一种人体坐姿矫正方法技术

本发明专利技术涉及一种人体坐姿矫正方法，包括步骤一、实时检测人体与书写平面上预定位置之间的实际距离矩阵；步骤二、将实际距离矩阵转化为水平距离矩阵；步骤三、提取水平距离矩阵中实际人体曲线特征数据，并与标准人体曲线特征数据进行比对分析；步骤四、基于比对分析结果，执行相应控制操作；步骤五、同时人体头部与预定位置之间的实际距离和实际水平距离，并得到人体头部与预定位置之间的实际垂直距离；步骤六、将实际垂直距离与最小安全距离做比对分析；步骤七、根据比对分析结果，执行相应控制操作。本发明专利技术通过多层次数据转化及判断，大大提高了坐姿矫正提醒时的准确性，进而更好的矫正人体坐姿。

【技术实现步骤摘要】
一种人体坐姿矫正方法
本专利技术属于ToF传感器控制
，尤其涉及一种人体坐姿矫正方法。
技术介绍
坐姿不当，极易对人体的脊椎以及眼睛的健康产生重要的影响，甚至产生各种疾病，影响身体健康。尤其对于学生来讲，在坐着书写或者阅读时，如果坐姿不正确，极易导致脊柱弯曲，进而使得椎间盘松动，继而压迫神经根或椎动脉，长期不良的坐姿，还容易造成颈项肌的疲劳，引起各种颈椎病。同时，不良的坐姿还极易损坏视力，造成近视等问题。目前，针对坐姿的矫正虽然有很多的方法，如申请号为CN201711012960.X的专利技术专利，公开了一种一种坐姿矫正的提醒方法，该方法包括以下步骤：获取所述坐姿测量器检测到的用户坐姿信息；根据所述坐姿信息判断所述用户的坐姿是否为异常坐姿；在根据所述坐姿信息判定所述用户的坐姿为异常坐姿时，控制所述坐姿提醒装置按照与所述坐姿信息对应的亮度值输出，以提示用户的坐姿异常。该专利技术专利虽然能够对异常坐姿做出对应的提示，但是其对异常坐姿的判断较为宽泛，不够精确，因此极易产生判断不准确造成误判，进而导致不能准确提醒用户进行坐姿矫正的问题。又如申请号为CN201710451455.9的专利技术专利，公开了一种儿童坐姿矫正及近视预防装置及其工作方法，该装置包括：处理器模块，第一、第二超声波传感器，其中第一超声波传感器向上倾斜设置，以检测使用者的头部与坐姿矫正及近视预防装置的距离；第二超声波传感器水平设置，以检测使用者的身体与坐姿矫正及近视预防装置的距离；若使用者的头部与坐姿矫正及近视预防装置的距离和/或胸部与坐姿矫正及近视预防装置的距离低于或高于相应预设范围时，处理器模块触发报警电路进行报警。虽然该专利技术公开的方法能够自动检测当前使用者头、身体的距离，在小于或大于预设范围时发出报警信号，提示儿童保持正确坐姿，但是依然存在测量不准确导致提醒不准确，进而影响坐姿校正效果的问题。故，上述坐姿校矫正方法虽然都有矫正坐姿的作用，但是矫正效果均不理想，并且，极易产生不能精准矫正人体坐姿的问题。因此，实有必要设计一种人体坐姿矫正方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种人体坐姿矫正方法，旨在解决现有技术中对人体在书写过程中进行进行坐姿矫正时不能精准矫正人体坐姿的技术问题。为实现上述目的，本专利技术实施例提供一种人体坐姿矫正方法，包括以下步骤：步骤一、实时检测人体与书写平面上预定位置之间的实际距离矩阵；步骤二、将步骤一得到的实际距离矩阵转化为人体相对于预定参考面的水平距离矩阵；步骤三、提取步骤二得到的水平距离矩阵中对应于人体表面的实际人体曲线特征数据，并将所述实际人体曲线特征数据与相对于所述预定参考面提前标定的标准人体曲线特征数据进行比对分析，其中，所述标准人体曲线特征数据包括人体在所述书写平面书写时的人体曲线特征数据；步骤四、基于比对分析结果，执行如下控制操作：(1)若所述实际人体曲线特征数据与所述标准人体曲线特征数据的相似度小于预设的相似度阈值，则转步骤一；(2)若所述实际人体曲线特征数据与所述标准人体曲线特征数据的相似度大于等于预设的相似度阈值，则转步骤五；步骤五、同时提取所述实际距离矩阵中人体表面对应于人体头部与预定位置之间的实际直线距离和所述水平距离矩阵中人体表面对应于人体头部与预定位置之间的实际水平距离，并利用勾股定理得到人体头部与预定位置之间的实际垂直距离；步骤六、将步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离与预设的最小安全距离做比对分析，其中，所述最小安全距离为人体在所述书写平面上书写时，人体的姿势对人体没有损害时人体的头部与所述书写平面的垂直距离；步骤七、根据比对分析结果，执行如下控制操作：(1)若步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离大于等于所述最小安全距离，则转步骤一；(2)若步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离小于所述最小安全距离，则对人体执行坐姿矫正提醒。