CN104720814A - 非接触身高自动测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触身高自动测量系统，包括相机、标定平板、标定模块、超声波测距模块以及身高测量模块；所述相机，用于从所述标定平板采集标定参数图像和拍摄身高测量者图像；所述标定模块，通过所述标定平板和所述相机实现参数标定；所述超声波测距模块由身高测量模块控制，用于判断被测者与测量系统间的距离；所述身高测量模块，用于对从上述模块获取的数据信息进行分析、计算，获得最终身高数据。本发明结构简单，全自动化自行操作，在人体与摄像头间位置发生变化时，仍可获取准确的身高测量数据。

Description

非接触身高自动测量系统及方法

技术领域

本发明涉及电子健康站设备，特别是涉及一种具有综合广告信息显示功能的电子健康站系统。

背景技术

目前，传统的身高测量方法采用被测量者赤脚，“立正”姿势站在身高计的底板上，脚跟、骶骨部及两肩胛间紧靠身高计的立柱上。测量者站在被测量人的左右均可，将其头部调整到耳屏上缘与眼眶下缘的最低点齐平，再移动身高计的水平板至被测量人的头顶，使其松紧度适当，即可测量出身高。但测量效率较低，误差较大。专利CN201020652664.3一种身高自动测量系统虽解决了传统身高测量的问题，但当被测者进行前后移动后，无法进行有效、准确的身高测量。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出了一种非接触身高自动测量系统，该系统可以实现对人体身高的自动测量，同时解决了被测者前后移动后的身高测量。

本发明提供的一种非接触身高自动测量系统，包括相机、标定平板、标定模块、超声波测距模块以及身高测量模块；

所述相机，用于从所述标定平板采集标定参数图像和拍摄身高测量者图像；

所述标定模块，通过所述标定平板和所述相机实现参数标定；

所述超声波测距模块由身高测量模块控制，用于判断被测者与测量系统间的距离；

所述身高测量模块，用于对从上述模块获取的数据信息进行分析、计算，获得最终身高数据。

本发明还提出一种非接触身高自动测量方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将一标定平板置于相机前，标定平板上有一已知长度为h_标的标志物；

步骤二、通过超声波测距模块测量所述标定平板与相机距离d_标；

步骤三、控制串口的开关每次读取10组数据，将其转换为距离值，最终测量作为一个参数导入标定模块；

步骤四、控制相机采集标定平板的拍摄图片；

步骤五、标定物在标定平面上对应的长度为L_标，则L_标＝n_标*d_pix，n_标表示其在图像中的像素数，d_pix表示每个像素对应的大小；

步骤六、将h_标(n_标*d_pix)＝d_标f导入身高测量模块中；

步骤七、被测者站在摄像头前时，启动身高测量模块；身高测量模块在进行测量时，控制超声波测距模块测得人与相机距离d，控制相机采集人像图片；

对人像图片进行处理分析得到人像最高点的纵坐标y，

H＝h_相机+[(y-d_纵2)*d_pix]*df，d_纵为相机纵轴分辨率；

通过标定模块中的函数关系，约去f，即得到身高的最终测量结果

H＝h_相机+[(y-d_标2)*d](n_标*d_标)*h_标；

式中h＝[(y-d_标2)*d](n_标*d_标)*h_标为人体在相机光轴以上部分的长度，人体移动后，公式中y和d对应数值发生变化，(y-d_标2)*d始终等于hfd_pix，当距离d发生变化时，测量得到h值不发生变化。

与现有技术相比，本发明结构简单，全自动化自行操作，在人体与摄像头间位置发生变化时，仍可获取准确的身高测量数据。

附图说明

图1为本发明的非接触身高自动测量系统结构图；

图2为本发明的非接触身高自动测量系统的摄像头成像图；

图3为本发明的非接触身高自动测量系统的实际测量与标定成像图。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

