一种身体姿态检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种身体姿态检测装置，涉及身体姿态检测领域，包括足底压力采集装置、图像采集装置、传输模块、客户端和服务端，传输模块与足底压力采集装置、图像采集装置连接，客户端与传输模块连接，用于对接收的足底压力数据以及脚部、腿部和肩部关节图像和/或视频信息进行处理、分析和计算，得到身体姿态检测结果；服务端与客户端连接，本发明专利技术还提供一种身体姿态检测方法。本发明专利技术的有益效果是通过足底压力检测和图像识别技术的融合，能够对人体姿态进行检测，为身体姿态提供预警；并且本发明专利技术的装置测量方便简单，能够直接显示检测结果，使用方便。

【技术实现步骤摘要】
一种身体姿态检测装置及检测方法
本专利技术属于身体姿态检测
，尤其涉及一种身体姿态检测装置及检测方法方法。
技术介绍
人的身体状态总能够通过各种指标来反映出来，例如人体的体重和身高是人们最容易关注的两个身体信息，用来反映人的的发育状态，目前来说这里两个身体信息最容易测量；后来出现了体脂率的概念，用于反映人体肥胖状态，根据身高体重等信息也可以粗略计算出来，而目前体脂秤的出现使体脂测量变得更加简单。但随着社会的发展，人们对身体状态信息的关注点逐渐增多，例如：由于工作性质逐渐改变，久坐久站等工作类型越来越多，长期的固定姿势就带来了新的身体状态问题，久坐所引起的腰椎、脊柱和颈椎等问题；久站工作带来的足底神经长时间压迫问题等。根据这几年医学领域和生物力学领域等研究结果，与这些身体状态息息相关的指标可以归纳为足弓类型、身体平衡性、踝关节状态、膝关节状态、脊柱状态以及运动中的脚的内外翻、内外八、拇外翻。上述身体指标可以很大程度上反映人的身体姿态健康状态，但目前要检测该类信息大多需要依靠医疗结构或者专业人员使用专业的检测设备，因此人们很难像测量身高体重那样简单就能够获取人体姿态处于什么样的状态。目前，与此相关的有基于鞋垫式压力传感器的步态分析技术，主要是通过在鞋或者鞋垫内增加柔性压力传感器和加速度传感器，通过采样电路获取人体足底的压力数据和加速度数据；但由于鞋或鞋垫需要能够承受剧烈运动而不损坏，因此压力传感器很难做到精密，该技术获取的足底压力的数据相对较粗糙，且偶然误差比较多，属于智能穿戴类设备，不能作为精确测量用，并且柔性压力传感需要在柔性基材上印刷力敏材料，所以印刷工艺要求较高，就导致成本高，而且大幅面印刷容易存在整个幅面一致性差的问题，大幅面的阵列压力传感器受压力后，其恢复主要依靠基材的弹性，幅面越大，弹性恢复越慢，造成动态响应慢。另外现有的平板式足底压力检测设备，如韩国的alFoots和比利时的FootScan等足底压力检测设备，其主要是一个平板式柔性压力传感器，可以采集的压力数据相对密度较鞋垫式略高，虽然具备足底压力检测和步态分析的功能，但采用的柔性传感器同样存在易损坏的问题，导致设备价格昂贵。上述两种技术，均是仅仅通过足底压力数据来获取身体状态，但无法准确计算出人体姿态状况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于足底压力和图像识别技术的身体姿态检测装置及方法。本专利技术的技术解决方案如下：一种身体姿态检测装置，包括：足底压力采集装置，用于检测和采集足底压力数据；图像采集装置，用于检测和采集脚部、腿部和肩部的图像和/或视频信息；传输模块，与足底压力采集装置、图像采集装置连接，用于将采集的足底压力数据以及脚部、腿部和肩部的图像和/或视频信息传输至外部；客户端，与传输模块连接，用于对接收的足底压力数据以及脚部、腿部和肩部的图像和/或视频信息进行处理、分析和计算，并进行数据融合计算，得到身体姿态检测结果；服务端，与客户端连接，用于存储客户端传输的原始数据和身体姿态检测结果。作为优选技术方案，所述客户端包括：第一处理模块，用于对接收的足底压力数据进行处理，并生成足部压力图像，对足部压力图像按照预定的分区规则进行分区和提取第一脚型轮廓图；根据处理后的足底压力数据计算得到身体压力重心矩阵面积值，根据分区后的足部压力图像计算各分区的面积和各分区的压力，根据第一脚型轮廓图计算得到拇指外翻角度值和内外八角度值；第二处理模块，用于对接收的脚部、腿部和肩部的图像和/或视频信息进行处理和分析；提取得到第二脚型轮廓图、腿部关节质点连接线图和肩部关节质点连接线图；根据第二脚型轮廓图计算得到拇指外翻角度值，根据腿部关节质点连接线图计算得到膝关节角度值，根据肩部关节质点连接线图计算得到肩关节角度值；身体姿态综合分析模块，与第一处理模块、第二处理模块连接，用于对第一处理模块和第二处理模块计算得到的数据进行融合分析计算，得到身体姿态最终检测结果。