fā)明是基于體感技術的無接觸體質測試系統(tǒng)，包括Kinect V2識別模塊、骨骼識 別模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、運動識別模塊、結算模塊、主界面。
[004引有限狀態(tài)機:在運動過程中關鍵運動姿勢狀態(tài)組成有序序列，其中每個關鍵運動 姿勢狀態(tài)為狀態(tài)機中狀態(tài)節(jié)點。
[0046] 狀態(tài)節(jié)點:有限狀態(tài)機中每個關鍵運動姿勢狀態(tài)。
[0047] 骨骼節(jié)點數(shù)據(jù)定義：WKinect V2識別的25個人體骨骼節(jié)點為標準。骨骼節(jié)點數(shù)據(jù) 為Kinect V2坐標系中X軸，Y軸，Z軸上的距離。