本發(fā)明涉及一種體育項(xiàng)目測(cè)試設(shè)備，具體地說是一種體育項(xiàng)目測(cè)試自動(dòng)監(jiān)考裝置及無人自動(dòng)監(jiān)考方法。

背景技術(shù)：

1、各類學(xué)校的現(xiàn)有體育測(cè)試項(xiàng)目主要包括以下三大類：以個(gè)數(shù)為結(jié)果的項(xiàng)目（如引體向上），以量程為結(jié)果的項(xiàng)目（如立定跳遠(yuǎn)），以過程為結(jié)果的項(xiàng)目（如運(yùn)球過桿）。而學(xué)校的體育測(cè)試方式主要包括有人工測(cè)試和監(jiān)考輔助設(shè)備輔助測(cè)試等方式。人工測(cè)試是由考生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，由監(jiān)考人員進(jìn)行監(jiān)督，并由監(jiān)考人員得出測(cè)試結(jié)果和成績(jī)。這種測(cè)試方式的測(cè)試結(jié)果是靠監(jiān)考人員得出，因而存在有一定的誤差，并且當(dāng)參試人次增多后，誤差可能會(huì)更大。帶有光電傳感器等的監(jiān)考輔助設(shè)備的輔助測(cè)試是由考生使用監(jiān)考輔助設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，以得出較為精確地測(cè)試結(jié)果和成績(jī)。而這種通過監(jiān)考設(shè)備輔助測(cè)試的方式存在的最大弊端就是無法確定考生是否存在考試作弊現(xiàn)象。例如，引體向上這個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，考生的引體向上動(dòng)作是通過設(shè)備上的紅外線探照頭來感應(yīng)計(jì)數(shù)的，當(dāng)考生的頭部位于單杠兩端的兩個(gè)紅外線探照頭之間時(shí)，紅外信號(hào)被切斷，設(shè)備即記錄完成一次引體向上動(dòng)作。如果考生并沒有完成規(guī)定動(dòng)作，而僅是頭部在兩紅外線探照頭之間上下往復(fù)數(shù)次，則設(shè)備就進(jìn)行多次的引體向上動(dòng)作的完成計(jì)數(shù)，從而出現(xiàn)考試作弊現(xiàn)象。因此，現(xiàn)有監(jiān)考輔助設(shè)備不能解決考試作弊問題。

2、另外，監(jiān)考輔助設(shè)備對(duì)于他人的替考行為也不能進(jìn)行識(shí)別，對(duì)考試過程中考生的考試動(dòng)作是否合規(guī)、是否存在替考等問題也都無法有效識(shí)別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是提供一種體育項(xiàng)目測(cè)試自動(dòng)監(jiān)考裝置及無人自動(dòng)監(jiān)考方法，以解決現(xiàn)有監(jiān)考輔助設(shè)備不能識(shí)別體育測(cè)試存在的動(dòng)作不規(guī)范、次數(shù)統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)以及他人替考等考試作弊問題。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種體育項(xiàng)目測(cè)試自動(dòng)監(jiān)考裝置，包括：

4、機(jī)箱，為帶滾輪的立式箱體，用于承載裝置的各部件；

5、顯示觸摸屏，設(shè)置在機(jī)箱的面板上并與主板相接，用于選定測(cè)試項(xiàng)目并顯示測(cè)試結(jié)果；

6、讀卡器，設(shè)置在機(jī)箱的面板內(nèi)側(cè)并與主板相接，用于讀取考生的身份證信息；

7、圖像采集模塊，設(shè)置在機(jī)箱的面板上并與主板相接，用于攝取參試人員的面部信息，并拍攝考生所做體育測(cè)試項(xiàng)目的動(dòng)作完成情況；