作为优选技术方案，所述第一处理模块包括：数据采集和滤波模块，用于对接收到的足部压力数据进行滤波、去噪、插值处理；数据图形化模块，用于将数据采集和滤波模块处理后的压力数据生成足部压力图像，并对足部压力图像处理；图像识别和分析模块，用于根据数据采集和滤波模块处理的足底压力数据计算身体压力重心坐标数组以及根据数据图形化模块处理后的足部压力图像按照预定的分区规则进行分区处理和提取第一脚型轮廓图，并根据身体压力重心坐标数组计算得到身体压力重心坐标矩阵面积，根据分区后的足部压力图像计算得到各分区的面积和各分区的压力，根据第一脚型轮廓图计算得到拇指外翻角度值和内外八角度值；所述第二处理模块包括：图像处理模块，用于对接收的脚部、腿部和肩部图像或/和视频进行背景消除和去噪处理，提取双脚图像以及腿部和肩部的骨骼关节质点，根据双脚图像识别得到第二脚型轮廓图，并根据第二脚型轮廓图计算得到拇指外翻角度值；根据腿部和肩部的骨骼关节质点分别绘制得到腿部关节质点连接线图和肩部关节质点连接线图，并根据腿部关节质点连接线图计算出膝关节角度值，根据肩部关节质点连接线图计算肩部连接线角度值。作为优选技术方案，还包括公众号平台，与服务端连接，用于接收和显示服务端发送的身体姿态检测结果。作为优选技术方案，所述足底压力采集装置包括：压力传感器，用于获取足底压力数据；包括叉指电极阵列和高阻导电层，所述高阻导电层覆盖在所述叉指电极阵上，所述叉指电极阵列与所述数据采集模块连接；数据采集模块，与压力传感器连接，用于接收压力传感器传输的足底压力数据。高阻导电层是指电阻在1兆欧姆以上的导电层，可以采用氮化物膜或者碳膜等。作为优选技术方案，还包括外壳，所述叉指电极阵列、高阻导电层和数据采集模块均设置在外壳上；所述图像采集装置包括图像采集模块、支架以及设置在所述外壳上的支架轨道，所述图像采集模块通过连接转轴转动设置在所述支架上，所述支架设置在所述支架轨道上并能够沿支架轨道移动。一种身体姿态检测方法，包括以下步骤：S1、采集足底压力数据以及脚部、腿部和肩部图像和/或视频；S2、对足底压力数据进行处理；根据处理的足底压力数据计算得到身体压力重心矩阵面积，并生成足底压力图像；对足底压力图像进行处理，并提取双脚图像，对双脚足底压力图像按照预定的分区规则进行分区，并提取出第一脚型轮廓图；根据分区后的足底压力图像计算出各分区的面积和各分区的压力，根据第一脚型轮廓图计算拇指外翻角度α1和内外八角度；对脚部、腿部和肩部图像或/和视频进行处理，提取双脚图像以及腿部和肩部的骨骼关节质点，根据双脚图像识别得到第二脚型轮廓图，并根据第二脚型轮廓图计算得到拇指外翻角度值α2；根据腿部和肩部的骨骼关节质点分别绘制得到腿部关节质点连接线图和肩部关节质点连接线图，并根据腿部关节质点连接线图计算得到膝关节角度值，根据肩部关节质点连接线图计算得到肩关节角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种身体姿态检测装置，其特征在于，包括：/n足底压力采集装置(20)，用于检测和采集足底压力数据；/n图像采集装置(30)，用于检测和采集脚部、腿部和肩部的图像和/或视频信息；/n传输模块(40)，与足底压力采集装置(20)、图像采集装置(30)连接，用于将采集的足底压力数据以及脚部、腿部和肩部的图像和/或视频信息传输至外部；/n客户端(50)，与传输模块(40)连接，用于对接收的足底压力数据以及脚部、腿部和肩部的图像和/或视频信息进行处理、分析和计算，并进行数据融合计算，得到身体姿态检测结果；/n服务端(60)，与客户端(50)连接，用于存储客户端(50)传输的原始数据和身体姿态检测结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种身体姿态检测装置，其特征在于，包括：
足底压力采集装置(20)，用于检测和采集足底压力数据；
图像采集装置(30)，用于检测和采集脚部、腿部和肩部的图像和/或视频信息；
传输模块(40)，与足底压力采集装置(20)、图像采集装置(30)连接，用于将采集的足底压力数据以及脚部、腿部和肩部的图像和/或视频信息传输至外部；
客户端(50)，与传输模块(40)连接，用于对接收的足底压力数据以及脚部、腿部和肩部的图像和/或视频信息进行处理、分析和计算，并进行数据融合计算，得到身体姿态检测结果；
服务端(60)，与客户端(50)连接，用于存储客户端(50)传输的原始数据和身体姿态检测结果。


