跑步机安全预警方法、装置及跑步机

本发明涉及健身器材技术领域，尤其是涉及一种跑步机安全预警方法、装置及跑 步机。

随着社会的发展和进步，跑步健身已成为一种新的生活理念，但因跑步通常需要 到室外进行，因此时常受天气因素的影响，难以实现常态化锻炼。为此，人们开始使用可以 安放在室内的跑步机，从而达到运动、锻炼、健身的目的。

虽然跑步机作为一个剧烈地慢性有氧运动，相比于户外运动有着许多优点，但是 也存在着一些安全隐患。很多运动者为了坚持下去甚至透支自己的心脏极限，而很多运动 者并不知道自己身体的极限在何处，这样导致的生命危险不在少数。

心率是一个很重要的判断指标，但是心率的采集需要额外佩戴心率检测装置，很 多运动者通常没有主动使用的意识，因此仍然存在安全隐患。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种跑步机安全预警方法、装置及跑步机，以在 运动者未佩戴心率检测装置的情况下，能够通过运动者的表情及时发现运动者的心率问 题，并主动进行响应，缓解了现有技术中跑步机存在的安全隐患。

第一方面，本发明实施例提供了一种跑步机安全预警方法，应用于跑步机的控制 器，所述跑步机上设置有摄像头，包括：

实时获取所述摄像头拍摄的图像，对所述图像进行预处理，获得待识别图像；

将所述待识别图像输入至情绪识别模型进行识别，以输出所述待识别图像对应的 情绪类别；

当所述情绪类别为痛苦时，控制所述跑步机进行减速，并生成心率检测提示信息。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，对 所述图像进行预处理包括：

根据预存的图像标定信息，从所述图像中截取目标区域图像；

采用邻域平均法对所述目标区域图像进行平滑去噪，得到平滑去噪后的目标区域 图像；

采用直方图均衡法对所述平滑去噪后的目标区域图像的边缘信息进行增强，得到 待识别图像。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所 述情绪识别模型通过以下方式训练：

获取已知情绪类型的多个人脸图像样本，提取所述人脸图像样本的面部特征；

根据所述面部特征对基于多层卷积神经网络的情绪识别模型进行训练；

其中，所述人脸图像样本包括正样本和负样本；所述面部特征包括：眉毛的弯曲角 度或者弧度、嘴角上翘或者下别的角度或者弧度。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所 述实时获取所述摄像头拍摄的图像之前，还包括：

检测所述跑步机上的安全预警开关是否为打开状态，如果是，则开启所述跑步机 上的摄像头。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还 包括：

利用摄像头获取运动者的人脸图像，从云服务器的用户信息库中获取与所述人脸 图像匹配的运动参数；

根据所述运动参数，设置所述跑步机的设置参数，所述设置参数包括跑步速度、跑 道坡度、跑步时长。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种 可能的实施方式，其中，所述跑步机还包括心率检测模块，所述生成心率检测提示信息之 后，还包括：

接收所述心率检测模块发送的所述运动者的心率值，从所述云服务器的用户信息 库中读取与当前运动者对应的第一心率范围、第二心率范围和第三心率范围；

当所述心率值处于所述第一心率范围时，发送心率提示信息至语音播放器进行提 示播报；

当所述心率值处于所述第二心率范围时，控制所述跑步机减速；

当所述心率值处于所述第三心率范围时，控制所述跑步机停止。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种 可能的实施方式，其中，所述跑步机还包括紧急报警按键；所述方法还包括：

当检测到所述紧急报警按键的触发信号时，从所述云服务器的用户信息库中读取 与当前运动者对应的紧急；

发送报警信息至所述紧急对应的终端，所述报警信息包括所述当前运动 者的姓名、所在地。

第二方面，本发明实施例还提供一种跑步机预警监测装置，包括：

获取模块，用于实时获取摄像头拍摄的图像，对所述图像进行预处理，获得待识别 图像；

识别模块，用于将所述待识别图像输入至情绪识别模型进行识别，以输出所述待 识别图像对应的情绪类别；

控制模块，用于当所述情绪类别为痛苦时，控制所述跑步机进行减速，并生成心率 检测提示信息。

第三方面，本发明实施例还提供一种跑步机，包括跑步机本体及所述跑步机本体 的支架上设置的控制器和摄像头，所述摄像头与所述控制器连接；所述控制器包括存储器、 处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述 计算机程序时实现上述第一方面及其任一种可能的实施方式所述的方法。