8、音響模塊，設(shè)置在機(jī)箱內(nèi)部并與主板相接，用于播報(bào)考生的體育項(xiàng)目測(cè)試成績(jī)；

9、主板，設(shè)置在機(jī)箱內(nèi)部，用于接收由顯示觸摸屏、讀卡器、圖像采集模塊輸入的信息，在對(duì)考生進(jìn)行身份識(shí)別后，運(yùn)行體育項(xiàng)目測(cè)試自動(dòng)監(jiān)考軟件，對(duì)考生所做測(cè)試項(xiàng)目的動(dòng)作進(jìn)行達(dá)標(biāo)判別，對(duì)達(dá)標(biāo)動(dòng)作進(jìn)行成績(jī)計(jì)量和統(tǒng)計(jì)，給出考生測(cè)試成績(jī)；

10、通訊模塊，設(shè)置在機(jī)箱內(nèi)部并與主板相接，用于通過網(wǎng)絡(luò)將測(cè)試成績(jī)上傳給上位機(jī)；以及

11、電源，設(shè)置在機(jī)箱內(nèi)部，為各部分提供工作電源。

12、進(jìn)一步地，本發(fā)明體育項(xiàng)目測(cè)試自動(dòng)監(jiān)考裝置還包括：

13、硬盤錄像機(jī)，設(shè)置在機(jī)箱內(nèi)部并分別與圖像采集模塊和主板相接，用于對(duì)考生所做體育測(cè)試項(xiàng)目的動(dòng)作進(jìn)行錄制保存。

14、進(jìn)一步地，所述體育項(xiàng)目測(cè)試自動(dòng)監(jiān)考軟件包括：

15、考生信息模塊，用于存儲(chǔ)和調(diào)用考生的身份信息；

16、人臉特征提取模塊，用于從圖像采集模塊攝取的考生的面部信息中提取人臉特征；

17、人臉校驗(yàn)?zāi)K，用于將通過人臉特征提取模塊提取的人臉特征分別與通過讀卡器讀入的考生的身份信息以及通過考生信息模塊中調(diào)出的考生信息相比對(duì)，以校驗(yàn)考生的真實(shí)性；以及

18、考生成績(jī)及考試過程記錄模塊，用于記錄考生的體育測(cè)試項(xiàng)目的動(dòng)作完成過程，判斷考生所做測(cè)試項(xiàng)目的完成動(dòng)作是否達(dá)標(biāo)，對(duì)符合達(dá)標(biāo)的完成動(dòng)作進(jìn)行成績(jī)計(jì)量和統(tǒng)計(jì)，并給出考生所做測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試成績(jī)。

19、進(jìn)一步地，考生動(dòng)作是否達(dá)標(biāo)的判斷方式是：在人體的軀干、四肢和手腳部位分別設(shè)置標(biāo)定點(diǎn)，在測(cè)試時(shí)利用圖像采集模塊實(shí)時(shí)跟蹤識(shí)別人體相應(yīng)的標(biāo)定點(diǎn)，通過判斷各標(biāo)定點(diǎn)的相對(duì)關(guān)系及運(yùn)動(dòng)關(guān)系，計(jì)算考生在測(cè)試過程中相應(yīng)標(biāo)定之間的位置關(guān)系參數(shù)，通過與被測(cè)體育項(xiàng)目達(dá)標(biāo)動(dòng)作所要求的人體相應(yīng)標(biāo)定之間的位置關(guān)系參數(shù)相比較，從而得出考生本次測(cè)試項(xiàng)目所完成動(dòng)作是否達(dá)標(biāo)的判斷結(jié)果。

20、進(jìn)一步地，設(shè)置的標(biāo)定點(diǎn)包括軀干部關(guān)節(jié)點(diǎn)、手臂部關(guān)節(jié)點(diǎn)、腿部關(guān)節(jié)點(diǎn)、手部關(guān)聯(lián)點(diǎn)和腳部關(guān)聯(lián)點(diǎn)；標(biāo)定的軀干部關(guān)節(jié)點(diǎn)包括肩關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)；標(biāo)定的手臂部關(guān)節(jié)點(diǎn)包括腕關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)；標(biāo)定的腿部關(guān)節(jié)點(diǎn)包括膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)；標(biāo)定的手部關(guān)聯(lián)點(diǎn)包括各手指的指尖、第一關(guān)節(jié)、第二關(guān)節(jié)和掌關(guān)節(jié)；標(biāo)定的腳部關(guān)聯(lián)點(diǎn)包括腳尖和腳跟。