通过标定模块对系统内部参数进行标定，将一平板置于相机前，平板上有一已知长度为h_标的标志物。通过超声波测距模块测量其与相机距离d_标，超声波测距模块本身每10ms进行一次测距，完成测距后，以串口的形式输出距离值；通过matlab编写程序，控制串口的开关，每次读取10组数据，按照通讯协议将其转换为距离值，舍去其中不合理的数据，对剩余数据求均值作为最终测量结果，将测量结果作为一个参数，导入标定模块。控制相机采集平板图片。标志物在相平面上对应的长度为L_标，若用n_标表示其在图像中的像素数，d_pix表示每个像素对应的大小，则L_标＝n_标*d_pix。n_标通过对平板图像进行处理分析即可得到n_标（对图像进行二值化处理；使用sobel算子进行边缘检测；对检测得到的闭合区域按大小进行取舍，仅保留标志物在图像上的区域；使用regionprops函数获取包围标志物区域的最小矩形，其长边像素数即为n_标），以获取焦距f和d_pix之间的比例关系，并实时进行系统记录，由几何关系易知，h_标(n_标*d_pix)＝d_标f。将该函数关系导入身高测量模块中。被测者站在摄像头前时，启动身高测量模块，控制超声波测距模块测量人与相机距离d，控制相机采集人像图片。对人像图片进行处理分析得到人像最高点的纵坐标y（对图像进行灰度化处理，剔除背景；对图像进行二值化，通过开运算，去掉细小的突出部分），由原理图几何关系易知H＝h_相机+[(y-d_纵2)*d_pix]*df，d_纵为相机纵轴分辨率（如分辨率为640*480的相机，其d_纵为480）。通过标定模块中的函数关系，约去f，即可得到最终测量结果H＝h_相机+[(y-d_标2)*d](n_标*d_标)*h_标。公式中h＝[(y-d_标2)*d](n_标*d_标)*h_标为人体在相机光轴以上部分的长度，由图2可知，人体移动后，公式中y和d对应数值发生变化，由简单几何关系（相似三角形）易知，(y-d_标2)*d始终等于hfd_pix，当距离d发生变化时，测量得到h值不发生变化。

图2中坐标系oxyz为相机坐标系，XfOfYf为相机成像平面，OXYZ为物体坐标系。

Claims (2)

1.一种非接触身高自动测量系统，其特征在于，包括相机、标定平板、标定模块、超声波测距模块以及身高测量模块；

所述相机，用于从所述标定平板采集标定参数图像和拍摄身高测量者图像；

所述标定模块，通过所述标定平板和所述相机实现参数标定；

所述超声波测距模块由身高测量模块控制，用于判断被测者与测量系统间的距离；

所述身高测量模块，用于对从上述模块获取的数据信息进行分析、计算，获得最终身高数据。

2.一种非接触身高自动测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将一标定平板置于相机前，标定平板上有一已知长度为h_标的标志物；

步骤二、通过超声波测距模块测量所述标定平板与相机距离d_标；

步骤三、控制串口的开关每次读取10组数据，将其转换为距离值，最终测量作为一个参数导入标定模块；

步骤四、控制相机采集标定平板的拍摄图片；

步骤五、标定物在标定平面上对应的长度为L_标，则L_标＝n_标*d_pix，n_标表示其在图像中的像素数，d_pix表示每个像素对应的大小；

步骤六、将h_标(n_标*d_pix)＝d_标f导入身高测量模块中；

步骤七、被测者站在摄像头前时，启动身高测量模块；身高测量模块在进行测量时，控制超声波测距模块测得人与相机距离d，控制相机采集人像图片；

对人像图片进行处理分析得到人像最高点的纵坐标y，

H＝h_相机+[(y-d_纵2)*d_pix]*df，d_纵为相机纵轴分辨率；

通过标定模块中的函数关系，约去f，即得到身高的最终测量结果

H＝h_相机+[(y-d_标2)*d](n_标*d_标)*h_标；

式中h＝[(y-d_标2)*d](n_标*d_标)*h_标为人体在相机光轴以上部分的长度，人体移动后，公式中y和d对应数值发生变化，(y-d_标2)*d始终等于hfd_pix，当距离d发生变化时，测量得到h值不发生变化。