第四方面，本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计 算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行所述第一方面及其任一种可能的实施方式 所述方法。

本发明实施例带来了以下有益效果：

在本发明提供实施例中，该跑步机安全预警方法应用于跑步机的控制器，跑步机 上设置有摄像头，该方法首先实时获取摄像头拍摄的图像，对图像进行预处理，获得待识别 图像；将待识别图像输入至情绪识别模型进行识别，以输出待识别图像对应的情绪类别；当 情绪类别为痛苦时，控制跑步机进行减速，并生成心率检测提示信息。本发明提供的实施例 中，当运动者在利用跑步机进行跑步运动时，跑步机通过摄像头可以实时进行安全监测，当 监测到运动者表现出痛苦的情绪时，主动提示运动者进行心率检测并降低跑步机的跑步速 率。这样，在运动者未佩戴心率检测装置的情况下，能够通过运动者的表情及时发现运动者 的心率问题，并主动进行响应，缓解了现有技术中跑步机存在的安全隐患。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书 以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合 所附附图，作详细说明如下。

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体 实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的 附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的跑步机安全预警方法的第一种流程示意图；

图2为本发明实施例提供的跑步机安全预警方法的第二种流程示意图；

图3为本发明实施例提供的跑步机安全预警装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的跑步机的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的控制器的结构示意图。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前很多运动者为了坚持下去甚至透支自己的心脏极限，而很多运动者并不知道 自己身体的极限在何处，这样导致的生命危险不在少数。且很多运动者通常没有主动使用 心率检测装置的意识，因此仍然存在安全隐患。基于此，本发明实施例提供的一种跑步机安 全预警方法、装置及跑步机，可以在运动者未佩戴心率检测装置的情况下，能够表情变化及 时发现运动者的心率问题，并主动进行响应，缓解了现有技术中跑步机存在的安全隐患。

本发明实施例提供的一种跑步机安全预警方法、装置及跑步机，可以通过相关的 软件或者硬件实现。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种跑步 机安全预警方法进行详细介绍。

实施例一：

图1示出了本发明实施例提供的跑步机安全预警方法的第一种流程示意图。该跑 步机安全预警方法，应用于跑步机的控制器，该跑步机上设置有摄像头，摄像头与控制器连 接。如图1所示，该跑步机安全预警方法包括：

步骤S101，实时获取摄像头拍摄的图像，对该图像进行预处理，获得待识别图像。

具体地，该摄像头设置在跑步机本体的支架上，指向跑步机本体的跑步带上方。在 可能的实施例中，可以当检测到跑步机的跑步带开始运行时，再开启该摄像头。

步骤S102，将待识别图像输入至情绪识别模型进行识别，以输出待识别图像对应 的情绪类别。

在可能的实施例中，上述情绪识别模型通过以下方式训练：

(a)获取已知情绪类型的多个人脸图像样本，提取人脸图像样本的面部特征。

其中人脸图像样本包括正样本和负样本，正样本为痛苦情绪下表现出的表情图 像，负样本为非痛苦情绪下表现出的表情图像。上述面部特征包括：眉毛的弯曲角度或者弧 度、嘴角上翘或者下别的角度或者弧度。

(b)根据上述面部特征对基于多层卷积神经网络的情绪识别模型进行训练。

步骤S103，当情绪类别为痛苦时，控制跑步机进行减速，并生成心率检测提示信 息。

当情绪类型为痛苦时，说明运动者可能出现了运动超负荷、心脏透支的现象，此时 及时提示运动者进行心理检测并适当的降低跑步机的跑步速率，有效防止运动安全事故的 发生。具体地，可以通过跑步机本体上安装的语音播放器或者显示器提示运动者进行心率 检测。

