基于生物特征識別的身高、體重監測裝置及工作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于生物特征識別的身高、體重監測裝置，包括體重測量部和身高測量部，所述的體重測量部包括自上而下設置的腳踏板、壓桿、壓力傳感器和底座，在所述腳踏板的后側邊沿設置有凸臺；在所述腳踏板的前側邊沿設置有身高測量部，所述身高測量部包括與腳踏板固定連接的固定桿，在所述固定桿上軸向活動連接的身高測試桿，在所述固定桿上設置有顯示屏，在所述身高測試桿上設置超聲波傳感器和話筒，在所述身高測試桿的頂端設置有攝像頭；本發明可以識別人的信息，建立人體健康數據庫。避免了人體各數據的人工輸入，降低操作的勞動強度，減少了人工讀數時的主觀誤差，可以進行人機互動。
【專利說明】基于生物特征識別的身高、體重監測裝置及工作方法
【技術領域】
[0001]發明涉及一種基于生物特征識別的身高、體重監測裝置及工作方法，屬于電子測 量儀器的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著現代生活和經濟的發展，人們對自身健康問題越來越關注，因此很多測量人 體健康情況的儀器就有很大的市場前景。目前市場上多出現一些可以計算人體健康指數的 保健秤。其工作模式大都為人工輸入身高和三圍等，配合以人體秤本身所具有的秤重功能， 計算出使用者的健康指數，如BMI，BMR和Body Fat等。但這些保健秤需要人工輸入各種人 體數據參數，記憶之前的一個體重以及計算出健康指標并通過顯示屏顯示出來，因此輸入 周期長，使用非常繁瑣。并且，生活中常用的電子秤通常只有顯示當前體重的功能，無法識 別被測者，無法記錄人的信息，也就無法很好地與歷史記錄進行比對，以至于無法判斷人的 身體狀況的變化。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的不足，本發明提供一種基于生物特征識別的身高、體重監測裝置。
[0004]本發明還提供上述身高、體重監測裝置的工作方法。
[0005]本發明的技術方案如下:
[0006]一種基于生物特征識別的身高、體重監測裝置，包括體重測量部和身高測量部，所 述的體重測量部包括自上而下設置的腳踏板、壓桿、壓力傳感器和底座，在所述腳踏板的后 側邊沿設置有凸臺；在所述腳踏板的前側邊沿設置有身高測量部，所述身高測量部包括與 腳踏板固定連接的固定桿，在所述固定桿上軸向活動連接的身高測試桿，在所述固定桿上 設置有顯示屏，在所述身高測試桿上設置超聲波傳感器和話筒，在所述身高測試桿的頂端 設置有攝像頭；在所述底座內安裝有控制單元，所述控制單元包括相連的單片機和存儲器， 所述攝像頭、顯示屏、壓力傳感器和話筒分別與所述單片機和存儲器相連，在所述單片機中 安裝有人臉識別軟件。此處安裝的軟件為識別人臉用的識別軟件，可選“陽光人臉識別驗 證系統”。所述的存儲器用來收集并存儲各個傳感器傳入的數據，所述的單片機由存儲器讀 取、識別、分析所傳入數據后，定向輸出用戶所需指令。所述的身高測試桿將采集人體身高 數據區間，并將該數據與攝像頭采集的人臉圖像發送到所述控制單元；所述壓力傳感器測 量到的體重數據連同人臉圖像發送到所述控制單元。
[0007]根據本發明優選的，在所述底座上設置有揚聲器。此處設計揚聲器的目的在于，提 高人機互動效果，提示使用人員按照揚聲器指令輸入名字或正確使用操作。
[0008]本發明還提供上述身高、體重監測裝置的工作方法，包括步驟如下:
[0009](I)對監測裝置開機；
[0010](2)待測量人員站立至所述監測裝置的腳踏板上，待測量人員的腳后跟與所述凸 臺沖齊；[0011](3)所述攝像頭利用超聲波傳感器自動調整，攝像頭與待測量人員的人臉對齊，使 人臉區域完全落入所述攝像頭的取景范圍，采集人臉圖像；
[0012](4)利用控制單元中的人臉識別軟件對采集到的人臉圖像和存儲器內的人臉圖像 數據進行對比:如當前人臉圖像數據不存在存儲器內，則所述控制單元控制揚聲器詢問方 式或顯示屏顯示的方式詢問待測量人員的姓名，待測量人員通過顯示屏輸入自己的姓名， 該姓名信息與當前頭像圖片一并存儲至存儲器中；如當前人臉圖像數據存在存儲器內，則 單片機調取當前頭像圖片所對應用戶的信息，該用戶信息包括用戶姓名、用戶體重歷史數 據、身高歷史數據；
