一种智能座椅控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能座椅控制系统及方法，系统包括激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元、报警单元和中央处理单元。本发明专利技术的智能座椅控制系统及方法，解决了用户因坐姿不正确导致的驼背、近视等问题，带有先进的疲劳检测功能可以实时监测用户的生理状态，一旦出现疲倦的状态，就会智能提醒用户进入休息状态，同时还有智能升降温功能，可以保证用户处于人体最适温度下专心的学习或者办公，适用于在学习或者办公区域使用，构造新颖，控制巧妙，具有良好的应用前景。

An Intelligent Seat Control System and Method

The invention discloses an intelligent seat control system and method, which comprises a laser ranging unit, a micro-expression fatigue detection unit, a heating and cooling unit, an alarm unit and a central processing unit. The intelligent seat control system and method of the present invention solve the problems of hunchback and myopia caused by incorrect sitting posture of users. With advanced fatigue detection function, the physiological state of users can be monitored in real time. Once the fatigue state occurs, the user will be reminded to enter a resting state intelligently. At the same time, the intelligent temperature rising and cooling function can ensure that the user is in the optimal temperature of human body. Concentrated learning or office, suitable for use in learning or office areas, novel structure, ingenious control, has a good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种智能座椅控制系统及方法
本专利技术涉及智能控制
，具体涉及一种智能座椅控制系统及方法。
技术介绍
根据近几年的研究，专家指出人们在睡觉、走路、生活的种种不良习惯，特别是坐姿不正都可能造成脊柱损伤和视力衰弱等问题。脊柱是人体的中轴，起到支撑体重，连接运动、保护脊髓、造血等重要功能，如果在成长过程中，不注重脊柱的发展将会有严重的后果。同样学习过程中，过度用眼或不规范用眼都会导致视力问题，因此，保护视力也是一项重要工作。现在许多学校的老师要求学生注意坐姿端正，往往是从预防近视眼的角度考虑的，而几年、十几年规格不变，前排、后排高矮不分的桌椅对学生脊柱的不利影响，却被忽略了。如果中小学生成天坐在与身体不配套的桌椅上，弓着腰、侧着身写字，时间长了，孩子们就容易患上成人的″腰酸背痛″，目前孩子每一天的学习时间都在十个小时以上，甚至更长，其肌肉的力量远远不如成年人坚强，所以更容易导致肌肉的疲劳，使其固定椎体的力量下降，引起椎体的偏移。目前，普通桌椅高度固定不能调节，过高和过低的桌椅高度都极易导致孩子坐的不舒适，动来动去，影响学习效率，有时还会进一步引发近视、脊柱侧弯、驼背等不良症状。如何方便快捷的提醒用户保持正确的姿势，预防因坐姿不正确导致的驼背、近视等问题，同时带有先进的疲劳检测仪可以实时监测用户的生理状态，一旦出现疲倦的状态，就会智能提醒进入休息状态，是当前需要解决的问题。而且，增加座椅的辅助功能，以便提高用户使用的舒适度和适用场合，比如通风或者加热等功能，也是当前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的为克服现有技术中的座椅所存在的问题。本专利技术提供的智能座椅控制系统及方法，解决了用户因坐姿不正确导致的驼背、近视等问题，带有先进的疲劳检测功能可以实时监测用户的生理状态，一旦出现疲倦的状态，就会智能提醒用户进入休息状态，同时还有智能升降温功能，可以保证用户处于人体最适温度下专心的学习或者办公，适用于在学习或者办公区域使用，构造新颖，控制巧妙，具有良好的应用前景。