[發(fā)明專利]基于多維度監(jiān)控的學生書寫姿勢糾正方法與系統(tǒng)

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• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113299047A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設計）人: 樊星
• 申請（專利權）人: 上海松鼠課堂人工智能科技有限公司
• 主分類號: G08B21/24
• 分類號: G08B21/24;G08B5/36;G06K9/00;G06K9/32;G06T7/00;G06T5/00;H04N7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了基于多維度監(jiān)控的學生書寫姿勢糾正方法與系統(tǒng)，其通過對學生的頭部區(qū)域和手部區(qū)域進行多維度的拍攝監(jiān)控，并對拍攝得到的圖像進行濾波和分析識別，以此確定學生的握筆姿勢狀態(tài)和坐姿姿勢狀態(tài)，接著從握筆姿勢和坐姿姿勢這兩個方面確定糾正書寫姿勢時對應的頭部與書寫平面之間的距離調整值和頭部相對于書寫平面的傾角調整值，再根據距離調整值和傾角調整值生成相應的可視化的提示信號，從而提示學生進行準確和及時的距離和傾角調整，以此通過非接觸的方式對學生的書寫姿勢進行監(jiān)測和調整和在較低的監(jiān)控成本下能夠隨時隨地進行快速有效的書寫姿勢糾正。

技術領域

本發(fā)明涉及智能教育的技術領域，特別涉及基于多維度監(jiān)控的學生書寫姿勢糾正方法與系統(tǒng)。

背景技術

學生的書寫姿勢會影響學生的脊柱健康，若學生長期處于不正確的書寫姿勢，會對脊柱產生壓迫，進一步會使脊柱發(fā)生彎曲形變。雖然，目前已經存在相應的穿戴式脊柱糾正設備來在學生書寫過程中進行相應的姿勢糾正，但是這種設備不僅價格昂貴和體形笨重，并且在每次書寫過程中都需要學生穿戴在身上，其無疑增加了這種設備的使用繁復性。可見，在不需要對學生進行接觸式檢測的情況下可以對學生的書寫姿勢進行多維度的隨時隨地進行準確和及時糾正的方式。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明提供基于多維度監(jiān)控的學生書寫姿勢糾正方法與系統(tǒng)，其包括拍攝學生在書寫過程中的頭部區(qū)域圖像和手部區(qū)域圖像，并對頭部區(qū)域圖像和手部區(qū)域圖像進行預處理后，分析頭部區(qū)域圖像和手部區(qū)域圖像，從而確定學生的握筆姿勢狀態(tài)和坐姿姿勢狀態(tài)，接著根據握筆姿勢狀態(tài)和坐姿姿勢狀態(tài)，確定學生糾正當前書寫姿勢中頭部與書寫平面之間的距離調整值和頭部相對于書寫平面的傾角調整值，最后根據距離調整值和傾角調整值，生成相應的燈光形式提示信號，從而提示學生調整自身在書寫過程中的頭部與書寫平面之間的距離和頭部相對于書寫平面的傾角；可見，該基于多維度監(jiān)控的學生書寫姿勢糾正方法與系統(tǒng)通過對學生的頭部區(qū)域和手部區(qū)域進行多維度的拍攝監(jiān)控，并對拍攝得到的圖像進行濾波和分析識別，以此確定學生的握筆姿勢狀態(tài)和坐姿姿勢狀態(tài)，接著從握筆姿勢和坐姿姿勢這兩個方面確定糾正書寫姿勢時對應的頭部與書寫平面之間的距離調整值和頭部相對于書寫平面的傾角調整值，再根據距離調整值和傾角調整值生成相應的可視化的提示信號，從而提示學生進行準確和及時的距離和傾角調整，以此通過非接觸的方式對學生的書寫姿勢進行監(jiān)測和調整和在較低的監(jiān)控成本下能夠隨時隨地進行快速有效的書寫姿勢糾正。

本發(fā)明提供基于多維度監(jiān)控的學生書寫姿勢糾正方法，其特征在于，其包括如下步驟：

步驟S1，拍攝學生在書寫過程中的頭部區(qū)域圖像和手部區(qū)域圖像，并對所述頭部區(qū)域圖像和所述手部區(qū)域圖像進行預處理后，分析所述頭部區(qū)域圖像和所述手部區(qū)域圖像，從而確定學生的握筆姿勢狀態(tài)和坐姿姿勢狀態(tài)；

步驟S2，根據所述握筆姿勢狀態(tài)和所述坐姿姿勢狀態(tài)，確定學生糾正當前書寫姿勢中頭部與書寫平面之間的距離調整值和頭部相對于書寫平面的傾角調整值；

步驟S3，根據所述距離調整值和所述傾角調整值，生成相應的燈光形式提示信號，從而提示學生調整自身在書寫過程中的頭部與書寫平面之間的距離和頭部相對于書寫平面的傾角；

進一步，在所述步驟S1中，拍攝學生在書寫過程中的頭部區(qū)域圖像和手部區(qū)域圖像，并對所述頭部區(qū)域圖像和所述手部區(qū)域圖像進行預處理后，分析所述頭部區(qū)域圖像和所述手部區(qū)域圖像，從而確定學生的握筆姿勢狀態(tài)和坐姿姿勢狀態(tài)具體包括：

步驟S101，在相同的視角方向拍攝學生在書寫過程中的頭部區(qū)域圖像和手部區(qū)域圖像，并對所述頭部區(qū)域圖像和所述手部區(qū)域圖像進行灰度化處理和卡爾曼濾波處理，從而去除所述頭部區(qū)域圖像和所述手部區(qū)域圖像的背景噪聲；

步驟S102，識別所述手部區(qū)域圖像中學生在書寫時手指指尖與手掌中心位置之間的相對位置，并利用下面公式(1)，確定學生當前的握筆姿勢是否屬于預設握筆姿勢，