本发明专利技术的一种人体坐姿检测装置和方法，涉及图像识别技术领域，主要包括红外摄像头和红外线发射器和毫米波雷达，通过采集人体坐姿状态下的面部二维关键点的红外图像构建头部3D模型，采集坐姿上半身关键点构建上半身轮廓点图和雷达超声波测距实时测定装置与人体的距离，分别与标准坐姿数据进行对比，并可发出警报信号。本发明专利技术结构简单便于安装，适合各种应用场景，不仅可以判断坐姿左右倾，又可判断头部的偏移和身体前后距书桌的距离，使坐姿检测更加全面准确。更加全面准确。更加全面准确。
【技术实现步骤摘要】
一种人体坐姿检测装置及方法
[0001]本专利技术涉及图像识别
，尤其是涉及一种人体坐姿检测装置及方法。
技术介绍
[0002]中小学生近视越来越严重，为了防止中小学生近视而对学生坐姿矫正也得到关注，为了矫正学生坐姿需要先判断坐姿是否规范。这里重点关注基于视觉的坐姿检测算法来提高坐姿检测的准确度。
[0003]目前存在的基于视觉的人体坐姿检测主要原理是检测人体骨骼关键点，判断人体姿态，然后配合其他坐压检测传感器来判断人体坐姿是否规范。这种方法主要存在以下几个缺点：1.装置需要多个设备配合，安装使用复杂，成本高；2.只关注人体姿态，没有关注头部姿态。头部姿态不规范也是造成近视的重要原因；3.如果使用普通的摄像头，对环境光线要求较高。
[0004]中国专利技术专利CN103810478B提出了一种坐姿检测方法和装置，通过获取连续多帧红外图像，从所述红外图像中提取检测对象的坐姿轮廓，获取所述检测对象的坐姿轮廓的特征信息，将所述特征信息与预设的特征信息进行匹配，根据匹配结果判定所述检测对象的坐姿是否符合预设标准。虽然该专利技术通过优化图像的算法来提高与人体轮廓的匹配度，能在一定程度上对人体坐姿左右发生偏移时发出纠正，但对于人体前后方向身位的偏移无法准确检测，且该专利技术无法通过采集人脸面部的关键点偏移情况来判断人头部是否发生歪斜，纠正坐姿。
技术实现思路
[0005]为解决上述技术背景中存在的问题，本专利技术提出了一种人体坐姿检测装置及方法，通过红外线图像采集人面部的关键点与身体的关键点与预设标准坐姿进行比对，判断面部与身体是否发生坐姿偏移，由雷达实时检测与人体之间的距离，判断身体是否距离书桌太近或太远，保证坐姿前后距离合适。
[0006]本专利技术提出了一种人体坐姿检测装置，包括外壳，麦克风，供电接口，喇叭，锁盖，支架，其特征在于还包括一个用于拍摄人体坐姿状态下红外结构光形态变化的红外摄像头，用于投射结构光并进行主动式红外成像及三维深度信息测定的红外线发射器，用于发射超声波的毫米波雷达，根据红外图像进行模型关键点计算分析的算法分析模块，根据超声波反馈进行测距的距离测算模块，根据采集的人体红外图像的头部关键点与身体关键点建模与标准坐姿进行对比的行为分析模块，其中所述的外壳形成坐姿检测装置主体，所述外壳表面开孔容纳麦克风，红外摄像头，红外线发射器，毫米波雷达于其内部，所述外壳侧面开孔设置有供电接口，所述外壳下部开孔设置有喇叭，所述锁盖与外壳相扣合，将所述支架容纳于锁盖与外壳之间，所述支架可伸缩支撑于书桌上或其他应用场景。
[0007]本专利技术还提供了一种人体坐姿检测方法，所述方法包括：S1:通过红外摄像头获取连续多帧的人体坐姿图像；S2:捕捉识别人体面部的关键点，计算头部三维姿态；S3:根据红外图像识别人体上半身坐姿的关键点，形成坐姿轮廓图；S4：由毫米波雷达发出超声波检测装置与人体关键点的实时距离；S5:根据头部三维姿态对比标准头部特征值，判断头部的端正情况；S6:根据人体上半身坐姿的轮廓图，对比标准坐姿，判断身体是否发生左右倾斜；S7：超声波测得的实时距离判断身体的前后倾状况；S8:对坐姿不符合标准的状态会由喇叭发出蜂鸣警报或语音。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，其中步骤S1中采用红外相机对检测对象的坐姿进行获取不易受外界环境的干扰，避免了普通光学成像的不稳定性因素，当遇到背景光影响明显的情况，可由红外线发射器发射红外结构光，增强红外图像的呈现效果。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中捕捉识别的二维面部关键点为68个，构建像素坐标，根据计算从而得到相机坐标，由相机坐标的平移和旋转关系计算得到世界坐标，从而根据红外相机得到的二维面部关键点计算构建人体头部的三维模型，从而判断头部的位置是否发生偏移。