为实现上述目的，本专利技术实施例还提供一种人体坐姿矫正方法，所述人体坐姿矫正方法基于人体坐姿矫正系统进行，所述人体坐姿矫正系统包括距离检测计算单元、特征识别处理单元和坐姿矫正控制单元，所述特征识别处理单元连接于所述距离检测计算单元，所述坐姿矫正控制单元连接于所述特征识别处理单元；所述人体坐姿矫正方法具体包括以下步骤：步骤一、通过所述距离检测计算单元实时检测人体与书写平面上预定位置之间的实际距离矩阵；步骤二、通过所述特征识别处理单元将步骤一得到的实际距离矩阵转化为人体相对于预定参考面的水平距离矩阵；步骤三、通过所述特征识别处理单元提取步骤二得到的水平距离矩阵中对应于人体表面的实际人体曲线特征数据，并通过所述特征识别处理单元将所述实际人体曲线特征数据与相对于所述预定参考面提前标定的标准人体曲线特征数据进行比对分析，其中，所述标准人体曲线特征数据包括人体在所述书写平面书写时的人体曲线特征数据；步骤四、基于比对分析结果，执行如下控制操作：(1)若通过所述特征识别处理单元判断所述实际人体曲线特征数据与所述标准人体曲线特征数据的相似度小于预设的相似度阈值，则转步骤一；(2)若通过所述特征识别处理单元判断所述实际人体曲线特征数据与所述标准人体曲线特征数据的相似度大于等于预设的相似度阈值，则转步骤五；步骤五、通过所述特征识别处理单元同时提取所述实际距离矩阵中人体表面对应于人体头部与预定位置之间的实际直线距离和所述水平距离矩阵中人体表面对应于人体头部与预定位置之间的实际水平距离，并通过所述特征识别处理单元利用勾股定理得到人体头部与预定位置之间的实际垂直距离；步骤六、通过所述特征识别处理单元将步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离与预设的最小安全距离做比对分析，其中，所述最小安全距离为人体在所述书写平面上书写时，人体的姿势对人体没有损害时人体的头部与所述书写平面的垂直距离；步骤七、根据比对分析结果，执行如下控制操作：(1)若所述特征识别处理单元判断步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离大于等于所述最小安全距离，则转步骤一；(2)若所述特征识别处理单元判断步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离小于所述最小安全距离，则对人体执行坐姿矫正提醒。为实现上述目的，本专利技术实施例还提供基于所述人体坐姿矫正系统的人体坐姿矫正方法，包括如下步骤：步骤一、首先将所述人体坐姿矫正系统的光发射器和光学成像镜头安装于所述预定位置，并使所述光发射器和所述光学成像镜头正对书写平面上方；步骤二、由距离检测计算单元的调制器产生调制信号，产生的调制信号传输到所述光发射器后，由所述光发射器向外发射相应的调制光；步骤三、所述光发射器发射的调制光遇到作为被测物体的人体后，被反射向光学成像镜头；步骤四、所述距离检测计算单元中位于光学成像镜头后侧的感光探测器点阵通过镜头接收反射回的反射调制光，并由距离检测计算单元的距离计算器通过反射调制光和发射调制光的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人体坐姿矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、实时检测人体与书写平面上预定位置之间的实际距离矩阵；/n步骤二、将步骤一得到的实际距离矩阵转化为人体相对于预定参考面的水平距离矩阵；/n步骤三、提取步骤二得到的水平距离矩阵中对应于人体表面的实际人体曲线特征数据，并将所述实际人体曲线特征数据与相对于所述预定参考面提前标定的标准人体曲线特征数据进行比对分析，其中，所述标准人体曲线特征数据包括人体在所述书写平面书写时的人体曲线特征数据；/n步骤四、基于比对分析结果，执行如下控制操作：/n(1)若所述实际人体曲线特征数据与所述标准人体曲线特征数据的相似度小于预设的相似度阈值，则转步骤一；/n(2)若所述实际人体曲线特征数据与所述标准人体曲线特征数据的相似度大于等于预设的相似度阈值，则转步骤五；/n步骤五、同时提取所述实际距离矩阵中人体表面对应于人体头部与预定位置之间的实际直线距离和所述水平距离矩阵中人体表面对应于人体头部与预定位置之间的实际水平距离，并利用勾股定理得到人体头部与预定位置之间的实际垂直距离；/n步骤六、将步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离与预设的最小安全距离做比对分析，其中，所述最小安全距离为人体在所述书写平面上书写时，人体的姿势对人体没有损害时人体的头部与所述书写平面的垂直距离；/n步骤七、根据比对分析结果，执行如下控制操作：/n(1)若步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离大于等于所述最小安全距离，则转步骤一；/n(2)若步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离小于所述最小安全距离，则对人体执行坐姿矫正提醒。/n...

