一种矫正坐姿的智能书桌及其矫正方法技术

本发明专利技术涉及一种矫正坐姿的智能书桌，该智能书桌包括桌面和桌腿，桌面上为读写区域，还包括用于投射红外结构光的红外线发射器、用于采集红外结构光图像的红外线摄像头、用于采集人体坐姿图像的可见光摄像头、控制盒以及用于显示坐姿的显示面板，红外线摄像头和可见光摄像头分别将采集到的图像传输至控制盒中进行图像处理，再经过红外结构光测量、三维重建后以及对象识别，分析用户的坐姿图像信息，最后将坐姿图像信息发送至显示面板。本发明专利技术还提供一种基于上述智能书桌矫正坐姿的方法。本发明专利技术通过信息技术和图像建模处理技术来实现矫正坐姿，不但不会跟用户带来不适，而且能够有效和精确地矫正人们的坐姿，避免因坐姿不正确而降低视力。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种矫正坐姿的智能书桌，该智能书桌包括桌面和桌腿，桌面上为读写区域，还包括用于投射红外结构光的红外线发射器、用于采集红外结构光图像的红外线摄像头、用于采集人体坐姿图像的可见光摄像头、控制盒以及用于显示坐姿的显示面板，红外线摄像头和可见光摄像头分别将采集到的图像传输至控制盒中进行图像处理，再经过红外结构光测量、三维重建后以及对象识别，分析用户的坐姿图像信息，最后将坐姿图像信息发送至显示面板。本专利技术还提供一种基于上述智能书桌矫正坐姿的方法。本专利技术通过信息技术和图像建模处理技术来实现矫正坐姿，不但不会跟用户带来不适，而且能够有效和精确地矫正人们的坐姿，避免因坐姿不正确而降低视力。【专利说明】
本专利技术涉及智能医疗领域，更具体的，涉及一种结合电子信息与图像处理技术矫正坐姿的智能书桌及其矫正方法。
技术介绍
目前，根据调查，近视眼的主要诱因有两个，一是坐姿不当，二是用眼过度。现如今，市场上也出现了一些矫正坐姿的书桌，大体可分为强制矫正和传感监测两大类。所谓强制矫正坐姿的书桌，是通过在座椅靠背上设置坐姿固定组件，通过机械地固定人体来实现矫正坐姿的目的。这种书桌不仅结构复杂，而且强制矫正坐姿的方式容易给用户带来不适感，且对于不同体型的用户，坐姿固定组件可能不能有效地发挥作用，例如公开专利技术专利“多功能智能正姿桌椅-201210411424.8”。所谓传感监测坐姿的书桌，一般通过超声波传感器、红外传感器、距离传感器等监测用户头部到桌岩的距离。由于人体与书桌距离很近，这类监测方式对传感器的精度要求极高，而且还不能监测到人体整体坐姿，不能整体判断坐姿是否正确。同时传感器容易受到手、书本等的影响，从而引起误判。例如下面两件公开技术专利“智能学习桌-201020571032.4”和“防近视智能课桌-200920109095.5”，前者就是采用的超声波传感器和红外传感器，后者采用的是距离传感器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供了一种矫正坐姿的智能书桌，该书桌通过信息技术和图像建模处理技术来实现矫正坐姿，不但不会跟用户带来不适，而且能够有效和精确地矫正人们的坐姿，避免因坐姿不正确而降低视力。本专利技术的另一个目的还在于提供。为了达到上述目的，本专利技术提供一种矫正坐姿的智能书桌，包括桌面和桌腿，所述桌面上为读写区域，所述智能书桌还包括用于投射红外结构光的红外线发射器、用于采集人体坐姿下红外结构光图像的红外线摄像头、用于采集人体坐姿图像的可见光摄像头、控制盒以及用于显示坐姿的显示面板，所述红外线摄像头和可见光摄像头分别将采集到的红外结构光图像和人体坐姿图像传输至所述控制盒中进行图像处理，再经过红外结构光测量以及三维重建后，分析用户的坐姿图像信息，最后将所述坐姿图像信息发送至所述显示面板。根据本专利技术的一个实施例，所述控制盒包括用于图像处理的微处理器以及与所述微处理器相连接的电源模块和开关，所述红外线发射器、可见光摄像头以及红外线摄像头的输出端均接入所述微处理器，所述显示面板的输入端接入所述微处理器。根据本专利技术的一个实施例，所述控制盒还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器用于当用户坐姿不正确的时候发出报警提示，所述蜂鸣器与所述微处理器相连接。根据本专利技术的一个实施例，所述控制盒还包括用于设置智能书桌参数的输入面板，所述输入面板与所述微处理器相连接。根据本专利技术的一个实施例，所述桌腿为可调节桌面高度的桌腿。