本发明提供的实施例中，当运动者在利用跑步机进行跑步运动时，跑步机通过摄 像头可以实时进行安全监测，当监测到运动者表现出痛苦的情绪时，主动提示运动者进行 心率检测并降低跑步机的跑步速率。这样，在运动者未佩戴心率检测装置的情况下，能够通 过运动者表情及时发现运动者的心率问题，并主动进行响应，缓解了现有技术中跑步机存 在的安全隐患。

图2示出了本发明实施例提供的跑步机安全预警方法的第二种流程示意图。参见 图2，该跑步机安全预警方法包括：

步骤S201，检测跑步机上的安全预警开关是否为打开状态。

为了适应运动者的个性化需求，运动者可以关闭或者开启安全预警开关。如果为 打开状态，则执行步骤S202；反之则重复执行步骤S201。

步骤S202，开启跑步机上的摄像头。

步骤S203，当检测到跑步机的跑步带开始运行时，实时获取摄像头拍摄的图像。

步骤S204，根据预存的图像标定信息，从图像中截取目标区域图像。

具体地，可以事先对摄像头进行图形标定生成图像标定信息，该图像标定信息中 包含了图像像素点与实际环境坐标的关系。这样在摄像头安装位置不变，拍摄角度不变的 情况下，其拍摄的具体范围是固定的。将运动者运动时，其脸部所在的区域作为目标区域， 根据图像标定结果确定该目标区域。

在安全预警过程中，根据事先确定的目标区域，获取当前帧图像的目标区域，从而 从图像中截取目标区域图像，这样能够该运动者的脸部信息包含在目标区域图像中。通过 设定目标区域，可以在一定程度上排除不必要的干扰，减少计算处理量。

步骤S205，采用邻域平均法对目标区域图像进行平滑去噪，得到平滑去噪后的目 标区域图像。

步骤S206，采用直方图均衡法对平滑去噪后的目标区域图像的边缘信息进行增 强，得到待识别图像。

步骤S207，判断待识别图像中是否存在人脸特征。

具体地，对每一帧图像进行特征提取，判断是否与人脸特征相匹配，如果匹配，则 执行步骤S208；如果不匹配，则执行步骤S203。

步骤S208，将待识别图像输入至情绪识别模型进行识别，以输出待识别图像对应 的情绪类别。

步骤S209，当情绪类别为痛苦时，控制跑步机进行减速，并生成心率检测提示信 息。

考虑到当摄像头存在故障时，不能及时维修处理，同时难以保障运动者的安全。在 可能的实施例中，该跑步机的控制器与云服务器通信连接。上述方法还包括：当检测到摄像 头故障时，发送故障信息至云服务器，并发出提示使用者使用安全绳的告警信息。

具体地，当检测到摄像头在开启状态下，预设时间段没有发送视频帧，则确定该摄 像头出现故障，此时可以通过跑步机本体上安装的语音播放器或者显示器提示运动者使用 安全绳。另外，云服务器在接收到故障信息后，发送维修提示至相应的工作人员的移动终 端，以使工作人员对摄像头及时维修。

在另外的实施例中，多台跑步机与云服务器建立通信连接，云服务器中设置有用 户信息库，用户信息库中存储有不同用户的用户信息，用户信息包括人脸信息、个人信息 (年龄、性别、身高、体重及生理参数)、个人设置的运动参数(预设跑步速度、预设跑道坡度 及跑步时长)。

进一步地，上述方法还包括：利用摄像头获取运动者的人脸图像，从云服务器的用 户信息库中获取与该人脸图像匹配的运动参数。根据该运动参数更新跑步机的设置参数， 该设置参数包括跑步速度、跑道坡度、跑步时长。具体地，将人脸图像与用户信息库中的人 脸信息进行对比，从而确定与该人脸图像匹配的运动参数。这样，运动者在使用跑步机时， 只需要对准摄像头进行刷脸操作，即可以直接设置自己需要的运动参数，其中该跑步机可 以为任一台与云服务器连接的跑步机，方便快捷，提高了运动者的体验度。