【技术特征摘要】
20200319 CN 20201019502801.一种人体坐姿矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、实时检测人体与书写平面上预定位置之间的实际距离矩阵；
步骤二、将步骤一得到的实际距离矩阵转化为人体相对于预定参考面的水平距离矩阵；
步骤三、提取步骤二得到的水平距离矩阵中对应于人体表面的实际人体曲线特征数据，并将所述实际人体曲线特征数据与相对于所述预定参考面提前标定的标准人体曲线特征数据进行比对分析，其中，所述标准人体曲线特征数据包括人体在所述书写平面书写时的人体曲线特征数据；
步骤四、基于比对分析结果，执行如下控制操作：
(1)若所述实际人体曲线特征数据与所述标准人体曲线特征数据的相似度小于预设的相似度阈值，则转步骤一；
(2)若所述实际人体曲线特征数据与所述标准人体曲线特征数据的相似度大于等于预设的相似度阈值，则转步骤五；
步骤五、同时提取所述实际距离矩阵中人体表面对应于人体头部与预定位置之间的实际直线距离和所述水平距离矩阵中人体表面对应于人体头部与预定位置之间的实际水平距离，并利用勾股定理得到人体头部与预定位置之间的实际垂直距离；
步骤六、将步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离与预设的最小安全距离做比对分析，其中，所述最小安全距离为人体在所述书写平面上书写时，人体的姿势对人体没有损害时人体的头部与所述书写平面的垂直距离；
步骤七、根据比对分析结果，执行如下控制操作：
(1)若步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离大于等于所述最小安全距离，则转步骤一；
(2)若步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离小于所述最小安全距离，则对人体执行坐姿矫正提醒。


2.根据权利要求1所述的人体坐姿矫正方法，其特征在于，所述坐姿矫正提醒至少包括熄灭预设于所述书写平面的坐姿矫正提醒指示灯或照明灯以及开启预设于所述书写平面的坐姿矫正提醒蜂鸣器。


3.根据权利要求1所述的人体坐姿矫正方法，其特征在于，所述实际人体曲线特征数据至少包括人体头部特征数据以及人体颈部特征数据；其中，所述人体头部特征数据包括人体脸部、鼻子、嘴巴以及下巴轮廓曲线的特征数据。


4.根据权利要求1所述的人体坐姿矫正方法，其特征在于，所述步骤一具体包括以下步骤：
(1)将光发射器和光学成像镜头安装于所述预定位置，并使光发射器和光学成像镜头正对书写平面上方；
(2)通过调制器向光发射器产生调制信号，由光发射器向外发射经调制的检测光束；
(3)光发射器发射的检测光束遇到人体时，经人体后反射向光学成像镜头；
(4)位于光学成像镜头后侧的感光探测器点阵通过光学成像镜头接收反射光束，并通过反射光束和发射光束之间的相位差和周期，基于公式计算得到反射光束的人体反光部位与接收该反射光束的感光探测器点阵中对应感光探测像素点之间的实际距离，该距离作为所述人体与预定位置的实际距离。


