[发明专利]一种基于绳子目标提取的跳绳计数方法

权利要求书

1.一种基于绳子目标提取的跳绳计数方法，其特征在于，将高速摄像头竖直向下悬挂在跳绳者的正上方，俯视拍摄跳绳者跳绳视频，跳绳者在视频中面向左侧或者面向右侧，然后将视频传输到计算机，由计算机对视频进行处理，获取跳绳者跳绳过程中绳子的信息，从而分析出跳绳者跳绳的次数；

对视频进行处理，分析跳绳者跳绳次数的步骤如下：

S1、对视频图像进行预处理；

S2、提取已进行预处理的视频图像中的目标绳子；

S3、基于提取到的目标绳子分析跳绳者跳绳次数；

所述步骤S1对视频图像进行预处理的具体步骤如下：

S1-1、进行背景差分处理，找出跳绳者以及跳绳的位置；

S1-2、进行图像剪裁；锁定图像中跳绳者手的位置，将手附近正方形区域作为目标区域，剪裁之后只保留单侧手臂的附近区域，在保证根据保留下的区域内的绳子像素值能确定绳子方向的情况下，提高视频图像的处理速度；

S1-3、进行抽取操作，保证绳子轮廓的情况下降低视频图像的分辨率；

所述步骤S1-1的具体步骤如下：

在视频的开始阶段采集至少一帧的背景帧，背景帧要求高速摄像头拍摄画面固定，且画面中未出现跳绳者；随后用该背景帧的rgb向量的值与其余出现有跳绳者的帧的rgb向量的值进行比较，当相差低于设定阈值时，将其余出现有跳绳者的帧中同一位置的坐标赋予灰度值0；其余灰度值保持不变的位置，即为跳绳者以及跳绳的位置；

所述步骤S3基于提取到的目标绳子分析跳绳者跳绳次数的具体步骤如下：

S3-1、建立一个以跳绳者的左上角为原点、跳绳者的朝向为x轴正向、跳绳者的上方为y轴正向的坐标系；

S3-2、基于步骤S3-1建立的坐标系构建绳子方向向量；

S3-3、计算视频每一帧图像中绳子方向向量的余弦来确定对应时刻绳子所处的位置；

S3-4、在跳绳者的身后和身前区域分别设置身后触发器和身前触发器，结合这两个触发器为跳绳者跳绳进行计数。

2.根据权利要求1所述的一种基于绳子目标提取的跳绳计数方法，其特征在于，所述步骤S2提取目标绳子的具体步骤如下：

S2-1、设定hsv三通道的颜色阈值，在单侧手臂附近区域，通过opencv算法提取目标绳子颜色，当图像内部的hsv值落在该单侧手臂附近区域内时，将目标绳子所在位置的像素赋值255，其余位置赋值0，从而完成二值化操作；

S2-2、采用形态学开运算把噪声去掉二值图像场景内部的噪声。

3.根据权利要求1所述的一种基于绳子目标提取的跳绳计数方法，其特征在于，所述构建绳子方向向量的具体步骤如下：

首先从图像的原点开始，一行一行遍历像素，先找到图像中绳子的最高点，即手持绳子的点，作为第一关键点；随后，再一次遍历像素，在最高点下方设定的行数内，找到与最高点距离最远的绳子上的点，作为第二个关键点；构建第一个关键点指向第二个关键点的向量，即为绳子方向向量。

4.根据权利要求1所述的一种基于绳子目标提取的跳绳计数方法，其特征在于，结合身后触发器和身前触发器为跳绳者跳绳进行计数的具体步骤如下：

将身后触发器和身前触发器的初始值均设置为0，然后对视频每一帧图像均进行计算；当绳子第一次经过跳绳者身后区域时，身后触发器变为1，随后当绳子进入身前区域后，进行判断，如果此时身后触发器的值仍为1，则身前触发器的值也变为1，当绳子再次进入身后区域时，会继续进行判断，如果此时身前触发器的值为1，则执行跳绳计数加1，身后触发器和身前触发器的值全部变为0；接着，下一帧图像中的身后触发器变为1，随后当绳子从身后区域进入身前区域后，继续进行判断，周而复始，不断累加跳绳加1的次数，直到计时结束。