21、本發(fā)明還可這樣實(shí)現(xiàn)：

22、一種體育項(xiàng)目測(cè)試無人自動(dòng)監(jiān)考方法，包括以下步驟：

23、s1、設(shè)置權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的體育項(xiàng)目測(cè)試自動(dòng)監(jiān)考裝置，將應(yīng)參試考生的身份信息傳輸?shù)娇忌畔⒛K；

24、s2、將體育項(xiàng)目測(cè)試自動(dòng)監(jiān)考裝置設(shè)置到考場(chǎng)，并將圖像采集模塊的信息采集區(qū)域調(diào)整到測(cè)試區(qū)域或測(cè)試用體育設(shè)施，通過顯示觸摸屏選定測(cè)試體育項(xiàng)目，根據(jù)考生性別和年齡段，選定測(cè)試的體育項(xiàng)目及其測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)；

25、s3、通過讀卡器讀取考生的身份信息，通過圖像采集模塊采集考生的面部信息，通過人臉特征提取模塊提取考生的人臉特征信息，在對(duì)考生進(jìn)行身份識(shí)別后，將上述信息以及信息采集時(shí)間存儲(chǔ)到考生信息模塊；

26、s4、利用圖像采集模塊對(duì)考生所做測(cè)試項(xiàng)目的完成動(dòng)作進(jìn)行全程攝錄；根據(jù)考生所做測(cè)試項(xiàng)目完成動(dòng)作的錄像信息，結(jié)合主板運(yùn)行的體育項(xiàng)目測(cè)試自動(dòng)監(jiān)考軟件，對(duì)考生所做測(cè)試項(xiàng)目的完成動(dòng)作進(jìn)行達(dá)標(biāo)判別，對(duì)符合達(dá)標(biāo)的完成動(dòng)作進(jìn)行成績(jī)計(jì)量和統(tǒng)計(jì)，并給出考生所做測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試成績(jī)。

27、進(jìn)一步地，考生動(dòng)作是否達(dá)標(biāo)的判斷方式是：考生動(dòng)作是否達(dá)標(biāo)的判斷方式是：分別標(biāo)定人體的軀干、四肢和手腳部位的各關(guān)節(jié)點(diǎn)，在測(cè)試時(shí)利用圖像采集模塊實(shí)時(shí)跟蹤識(shí)別所標(biāo)定的人體各關(guān)節(jié)點(diǎn)，通過判斷各關(guān)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)關(guān)系及運(yùn)動(dòng)關(guān)系，計(jì)算和識(shí)別測(cè)試過程中考生的關(guān)節(jié)參數(shù)，通過與被測(cè)體育項(xiàng)目達(dá)標(biāo)動(dòng)作所要求的人體關(guān)節(jié)參數(shù)相比較，得出考生本次所做動(dòng)作是否達(dá)標(biāo)的判斷結(jié)果。

28、進(jìn)一步地，圖像采集模塊對(duì)所采集到的考生測(cè)試動(dòng)作視頻的處理方式是：將視頻信息分流，劃分為多個(gè)視頻信息流，對(duì)應(yīng)于包括人臉識(shí)別、肢體識(shí)別、手部識(shí)別、人體識(shí)別、多目標(biāo)人體識(shí)別、實(shí)時(shí)跟蹤人體姿態(tài)識(shí)別在內(nèi)的工作任務(wù)，并通過同步器對(duì)各視頻流進(jìn)行同步協(xié)調(diào)處理。