[0013](5)單片機將當前測量到的身高數據和體重數據分別與體重歷史數據和身高歷史 數據做對比，并通過顯示屏進行顯示。
[0014]根據本發明優選的，所述單片機通過話筒收集或顯示屏輸入采集待測量人員的問 題，并與存儲器內的問題庫進行對比匹配，如匹配字數達80%以上，則揚聲器或顯示屏自動 播報或顯示該問題對應的答案。
[0015]根據本發明優選的，所述步驟(3)所述攝像頭利用超聲波傳感器自動調整的方法， 包括步驟如下:判斷攝像頭的取景范圍內是否有完整的人臉圖像:如有，則直接進行步驟
(4);如無，則判斷超聲波傳感器前是否有人體部位:如有，則身高測試桿驅動攝像頭垂直向 下移動，直至攝像頭的取景范圍內有完整的人臉圖像為止。
[0016]根據本發明優選的，所述測量身高的計算方法:
[0017]身高hi=攝像頭水平高度h2+ (腳后跟與固定桿的距離Wl-腳后跟與腳心的距離 w2) Xtan (頭發頂與攝像頭之間的水平夾角a )。
[0018]本發明的有益效果:
[0019]本發明建立健康信息數據庫，通過人臉識別可以準確地調用數據庫進行比對，避 免了人體各數據的人工輸入，降低操作的勞動強度，減少了人工讀數時的主觀誤差，以一個 簡單的方式測出身高，不需要手動測量，本發明可以識別人的信息，建立人體健康數據庫， 可以讓被測者直觀地了解他的身體狀況的改變，鍛煉的效果等等，人臉識別也可以區分男 人、女人、小孩等等，可以對不同人群應用不同的健康指數計算方法，也可以簡單得測量出 身高，不需要手動測量。避免了人體各數據的人工輸入，降低操作的勞動強度，減少了人工 讀數時的主觀誤差，可以進行人機互動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的結構示意圖；
[0021 ] 圖2是本發明的側面圖；
[0022]圖3是本發明的身高測量原理圖；
[0023]圖4是本發明的電路原理圖；
[0024]圖5是本發明的工作流程圖；
[0025]在圖1-5中，1-腳踏板、2-壓力傳感器、3-壓桿、4-底座、5-揚聲器、6-控制單元、 8-凸臺、9-固定桿、10-顯示屏、11-超聲波傳感器、12-身高測試桿、13-攝像頭、14、話筒。 身高h1、攝像頭水平高度h2、腳后跟與固定桿的距離wl、腳后跟與腳心的距離《2、頭發頂與 攝像頭之間的水平夾角a。【具體實施方式】
[0026]下面結合實施例和說明書附圖對本發明做詳細的說明，但不限于此。
[0027]實施例1、
[0028]如圖1-4所示。
[0029]一種基于生物特征識別的身高、體重監測裝置，包括體重測量部和身高測量部，所 述的體重測量部包括自上而下設置的腳踏板1、壓桿3、壓力傳感器2和底座4，在所述腳踏 板I的后側邊沿設置有凸臺8 ;在所述腳踏板I的前側邊沿設置有身高測量部，所述身高測 量部包括與腳踏板固定連接的固定桿9，在所述固定桿9上軸向活動連接的身高測試桿12， 在所述固定桿9上設置有顯示屏10，在所述身高測試桿12上設置超聲波傳感器11和話筒 14，在所述身高測試桿12的頂端設置有攝像頭13 ;在所述底座4內安裝有控制單元6，所述 控制單元包括相連的單片機和存儲器，所述攝像頭13、顯示屏10、壓力傳感器2和話筒14 分別與所述單片機和存儲器相連，在所述單片機中安裝有人臉識別軟件
[0030]在所述底座4上設置有揚聲器5。
[0031]實施例2、
[0032]如圖5所示。
[0033]一種如實施例1所述身高、體重監測裝置的工作方法，包括步驟如下:
[0034](I)對監測裝置開機；
[0035](2)待測量人員站立至所述監測裝置的腳踏板I上，待測量人員的腳后跟與所述 凸臺8沖齊；
[0036](3)所述攝像頭13利用超聲波傳感器自動調整，攝像頭13與待測量人員的人臉對 齊，使人臉區域完全落入所述攝像頭的取景范圍，采集人臉圖像；
[0037](4)利用控制單元中的人臉識別軟件對采集到的人臉圖像和存儲器內的人臉圖像 數據進行對比:如當前人臉圖像數據不存在存儲器內，則所述控制單元控制揚聲器詢問方 式或顯示屏顯示的方式詢問待測量人員的姓名，待測量人員通過顯示屏輸入自己的姓名， 該姓名信息與當前頭像圖片一并存儲至存儲器中；如當前人臉圖像數據存在存儲器內，則 單片機調取當前頭像圖片所對應用戶的信息，該用戶信息包括用戶姓名、用戶體重歷史數 據、身高歷史數據；