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中需要对人体上半身的关键点进行捕捉识别，选取头部、颈部、腰部、双肩、双肘、双手的关键点作为检测点，构成人体坐姿轮廓图，与预设的标准人体坐姿轮廓或者特定坐姿轮廓进行对比，从而判断人体上半身的是否发生左右偏移。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，步骤S4中通过4D毫米波雷达向人体上半身的关键点发射超声波，通过实时的超声波发射与接收时间来判断人体上半身关键点前后偏移距离，与设定装置到人体距离进行对比，判断人体距离书桌距离是否合适并且可判断身体前后倾的偏移量来发出蜂鸣警报。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，步骤S4中的4D毫米波雷达也可选用另一个红外摄像头或者测距传感器，配合前述红外摄像头来测量装置与人体的距离，优选4D毫米波雷达。
[0013]相比于市场上现有的人体坐姿检测装置，本专利技术具有以下优点：1.本专利技术应用红外摄像头采集人体坐姿图像，根据面部和人体上半身坐姿的关键点进行建模，根据像素坐标进行计算世界坐标，与标准坐姿或设定坐姿进行数据对比，从而判断坐姿是否符合预期，能够充分考虑头部歪斜、身体前后左右倾导致的坐姿不正问题。
[0014]2.在结合4D毫米波雷达应用超声波进行测距，能准确测量反馈人体与装置的间距，结合红外成像能大幅提高对坐姿歪斜程度的计算，从而给出更加准确合理的判断。
[0015]3.本专利技术结构简单，便于安装使用，适用于各个需要坐姿提醒矫正的应用场景，测试数据更加准确。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的人体坐姿检测装置的结构示意图。
[0017]图2是本专利技术的人体坐姿检测装置的仰视图。
[0018]图3是本专利技术的人体坐姿检测方法流程图。
[0019]图4是本专利技术的像素坐标、相机坐标、世界坐标的关系图。
[0020]图5是本专利技术的人脸二维采集关键点的示意图。
[0021]图6是本专利技术的由人脸关键点构建的面部3D模型图与对比图。
[0022]图7是本专利技术的人体坐姿上半身关键点采集图。
[0023]图8是本专利技术的使用示意图。
[0024]图9是本专利技术的检测方法逻辑图。
[0025]其中，1
‑
外壳，2
‑
麦克风，3
‑
供电接口，4
‑
红外线发射器，5
‑
红外摄像头，6
‑
毫米波雷达，7
‑
喇叭，8
‑
锁盖，9
‑
支架。
具体实施方式
[0026]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种人体坐姿检测装置，包括外壳（1），麦克风（2），供电接口（3），喇叭（7），锁盖（8），支架（9），其特征在于还包括一个用于拍摄人体坐姿状态下红外结构光形态变化的红外摄像头（5），用于投射结构光并进行主动式红外成像及三维深度信息测定的红外线发射器（4），用于发射测距超声波的毫米波雷达（6），根据红外图像进行模型关键点计算分析的算法分析模块，根据超声波反馈进行测距的距离测算模块，根据采集的人体红外图像的头部关键点与身体关键点建模与标准坐姿进行对比的行为分析模块，其中所述的外壳（1）形成坐姿检测装置主体，所述外壳（1）表面开孔容纳麦克风（2），红外摄像头（5），红外线发射器（4），毫米波雷达（6）于其内部，所述外壳（1）侧面开孔设置有供电接口（3），所述外壳（1）下部开孔设置有喇叭（7），所述锁盖（8）与外壳（1）相扣合，将所述支架（9）容纳于锁盖（8）与外壳（1）之间，所述支架（9）可伸缩支撑于书桌上或其他应用场景。2.一种人体坐姿检测方法，其特征在于所述方法的步骤包括：S1:通过红外摄像头获取连续多帧的人体坐姿图像；S2:捕捉识别人体面部的关键点，计算头部三维姿态；S3:根据红外图像识别人体上半身坐姿的关键点，形成坐姿轮廓图；S4：由毫米波雷达发出超声波检测装置与人体关键点的实时距离；S5:根据头部三维姿态对比标准头部特征值，判断头部的端正情况；S6:根据人体上半身坐姿的轮廓图，对比标准坐姿，判断身体是否发生左右倾斜；S7：超声波测得的实时距离判断身体的前后倾状...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞成俊，张国权，
申请(专利权)人：杭州锐颖科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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