29、本發(fā)明通過對(duì)攝像頭所捕捉到的視頻進(jìn)行處理，然后將其分流，劃分為不同的視頻流，這些視頻流分別用于人臉識(shí)別、肢體識(shí)別、手部識(shí)別、人體識(shí)別、多目標(biāo)人體識(shí)別、實(shí)時(shí)跟蹤人體姿態(tài)識(shí)別等任務(wù)，每當(dāng)有新的任務(wù)增加，會(huì)自動(dòng)新增視頻分流；并通過同步器的協(xié)調(diào)，使視頻流能夠同時(shí)進(jìn)行處理并保持同步。各視頻流所獲得的結(jié)果將被存儲(chǔ)并進(jìn)行統(tǒng)一處理，以便提供更綜合、準(zhǔn)確的識(shí)別結(jié)果。由此使得本發(fā)明對(duì)該視頻可獲取的所有信息進(jìn)行統(tǒng)一處理，不同的識(shí)別之間可以相互配合，以此來完成復(fù)雜的任務(wù)調(diào)度。

30、這一處理方式極大地提升了多任務(wù)處理的效率、便利性以及節(jié)約了成本。相比于市面上需要使用多個(gè)攝像頭的方案，本發(fā)明的矩列式視頻分流同步識(shí)別技術(shù)能夠通過單個(gè)攝像頭實(shí)現(xiàn)更高效、準(zhǔn)確的產(chǎn)出結(jié)果。它不僅提供了更便捷的解決方案，還能在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的識(shí)別任務(wù)提供更全面和準(zhǔn)確的技術(shù)支持。

31、本發(fā)明還具有良好的通用性，將智能識(shí)別部分封裝為一個(gè)整體，通過將需要識(shí)別的視頻交由系統(tǒng)進(jìn)行處理，可以提取出視頻中的所有可用數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)。

32、本發(fā)明的識(shí)別技術(shù)包括并不限于體育項(xiàng)目，只需要將該項(xiàng)目的起始、結(jié)束告知系統(tǒng)，過程會(huì)按照不同類別進(jìn)行不同處理，例如，在以個(gè)數(shù)為結(jié)果的類別中，本發(fā)明系統(tǒng)會(huì)從服務(wù)器下載標(biāo)準(zhǔn)視頻，并攜帶關(guān)鍵幀信息標(biāo)記及對(duì)應(yīng)項(xiàng)目的關(guān)鍵檢測(cè)點(diǎn)，自動(dòng)將從攝像頭獲取的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行人體特征提取及關(guān)鍵動(dòng)作記錄，與標(biāo)準(zhǔn)視頻提取的人體特征及關(guān)鍵動(dòng)作進(jìn)行對(duì)比。通過這種方式，系統(tǒng)可以判斷攝像頭獲取的視頻資料中的內(nèi)容是否符合標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于其他類別，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同的處理方式對(duì)視頻進(jìn)行處理。

33、本發(fā)明通過體育項(xiàng)目測(cè)試自動(dòng)監(jiān)考裝置可自動(dòng)記錄測(cè)試情況并給出考生的測(cè)試成績(jī)，通過對(duì)考生肢體參數(shù)的讀取，可以量化測(cè)試過程中的各項(xiàng)指標(biāo)，且結(jié)果可回溯，通過視頻錄像，對(duì)考生的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行識(shí)別，以再現(xiàn)考生的測(cè)試過程；對(duì)于考試作弊情況（如引體向上項(xiàng)目中的腳踩支撐物或反手握杠行為以及仰臥起坐項(xiàng)目中的手部支撐、動(dòng)作不到位、坐位體前屈腿部彎曲、手握輔助工具、和斜坐測(cè)試等行為）均可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)捕獲，由此克服了現(xiàn)有輔助監(jiān)考裝置不能識(shí)別考試作弊行為的弊端，可實(shí)現(xiàn)體育項(xiàng)目測(cè)試過程的參數(shù)化和指標(biāo)化，實(shí)現(xiàn)無人化全程自動(dòng)監(jiān)考。