2.根据权利要求1所述的一种身体姿态检测装置，其特征在于，所述客户端(50)包括：
第一处理模块，用于对接收的足底压力数据进行处理，并生成足部压力图像，对足部压力图像按照预定的分区规则进行分区和提取第一脚型轮廓图；根据处理后的足底压力数据计算得到身体压力重心矩阵面积值，根据分区后的足部压力图像计算各分区的面积和各分区的压力，根据第一脚型轮廓图计算得到拇指外翻角度值和内外八角度值；
第二处理模块，用于对接收的脚部、腿部和肩部的图像和/或视频信息进行处理和分析；提取得到第二脚型轮廓图、腿部关节质点连接线图和肩部关节质点连接线图；根据第二脚型轮廓图计算得到拇指外翻角度值，根据腿部关节质点连接线图计算得到膝关节角度值，根据肩部关节质点连接线图计算得到肩关节角度值；
身体姿态综合分析模块(55)，与第一处理模块、第二处理模块连接，用于对第一处理模块和第二处理模块计算得到的数据进行融合分析计算，得到身体姿态最终检测结果。


3.根据权利要求2所述的一种身体姿态检测装置，其特征在于，
所述第一处理模块包括：
数据采集和滤波模块(51)，用于对接收到的足部压力数据进行滤波、去噪、插值处理；
数据图形化模块(52)，用于将数据采集和滤波模块(51)处理后的压力数据生成足部压力图像，并对足部压力图像处理；
图像识别和分析模块(53)，用于根据数据采集和滤波模块(51)处理的足底压力数据计算身体压力重心坐标数组以及根据数据图形化模块(52)处理后的足部压力图像按照预定的分区规则进行分区处理和提取第一脚型轮廓图，并根据身体压力重心坐标数组计算得到身体压力重心坐标矩阵面积，根据分区后的足部压力图像计算得到各分区的面积和各分区的压力，根据第一脚型轮廓图计算得到拇指外翻角度值和内外八角度值；
所述第二处理模块包括：
图像处理模块(54)，用于对接收的脚部、腿部和肩部图像或/和视频进行背景消除和去噪处理，提取双脚图像以及腿部和肩部的骨骼关节质点，根据双脚图像识别得到第二脚型轮廓图，并根据第二脚型轮廓图计算得到拇指外翻角度值；根据腿部和肩部的骨骼关节质点分别绘制得到腿部关节质点连接线图和肩部关节质点连接线图，并根据腿部关节质点连接线图计算出膝关节角度值，根据肩部关节质点连接线图计算肩部连接线角度值。


4.根据权利要求1所述的一种身体姿态检测装置，其特征在于，还包括公众号平台(70)，与服务端(60)连接，用于接收和显示服务端(60)发送的身体姿态检测结果。


5.根据权利要求1所述的一种身体姿态检测装置，其特征在于，所述足底压力采集装置包括：
压力传感器，用于获取足底压力数据；包括叉指电极阵列(8)和高阻导电层(7)，所述高阻导电层(7)覆盖在所述叉指电极阵(8)上，所述叉指电极阵列(8)与所述数据采集模块(5)连接；
数据采集模块(5)，与压力传感器连接，用于接收压力传感器传输的足底压力数据。


6.根据权利要求5所述的一种身体姿态检测装置，其特征在于，还包括外壳(9)，所述叉指电极阵列(8)、高阻导电层(7)和数据采集模块(5)均设置在外壳(9)上；所述图像采集装置包括图像采集模块(1)、支架(3)以及设置在所述外壳(9)上的支架轨道(4)，所述图像采集模块(1)通过连接转轴(2)转动设置在所述支架(3)上，所述支架(3)设置在所述支架轨道(4)上并能够沿支架轨道(4)移动。


7.一种身体姿态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集足底压力数据以及脚部、腿部和肩部图像和/或视频；
S2、对足底压力数据进行处理；根据处理的足底压力数据计算得到身体压力重心矩阵面积，并生成足底压力图像；对足底压力图像进行处理，并提取双脚图像，对双脚足底压力图像按照预定的分区规则进行分区，并提取出第一脚型轮廓图；根据分区后的足底压力图像计算出各分区的面积和各分区的压力，根据第一脚型轮廓图计算拇指外翻角度α1和内外八角度；
对脚部、腿部和肩部图像或/和视频进行处理，提取双脚图像以及腿部和肩部的骨骼关节质点，根据双脚图像识别得到第二脚型轮廓图，并根据第二脚型轮廓图计算得到拇指外翻角度值α2；根据腿部和肩部的骨骼关节质点分别绘制得到腿部关节质点连接线图和肩部关节质点连接线图，并根据腿部关节质点连接线图计算得到膝关节角度值，根据肩部关节质点连接线图计算得到肩关节角度值；
S3、对步骤S2计算得到的数据进行融合分析计算，得到身体姿态最终检测结果。


8.根据权利要求7所述的一种身体姿态检测方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：林曙光，唐玉龙，葛凤蕊，
申请(专利权)人：青岛一小步科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37