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种智能座椅控制系统，其特征在于：包括激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元、报警单元和中央处理单元，所述激光测距单元，用于根据固定频率的高频正弦信号，连续调制激光源的发光强度并与测定调制激光往返一次所产生的相位延迟，通过相位延迟计算测量的距离信息，并将距离信息发送给中央处理单元，识别用户的坐姿是否在规范坐姿合理范围内；所述微表情的疲劳检测单元，用于使用高速相机配合面部识别子单元、嘴唇检测子单元、人眼定位及眼睛开合度检测子单元输出疲劳信息，并将疲劳信息发送给中央处理单元，判断用户是否处在疲劳状态；所述升降温单元，用于采集座椅的当前温度信息，并将温度信息发送给中央处理单元，并接收中央处理单元的控制信号控制升降温单元工作或者停止工作，实现座椅的升降温控制；所述报警单元，当用户坐姿超出在规范坐姿合理范围、用户处在疲劳状态的时候，接收中央处理单元的控制指令，进行语音提醒；所述中央处理单元，用于接收距离信息、疲劳信息进行处理，根据处理结果控制报警单元进行语音提醒，并接收温度信息，根据温度处理结果控制升降温单元内的通风结构、加热垫的工作或者停止工作，所述激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元的信号输出端分别与中央处理单元的信号输入相连接，所述中央处理单元的温度控制信号输出端与升降温单元控制信号输入端相连接，所述中央处理单元的报警信号输出端与报警单元相连接。前述的一种智能座椅控制系统，所述面部识别子单元根据肤色具有类聚性的特性检测人脸，确认用户正在使用或者没有使用座椅；所述嘴唇检测子单元，根据唇色聚类性检测嘴唇以去除黑色背景和头发的干扰，确定嘴唇范围，检测划定的嘴唇范围左、右两边是否有黑色像素，以排除嘴角是否包括其中，确定嘴部状态以判断用户是否打哈欠，若漏检，则增大划定嘴唇的方框，划定的嘴唇范围中用积分投影确定嘴唇边界，进一步确定嘴部状态以判断用户是否打哈欠，从而确定用户的疲劳状态；所述人眼定位及眼睛开合度检测子单元，根据人脸的灰度特征定位人眼，在人脸灰度图像中提取五官边缘，得到二值化图，然后对二值化图中连通区域进行判断，并利用先验知识构建人眼区域规则集，结合重心模板寻找眼睛对，进一步通过该眼睛对的开合状态，确定用户的疲劳状态。前述的一种智能座椅控制系统，所述升降温单元，包括温度传感器、通风结构和加热垫，所述温度传感器为两组，分别安装在座椅的座椅坐垫和座椅靠背上，所述通风结构为两组通风风扇，分别安装在座椅的座椅坐垫和座椅靠背上，所述加热垫为两组，分别安装在对应位置出的通风风扇表面，利用风扇将空气吸入后导入座椅的通风层，气流再从通风层表面向上经过加热垫流向座椅，使用户在散去热量使加热垫控制在人体温度，实现降温功能；所述加热垫内设置加热电阻丝，通过控制加热电阻丝通电使加热垫控制在人体温度，实现升温功能。前述的一种智能座椅控制系统，所述激光测距单元，包括激光发射器、角反射器、接收器、综合频率器、混频鉴相器和计数显示器。前述的一种智能座椅控制系统，应用在学习或者办公区域。一种智能座椅控制系统的控制方法，包括以下步骤，步骤(A)，将用户的正确坐姿量化并输出到中央控制单元，该用户的正确坐姿量化规定在胸口和头部离激光测距单元距离一定范围内为坐姿正确；步骤(B)，将用户疲劳状态量化并输出到中央控制单元，设置用户疲劳状态的报警阈值；步骤(C)，构建座椅运行过程中的坐姿检测策略、疲劳检测策略和升降温控制策略；步骤(D)，用户坐到座椅上后激光测距单元、疲劳检测单元、升降温单元均开启，且座椅同时运行坐姿检测策略、疲劳检测策略和升降温控制策略，实现用户在座椅上的体验。前述的智能座椅控制系统的控制方法，所述坐姿检测策略为通过激光测距单元实时测试用户的坐姿，并将测试的距离信息发送给中央控制单元，若用户的坐姿不在规范坐姿合理范围内，通过语音提示，实现对用户的坐姿提醒，直到用户的坐姿调整到规范坐姿合理范围内为止；所述疲劳检测策略为用户坐到座椅上后微表情的疲劳检测单元开启，通过面部识别子单元根据肤色具有类聚性的特性检测人脸，确认用户正在使用或者没有使用座椅，并对人脸进行检测，从人脸区域中得到肤色相似度图，判断人脸是肤色还是非肤色状态，若为肤色状态，继续进行人脸检测；若为非肤色状态，则通过嘴唇检测子单元、人眼定位及眼睛开合度检测子单元，对唇部特征和眼部特征检测，得到用户的疲劳状态信息，并将疲劳状态信息发送给中央控制单元，中央控制单元根据疲劳状态信息与用户疲劳状态的报警阈值进行对比，当超过用户疲劳状态的报警阈值时，通过语音提示用户进行休息；所述升降温控制策略，根据温度传感器的实时反馈，中央控制单元通过控制通风风扇或者加热电阻丝的供电，散去臀部、背部的汗液，使加热垫保持在人体温度，实现座椅的升降温控制。前述的智能座椅控制系统的控制方法，通过激光测距单元实时测试用户的坐姿是采用相位式激光测距方法实现的。