[發明專利]基于傳感器分析和圖像處理的兒童書寫分析系統及方法

在審

• 申請號: 202110158084.1
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112861704A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 朱亮亮;熊杰
• 申請（專利權）人: 開望（杭州）科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/20;G06T17/00;G06T19/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

1.一種基于傳感器分析和圖像處理的兒童書寫分析系統，其特征在于，包括基礎信息設置模塊、目標信息采集模塊、書寫環境分析模塊和坐姿分析模塊；

基礎信息設置模塊，用于設置兒童基本信息和書寫環境基本信息；

目標信息采集模塊，用于采集兒童信息和環境信息；

書寫環境分析模塊，用于計算兒童書本處的照度值；

坐姿分析模塊，用于計算兒童坐姿的合理性、桌椅高度的合理性以及兒童專注度程度。

2.根據權利要求1中所述的一種基于傳感器分析和圖像處理的兒童書寫系統，其特征在于，還包括引導模塊，所述引導模塊用于引導用戶完成基礎信息設置，還用于引導用戶放置目標信息采集模塊，使目標信息采集模塊能夠同時包含桌面和兒童的上肢和頭部；所述兒童基本信息包括性別和年齡，所述書寫環境基本信息包括照明設備的信息和桌椅寬高度信息。

3.根據權利要求1中所述的一種基于傳感器分析和圖像處理的兒童書寫系統，其特征在于，所述目標信息采集模塊包括光傳感器和圖像采集裝置，通過光傳感器獲取兒童書本處的勒克斯值返回至書寫環境分析模塊，并通過圖像采集裝置獲取坐姿圖像返回至坐姿分析模塊。

4.一種基于傳感器分析和圖像處理的兒童書寫分析方法，其特征在于，

基礎信息設置，設置兒童基本信息和書寫環境基本信息；

目標信息采集，通過光傳感器獲取兒童書本處的勒克斯值，并通過圖像采集裝置獲取坐姿圖像；

書寫環境分析，根據光傳感器的返回值，結合設置的照明設備信息，計算兒童書本處的照度值；

坐姿分析，根據圖像采集裝置間斷性采集的坐姿圖像，分離坐姿中的背景和前景，提取出圖片中的書桌部分和兒童部分，計算兒童桌椅寬高度的合理性、兒童坐姿合理性和兒童專注度程度。

5.根據權利要求4中所述的一種基于傳感器分析和圖像處理的兒童書寫分析方法，其特征在于，所述兒童書本出的照度值計算方法包括，根據用戶設置的照明設備信息，查詢到對應照明設備的照度分布方程和經驗曲線，再根據光傳感器的返回值以及桌椅的寬高度信息，估算出兒童正下方書本位置的照度值。

6.根據權利要求4中所述的一種基于傳感器分析和圖像處理的兒童書寫分析方法，其特征在于，所述兒童專注度的分析方法包括利用RetinaFace算法在坐姿圖像中提取出兒童上半身進行人臉檢測，采用BlazeFace算法對人臉進行3D的468點特征點檢測，通過眼部的特征點和頭部3D空間歐拉角來分析兒童的專注度。

7.根據權利要求6中所述的一種基于傳感器分析和圖像處理的兒童書寫分析方法，其特征在于，將一個時間段內采集到的坐姿圖像的坐姿分析結果進行匯總，形成兒童的坐姿和專注度統計報告，依據兒童的坐姿和專注度報告，在兒童久坐或注意力分散或檢測到長時間的坐姿不良，發出提醒。

8.根據權利要求4中所述的一種基于傳感器分析和圖像處理的兒童書寫分析方法，其特征在于，利用BlazePose算法在坐姿圖像中提取出兒童上半身進行3D空間的軀干建模；所述3D空間的軀干模型包括左肩峰頂點，左手肘頂點，左手掌頂點，及連接線；右肩峰頂點，右手肘頂點，右手掌頂點，及連接線；左右肩峰頂點連接線；腹部左側下端頂點，以及與左肩峰頂點的連接線；腹部右側下端頂點，以及與右肩峰頂點的連接線。

9.根據權利要求8中所述的一種基于傳感器分析和圖像處理的兒童書寫分析方法，其特征在于，根據兒童3D空間的軀干模型和書桌部分，以及同歲同性別兒童的平均頭部尺寸，利用空間比例關系，計算兒童眼部與桌面的垂直高度、手肘角度以及兒童聳肩程度，進而分析兒童桌椅寬高度的合理性。

10.根據權利要求8中所述的一種基于傳感器分析和圖像處理的兒童書寫分析方法，其特征在于，根據兒童3D空間的軀干模型計算兒童頸部角度，手肘角度，軀干的傾斜度，軀干與桌面邊緣的距離，進而分析兒童坐姿的合理性。