本专利技术还提供一种基于上述的智能书桌坐姿矫正方法，所述方法包括以下步骤:Al、红外线发射器开始发射红外结构光，同时红外线摄像头采集所述红外结构光的结构光图像以及可见光摄像头采集的人体坐姿图像，并均传输至控制盒中；A2、通过控制盒中的微处理器对结构光图像和人体坐姿图像的序列依次进行去噪、均衡化、图像增强处理，并提取结构光、人体面部器官以及人体结构的特征点信息；A3、根据步骤A2结构光的编码方式和结构光特征点信息，复原人体三维轮廓，完成三维重建；以及根据步骤A2中提取的人体面部器官和人体结构的特征点信息，识别主要对象，并提取人体脊椎的骨骼模型；A4、根据步骤A3中完成的三维重建和主要对象识别，确定各对象的空间位置坐标；A5、根据各对象的空间坐标信息算出坐距、视距，通过比对用户的脊椎骨骼模型与标准坐姿下的脊椎骨骼模型，分析用户当前的坐姿是否正确，如果坐姿不正确，发出警报信息，并重复Al?A4步骤，直到坐姿矫正正确。根据本专利技术的一个实施例，所述主要对象包括人眼、胸部、关节、桌面。根据本专利技术的一个实施例，当用户离开摄像头拍摄范围后，所拍摄的图像序列中即无人体存在；通过检测图像序列中连续无人体存在的帧，计算出用户离开的时长；当用户离开的时间超过预设值时，按正常关机程序关闭控制盒。本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果:本专利技术一种矫正坐姿的智能书桌通过红外线发射器发出红外结构光、单个红外线摄像头进行主动式红外成像以及可见光摄像头的可见光成像，并经过三维图像重建和对象识别，对比用户的脊椎骨骼模型与标准坐姿下的脊椎骨骼模型，分析用户当前的坐姿是否正确，以实现矫正用户坐姿的目的。该书桌既没有通过机械强制用户改变坐姿也不需要高精度的传感器实现，能够有效的让用户养成良好的坐姿习惯以及提醒适当的读写时间。且该书桌结构简单，成本较低，适合推广应用。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术矫正坐姿的智能书桌的结构示意图；图2是本专利技术所述控制盒的原理框图；图3是本专利技术实施例中的控制盒原理框图；图4是本专利技术实施例中三维重建复原的人体坐姿轮廓图；图5是本专利技术实施例中人体骨骼模型示意图；图6是本专利技术矫正坐姿方法的流程示意图。【具体实施方式】下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1所示，为本专利技术矫正坐姿的智能书桌的结构示意图，该智能书桌包括桌腿I和桌面2，其中，桌面2上为读写区域，本专利技术实施例中，读写区域可以是水平、或有一固定倾斜角度、或倾斜角度可以自由调整的桌面。为了方便读写，还可以在桌面前端设置一直立书本夹(类似于钢琴的琴谱夹)，该直立书本夹可以是垂直的、或有一固定倾斜角度的、或者倾斜角度可以自由调整乃至完全放平到桌面的。本专利技术的智能书桌还包括用于投射红外结构光的红外线发射器F1、用于采集人体坐姿下红外结构光图像的红外线摄像头S1、用于采集人体坐姿图像的可见光摄像头S2、控制盒3以及用于显示坐姿的显示面板4，红外线摄像头SI和可见光摄像头S2分别将采集到的红外结构光图像和人体坐姿图像传输至控制盒3中进行图像处理，再经过红外结构光测量、三维重建后以及对象识别，分析用户的坐姿图像信息，最后将所述坐姿图像信息发送至所述显示面板。本专利技术实施例中，红外线发射器Fl用于将红外结构光投射到空间中，用于进行主动式的红外成像及三维深度信息的测定，本实施例中，红外结构光可以是点结构光、线结构光或面结构光，其编码方法可以是光栅编码、时间编码或空间编码。红外线发射器Fl应被安装在能够将结构光投射到人上半身或上半身大部分的位置，且不易被其他物体(如灯具、书本)遮挡，并尽量处于人体坐姿时的中心对称线上，使得人体各部位均匀给光。优选地，在桌面读写区域的前上方不被遮挡的地方固定摄像头。本专利技术实施例中，红外线摄像头SI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矫正坐姿的智能书桌，包括桌面和桌腿，所述桌面上为读写区域，其特征在于，所述智能书桌还包括用于投射红外结构光的红外线发射器、用于采集人体坐姿下红外结构光图像的红外线摄像头、用于采集人体坐姿图像的可见光摄像头、控制盒以及用于显示坐姿的显示面板，所述红外线摄像头和可见光摄像头分别将采集到的红外结构光图像和人体坐姿图像传输至所述控制盒中进行图像处理，再经过红外结构光测量、三维重建后以及对象识别，分析用户的坐姿图像信息，最后将所述坐姿图像信息发送至所述显示面板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志华，吕春玲，
申请(专利权)人：安徽海聚信息科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34