前述的智能座椅控制系统的控制方法，步骤(A)，该用户的正确坐姿量化规定在胸口和头部离激光测距单元距离一定范围内为坐姿正确，具体为胸口距离安装在桌子前边沿激光测距单元的距离在10cm±3cm之间，头部距离安装在桌子学习或者办公区域正上方且与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能座椅控制系统，其特征在于：包括激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元、报警单元和中央处理单元，所述激光测距单元，用于根据固定频率的高频正弦信号，连续调制激光源的发光强度并与测定调制激光往返一次所产生的相位延迟，通过相位延迟计算测量的距离信息，并将距离信息发送给中央处理单元，识别用户的坐姿是否在规范坐姿合理范围内；所述微表情的疲劳检测单元，用于使用高速相机配合面部识别子单元、嘴唇检测子单元、人眼定位及眼睛开合度检测子单元输出疲劳信息，并将疲劳信息发送给中央处理单元，判断用户是否处在疲劳状态；所述升降温单元，用于采集座椅的当前温度信息，并将温度信息发送给中央处理单元，并接收中央处理单元的控制信号控制升降温单元工作或者停止工作，实现座椅的升降温控制；所述报警单元，当用户坐姿超出在规范坐姿合理范围、用户处在疲劳状态的时候，接收中央处理单元的控制指令，进行语音提醒；所述中央处理单元，用于接收距离信息、疲劳信息进行处理，根据处理结果控制报警单元进行语音提醒，并接收温度信息，根据温度处理结果控制升降温单元内的通风结构、加热垫的工作或者停止工作，所述激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元的信号输出端分别与中央处理单元的信号输入相连接，所述中央处理单元的温度控制信号输出端与升降温单元控制信号输入端相连接，所述中央处理单元的报警信号输出端与报警单元相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种智能座椅控制系统，其特征在于：包括激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元、报警单元和中央处理单元，所述激光测距单元，用于根据固定频率的高频正弦信号，连续调制激光源的发光强度并与测定调制激光往返一次所产生的相位延迟，通过相位延迟计算测量的距离信息，并将距离信息发送给中央处理单元，识别用户的坐姿是否在规范坐姿合理范围内；所述微表情的疲劳检测单元，用于使用高速相机配合面部识别子单元、嘴唇检测子单元、人眼定位及眼睛开合度检测子单元输出疲劳信息，并将疲劳信息发送给中央处理单元，判断用户是否处在疲劳状态；所述升降温单元，用于采集座椅的当前温度信息，并将温度信息发送给中央处理单元，并接收中央处理单元的控制信号控制升降温单元工作或者停止工作，实现座椅的升降温控制；所述报警单元，当用户坐姿超出在规范坐姿合理范围、用户处在疲劳状态的时候，接收中央处理单元的控制指令，进行语音提醒；所述中央处理单元，用于接收距离信息、疲劳信息进行处理，根据处理结果控制报警单元进行语音提醒，并接收温度信息，根据温度处理结果控制升降温单元内的通风结构、加热垫的工作或者停止工作，所述激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元的信号输出端分别与中央处理单元的信号输入相连接，所述中央处理单元的温度控制信号输出端与升降温单元控制信号输入端相连接，所述中央处理单元的报警信号输出端与报警单元相连接。2.根据权利要求1所述的一种智能座椅控制系统，其特征在于：所述面部识别子单元根据肤色具有类聚性的特性检测人脸，确认用户正在使用或者没有使用座椅；所述嘴唇检测子单元，根据唇色聚类性检测嘴唇以去除黑色背景和头发的干扰，确定嘴唇范围，检测划定的嘴唇范围左、右两边是否有黑色像素，以排除嘴角是否包括其中，确定嘴部状态以判断用户是否打哈欠，若漏检，则增大划定嘴唇的方框，划定的嘴唇范围中用积分投影确定嘴唇边界，进一步确定嘴部状态以判断用户是否打哈欠，从而确定用户的疲劳状态；所述人眼定位及眼睛开合度检测子单元，根据人脸的灰度特征定位人眼，在人脸灰度图像中提取五官边缘，得到二值化图，然后对二值化图中连通区域进行判断，并利用先验知识构建人眼区域规则集，结合重心模板寻找眼睛对，进一步通过该眼睛对的开合状态，确定用户的疲劳状态。3.根据权利要求1所述的一种智能座椅控制系统，其特征在于：所述升降温单元，包括温度传感器、通风结构和加热垫，所述温度传感器为两组，分别安装在座椅的座椅坐垫和座椅靠背上，所述通风结构为两组通风风扇，分别安装在座椅的座椅坐垫和座椅靠背上，所述加热垫为两组，分别安装在对应位置出的通风风扇表面，利用风扇将空气吸入后导入座椅的通风层，气流再从通风层表面向上经过加热垫流向座椅，使用户在散去热量使加热垫控制在人体温度，实现降温功能；所述加热垫内设置加热电阻丝，通过控制加热电阻丝通电使加热垫控制在人体温度，实现升温功能。4.根据权利要求1所述的一种智能座椅控制系统，其特征在于：所述激光测距单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丙友，张峥峥，王力超，罗建，李兴，洪金文，丁美玲，孟一博，刘亦心，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34