[發明專利]一種智能式讀寫坐姿矯正裝置

在審

• 申請號: 201710284614.0
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107103736A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 于正河
• 申請（專利權）人: 青島海澄知識產權事務有限公司
• 主分類號: G08B21/24
• 分類號: G08B21/24
• 代理公司: 青島高曉專利事務所37104
• 代理人: 付麗麗

技術領域：

本發明屬于人體坐姿矯正技術領域，特別涉及一種采集人體輪廓特征信息判斷和矯正讀寫時坐姿的智能式矯正裝置，該裝置可以設置在讀寫者四周任何位置，適應于青少年學習環境中，且技術簡單可靠。

背景技術：

青少年坐姿與身體發育、視力保護有著密切的關系。坐姿不正確容易引起脊柱兩側受力不平衡，從而壓迫脊髓和神經，可引起腰背痛，嚴重的會引起截癱或椎管狹窄，影響患者的呼吸系統、消化系統、血液循環系統，從而導致青少年特發性疾病——脊柱側凸。此外，伏案學習過程中保持長時間前傾的姿勢對肌肉、韌帶和椎間盤的生理負荷增加導致青少年非特異性下腰痛。再者，長時間、近距離和在強光或弱光下看書寫字造成眼睛的調節異常緊張，眼睛疲勞，從而導致近視或近視加深。青少年的標準坐姿要求是：頭正肩平身直足平，眼離紙面一尺，手離筆尖一寸，胸離桌緣一拳。青少年本身的自律性比較差，一個人看書學習的時候很難按照要求一直堅持，而家長一直在身邊督促時間和精力上又很難達到。中國發明專利CN104951081B公開了一種自動識別讀寫姿勢的方法及其智能預警裝置，其通過人體識別技術確定讀寫者的坐姿，具體過程為：在圖像傳感器獲取的彩色圖像和深度圖像基礎上，通過模式識別方法得到若干個可構成表征該讀寫人頭部、面部或肩部三維姿態網的特征點，然后將三維姿態網處于標準讀寫姿勢時對應的所述測量數據設定為標準參數存入所述識別模塊中，再將動態的讀寫人對應的所述測量數據與標準參數比對，將比對結果通過音頻信號輸出。然而該裝置結構復雜，成本高，且涉及的人體設別技術還處于理論研究階段，技術實現難度較大，如何采用一種方便直觀的方法實現對讀寫坐姿的矯正成為了亟需解決的問題。

發明內容：

本發明目的在于克服現有技術存在的缺點，提供一種智能式讀寫坐姿矯正裝置，解決了現有的讀寫坐姿矯正裝置存在結構復雜、成本高、技術實現難度較大等問題。

為實現上述目的，本發明涉及的智能式讀寫坐姿矯正裝置，其電路硬件的主體結構包括處理單元、存儲單元和電源，電源分別與處理單元和存儲單元電連接以提供電能，處理單元包括依次電信息連接的采集模塊、人體輪廓圖像處理模塊、像素點坐標生成模塊和報警模塊；采集模塊用于采集背景視頻和讀寫者的坐姿視頻或標準坐姿視頻，并將視頻信息輸送到人體輪廓圖像處理模塊中，采集模塊具體為攝像裝置；人體輪廓圖像處理模塊通過對比背景視頻圖像和坐姿視頻圖像或對比背景視頻圖像和標準坐姿視頻圖像得到人體輪廓圖像或標準人體輪廓圖像，并將人體輪廓圖像信息輸送到像素點坐標生成模塊，再將標準人體輪廓圖像輸送到存儲單元備用；像素點坐標生成模塊分別以人體輪廓圖像和標準人體輪廓圖像的中心點為原點建立直角坐標系，處理獲取包括所有人體輪廓圖像邊界點對應的像素點坐標的集合和所有標準人體輪廓圖像邊界點對應的標準像素點坐標的集合，并將像素點坐標的集合與標準像素點坐標的集合進行比對，得到兩者的重合度，根據重合度將需要矯正坐姿的信號輸送到報警模塊；報警模塊包括指示燈或喇叭，當收到需要矯正坐姿的信號時調節指示燈的亮度發出亮度警告或通過喇叭發出聲音警告；存儲單元用于存儲標準人體輪廓圖像并將其輸送到像素點坐標生成模塊。

本發明涉及的智能式讀寫坐姿矯正裝置與現有LED照明臺燈耦合使用，報警模塊中的指示燈代替LED照明臺燈中的LED燈。

本發明涉及的智能式讀寫坐姿矯正裝置還包括通訊連接模塊，通訊連接模塊與采集模塊和像素點坐標生成模塊，通訊連接模塊通過USB接口或wiff模塊連接到互聯網，家長攜帶的智能終端設備，如手機，通過連接互聯網絡獲取讀寫者的姿勢重合度和讀寫者的坐姿視頻。

本發明實現智能式讀寫坐姿矯正，采用智能式讀寫坐直矯正裝置實施，具體包括以下步驟：

(1)標準坐姿模型建立：將智能式讀寫坐姿矯正裝置固定放置在相對讀寫者的某一位置，讓讀寫者按照標準坐姿坐下，通過采集模塊采集讀寫者的標準坐姿視頻，將標準坐姿視頻輸入到人體輪廓圖像處理模塊中，對標準坐姿視頻進行背景建模與背景實時更新，將當前幀與背景幀相減得到讀寫者的標準人體輪廓圖像，即標準坐姿模型，將標準坐姿模型命名并存儲到存儲單元中便于隨時讀取，為了避免讀寫者成長或智能式讀寫坐姿矯正裝置所處位置對人體輪廓圖像的影響，對于每一個讀寫者和智能式讀寫坐姿矯正裝置相對讀寫者所處的位置，更新獲取一次標準人體輪廓圖像；