进一步地，运动者可以通过用户终端访问该云服务器，更新该云服务器中存储的 个人信息。

进一步地，该跑步机包括与控制器连接的输入设备，该输入设备可以为触摸屏，运 动者通过该输入设备发送方案设计请求至云服务器，该方案设计请求包括个人信息。由云 服务器转发该方案设计请求至相应的教练的终端，并转发该教练反馈的运动方案至对应的 运动者。当运动者通过输入设备确定该运动方案后，发送相应的确定信息至云服务器。云服 务器保存相应的运动方案至该运动者对应的用户信息。当运动者再次进行跑步运动时，跑 步机的控制器从云服务器加载该运动方案，根据该运动方案更新跑步机的设置参数。

为了进一步保障运动者的安全，在可能的实施例中，上述云服务器中还存储有运 动者设置的安全阈值和紧急，该安全阈值包括第一心率范围、第二心率范围和第 三心率范围。上述跑步机还包括与控制器连接的心率检测模块，上述方法还包括：接收心率 检测模块发送的运动者的心率值，从云服务器的用户信息库中读取与运动者对应的第一心 率范围、第二心率范围和第三心率范围；当心率值处于第一心率范围时，发送心率提示信息 至语音播放器进行提示播报；当心率值处于第二心率范围时，控制跑步机减速；当心率值处 于第三心率范围时，控制跑步机停止并发送报警信息至指定的紧急对应的终端。 该报警信息包括当前运动者的姓名及当前所在地。

进一步地，上述跑步机还包括与控制器连接的紧急报警按键。上述方法还包括：当 检测到紧急报警按键的触发信号时，从云服务器的用户信息库中读取与当前运动者对应的 紧急；发送报警信息至该紧急对应的终端，报警信息包括当前运动者的 姓名、所在地。这样，可以做到及时报警、及时处理、及时救治。

实施例二：

图3示出了本发明实施例提供的跑步机安全预警装置的结构示意图。如图3所示， 该跑步机安全预警装置包括：

获取模块11，用于实时获取所述摄像头拍摄的图像，对该图像进行预处理，获得待 识别图像；

识别模块12，用于将待识别图像输入至情绪识别模型进行识别，以输出待识别图 像对应的情绪类别；

控制模块13，用于当情绪类别为痛苦时，控制跑步机进行减速，并生成心率检测提 示信息。

本发明提供的实施例中，当运动者在利用跑步机进行跑步运动时，跑步机通过摄 像头可以实时进行安全监测，当监测到运动者表现出痛苦的情绪时，主动提示运动者进行 心率检测并降低跑步机的跑步速率。这样，在运动者未佩戴心率检测装置的情况下，能够通 过运动者表情及时发现运动者的心率问题，并主动进行响应，缓解了现有技术中跑步机存 在的安全隐患。

实施例三：

图4示出了本发明实施例提供的跑步机的结构示意图。如图4所示，该跑步机包括 跑步机本体100及跑步机本体的支架110上设置的控制器120和摄像头130，摄像头与控制器 连接。

参见图5，本发明实施例提供控制器120，包括：处理器40，存储器41，总线42和通信 接口43，所述处理器40、通信接口43和存储器41通过总线42连接；处理器40用于执行存储器 41中存储的可执行模块，例如计算机程序。

其中，存储器41可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也 可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至 少一个通信接口43(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通 信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。

总线42可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据 总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或 一种类型的总线。

其中，存储器41用于存储程序，所述处理器40在接收到执行指令后，执行所述程 序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理 器40中，或者由处理器40实现。

处理器40可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方 法的各步骤可以通过处理器40中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的 处理器40可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络 处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称 ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程 逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中 的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任 何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理 器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随 机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本 领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器41，处理器40读取存储器41中的信息，结合 其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例提供的跑步机安全预警装置及跑步机，与上述实施例提供的跑步机 安全预警方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例所提供的进行跑步机安全预警方法的计算机程序产品，包括存储了 处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用 于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置 及跑步机的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相 对重要性。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表 达式和数值并不限制本发明的范围。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例方法和计算机程序产品 的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个 模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现 规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功 能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行 地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图 和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功 能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实 现。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显 示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个 网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目 的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以 是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以 存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明 的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件 产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得 一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所 述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read- Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以 存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明 的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发 明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员 在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻 易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使 相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护 范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。