[0038](5)單片機將當前測量到的身高數據和體重數據分別與體重歷史數據和身高歷史 數據做對比，并通過顯示屏進行顯示。
[0039]所述單片機通過話筒收集或顯示屏輸入采集待測量人員的問題，并與存儲器內的 問題庫進行對比匹配，如匹配字數達80%以上，則揚聲器或顯示屏自動播報或顯示該問題 對應的答案。
[0040]所述步驟(3)所述攝像頭利用超聲波傳感器自動調整的方法，包括步驟如下:判 斷攝像頭的取景范圍內是否有完整的人臉圖像:如有，則直接進行步驟(4);如無，則判斷超 聲波傳感器前是否有人體部位:如有，則身高測試桿驅動攝像頭垂直向下移動，直至攝像頭 的取景范圍內有完整的人臉圖像為止。身高測試桿也可以手動調節高度。
[0041]所述測量身高的計算方法:
[0042]身高hi=攝像頭水平高度h2+ (腳后跟與固定桿的距離Wl-腳后跟與腳心的距離w2) Xtan (頭發頂與攝像頭之間的水平夾角a )。
【權利要求】
1.一種基于生物特征識別的身高、體重監測裝置，其特征在于，該裝置包括體重測量部 和身高測量部，所述的體重測量部包括自上而下設置的腳踏板、壓桿、壓力傳感器和底座， 在所述腳踏板的后側邊沿設置有凸臺；在所述腳踏板的前側邊沿設置有身高測量部，所述 身高測量部包括與腳踏板固定連接的固定桿，在所述固定桿上軸向活動連接的身高測試 桿，在所述固定桿上設置有顯示屏，在所述身高測試桿上設置超聲波傳感器和話筒，在所述 身高測試桿的頂端設置有攝像頭；在所述底座內安裝有控制單元，所述控制單元包括相連 的單片機和存儲器，所述攝像頭、顯示屏、壓力傳感器和話筒分別與所述單片機和存儲器相 連，在所述單片機中安裝有人臉識別軟件。
2.根據權利要求1所述的一種基于生物特征識別的身高、體重監測裝置，其特征在于， 在所述底座上設置有揚聲器。
3.如權利要求1所述身高、體重監測裝置的工作方法，包括步驟如下:(1)對監測裝置開機；(2)待測量人員站立至所述監測裝置的腳踏板上，待測量人員的腳后跟與所述凸臺沖齊；(3)所述攝像頭利用超聲波傳感器自動調整，攝像頭與待測量人員的人臉對齊，使人臉 區域完全落入所述攝像頭的取景范圍，采集人臉圖像；(4)利用控制單元中的人臉識別軟件對采集到的人臉圖像和存儲器內的人臉圖像數據 進行對比:如當前人臉圖像數據不存在存儲器內，則所述控制單元控制揚聲器詢問方式或 顯示屏顯示的方式詢問待測量人員的姓名，待測量人員通過顯示屏輸入自己的姓名，該姓 名信息與當前頭像圖片一并存儲至存儲器中；如當前人臉圖像數據存在存儲器內，則單片 機調取當前頭像圖片所對應用戶的信息，該用戶信息包括用戶姓名、用戶體重歷史數據、身 高歷史數據；(5)單片機將當前測量到的身高數據和體重數據分別與體重歷史數據和身高歷史數據 做對比，并通過顯示屏進行顯示。
4.根據權利要求3所述的身高、體重監測裝置的工作方法，其特征在于，所述單片機通 過話筒收集或顯示屏輸入采集待測量人員的問題，并與存儲器內的問題庫進行對比匹配， 如匹配字數達80%以上，則揚聲器或顯示屏自動播報或顯示該問題對應的答案。
5.根據權利要求3所述的身高、體重監測裝置的工作方法，其特征在于，所述步驟(3) 所述攝像頭利用超聲波傳感器自動調整的方法，包括步驟如下:判斷攝像頭的取景范圍內 是否有完整的人臉圖像:如有，則直接進行步驟(4);如無，則判斷超聲波傳感器前是否有人 體部位:如有，則身高測試桿驅動攝像頭垂直向下移動，直至攝像頭的取景范圍內有完整的 人臉圖像為止。
6.根據權利要求3所述的身高、體重監測裝置的工作方法，其特征在于，所述測量身高 的計算方法:hl=h2+ (wl-w2) Xtana，所述hi為待測人員的身高、h2為攝像頭的水平高度、wl為 腳后跟與固定桿的距離、《2為腳后跟與腳心的距離、a為待測人員頭發頂與攝像頭之間的 水平夾角。
【文檔編號】A61B5/117GK103557921SQ201310446069
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】邢建平, 閆金昊, 李凌波, 孟令國, 劉勇, 陸曉燕 申請人:山東大學