5.根据权利要求1所述的人体坐姿矫正方法，其特征在于，所述步骤二具体包括以下步骤：
(1)将所述预定参考面选择为感光探测器点阵所在平面，并在所述预定参考面上建立平面坐标系，其中坐标原点为穿过光学成像镜头光学中心的法线与预定参考面的交点，坐标原点与光学中心之间的距离记为O`F；
(2)将反射光束的人体反光部位与接收该反射光束的感光探测器点阵中对应感光探测像素点之间的实际距离通过如下公式转化为该人体反光部位与所述预定参考面之间的水平距离：



其中，QQ`为反射光束的人体反光部位与接收该反射光束的感光探测器点阵中对应感光探测像素点之间的实际距离，(x`，y`)为该对应感光探测像素点在预定参考面的平面坐标系中的位置坐标。


6.根据权利要求1所述的人体坐姿矫正方法，其特征在于，所述步骤三具体包括以下步骤：
(1)人体在所述书写平面书写时，提前标定人体表面的各个特征点相对于所述预定参考面的水平距离所形成的水平映射轮廓作为所述标准人体曲线特征数据；
(2)提取步骤二得到的水平距离矩阵中对应于人体表面的实际人体曲线特征数据；
(3)将所述实际人体曲线特征数据与所述标准人体曲线特征数据做比对分析。


7.根据权利要求1所述的人体坐姿矫正方法，其特征在于，所述步骤六具体包括以下步骤：
(1)在人体在所述书写平面上书写时，提前设置人体的头部与所述书写平面之间的垂直距离作为所述最小安全距离；
(2)将所述实际垂直距离与所述最小安全距离座比对分析。


8.一种人体坐姿矫正方法，其特征在于，所述人体坐姿矫正方法基于人体坐姿矫正系统进行，所述人体坐姿矫正系统包括距离检测计算单元、特征识别处理单元和坐姿矫正控制单元，所述特征识别处理单元连接于所述距离检测计算单元，所述坐姿矫正控制单元连接于所述特征识别处理单元；所述人体坐姿矫正方法具体包括以下步骤：
步骤一、通过所述距离检测计算单元实时检测人体与书写平面上预定位置之间的实际距离矩阵；
步骤二、通过所述特征识别处理单元将步骤一得到的实际距离矩阵转化为人体相对于预定参考面的水平距离矩阵；
步骤三、通过所述特征识别处理单元提取步骤二得到的水平距离矩阵中对应于人体表面的实际人体曲线特征数据，并通过所述特征识别处理单元将所述实际人体曲线特征数据与相对于所述预定参考面提前标定的标准人体曲线特征数据进行比对分析，其中，所述标准人体曲线特征数据包括人体在所述书写平面书写时的人体曲线特征数据；
步骤四、基于比对分析结果，执行如下控制操作：
(1)若通过所述特征识别处理单元判断所述实际人体曲线特征数据与所述标准人体曲线特征数据的相似度小于预设的相似度阈值，则转步骤一；
(2)若通过所述特征识别处理单元判断所述实际人体曲线特征数据与所述标准人体曲线特征数据的相似度大于等于预设的相似度阈值，则转步骤五；
步骤五、通过所述特征识别处理单元同时提取所述实际距离矩阵中人体表面对应于人体头部与预定位置之间的实际直线距离和所述水平距离矩阵中人体表面对应于人体头部与预定位置之间的实际水平距离，并通过所述特征识别处理单元利用勾股定理得到人体头部与预定位置之间的实际垂直距离；
步骤六、通过所述特征识别处理单元将步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离与预设的最小安全距离做比对分析，其中，所述最小安全距离为人体在所述书写平面上书写时，人体的姿势对人体没有损害时人体的头部与所述书写平面的垂直距离；
步骤七、根据比对分析结果，执行如下控制操作：
(1)若所述特征识别处理单元判断步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离大于等于所述最小安全距离，则转步骤一；
(2)若所述特征识别处理单元判断步骤五得到的人体头部与预定位置之间的实际垂直距离小于所述最小安全距离，则对人体执行坐姿矫正提醒。


9.根据权利要求8所述的人体坐姿矫正方法，其特征在于，所述距离检测计算单元包括光发射器、调制器、光学成像镜头、感光探测器点阵、控制器和距离计算器；所述控制器连接于所述调制器和所述感光探测器点阵，所述调制器连接于所述光发射器和所述感光探测器点阵，所述光发射器用于发射经调制的调制检测光束，所述检测光束经作为被测物的人体反射后入射至光学成像镜头，经所述光学成像镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡波清，
申请(专利权)人：广东蓝水花智能电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44