基于图卷积网络的儿童坐姿检测学习桌椅设计方法研究

儿童长期处于伏案学习的状态,不良坐姿对儿童生长发育容易造成严重影响,对儿童坐姿的矫正已刻不容缓。通过对儿童在学习桌椅上的坐姿行为调研,基于OpenPose姿态估计算法进行坐姿检测分析,引入ST-GCN模型进行坐姿识别与评判,结果表明:使用ST-GCN模型能够快速准确识别儿童的八种坐姿,并根据识别结果对儿童进行有效的错误坐姿提示,其Macro-F1和Micro-F1评价指标分别提高了6.8%和7.4%。同时表明儿童坐姿矫正在自适应儿童学习桌椅上应用的可行性及有效性,可为智能儿童课桌椅的设计提供技术支撑。

智能坐姿矫正服装研究现状与发展趋势

为帮助人们改善不良坐姿,预防脊柱疾病,对智能坐姿矫正服装的研究进展进行综述。首先,从人体工效学的角度出发,介绍了坐姿生理学基础,表明了不良坐姿对人体造成的危害;然后基于穿戴方式归类了现有矫姿类可穿戴产品,重点阐述了坐姿矫正服装相较于矫姿带等其它产品的优势及可发展性;随后分析了智能坐姿矫正服装系统中应用到的可穿戴传感技术、系统识别不良坐姿信号的阈值判定技术及识别反馈警示技术这三大关键技术;最后从电子设备、系统识别、反馈模式、人机交互及服装安全5个方面展望了智能坐姿矫正服装未来的发展趋势。研究指出,未来应侧重于应用纺织品传感器及织物触觉系统等柔性电子设备,使其向智能化舒适化进一步发展,在医疗保健、健康监护领域具有更好的应用前景。

基于OpenPose的学习坐姿监测系统研究

针对不良坐姿可能对学生身体肌肉骨骼等造成的伤害,采用Kinect运动捕捉设备和Open-Pose实时多人2D人体姿态检测系统,搭建一个坐姿监测系统,用于实时检测和评估学生学习过程中的坐姿。通过实验对比Kinect SDK V2、OpenPose、人工检测数据,论证OpenPose进行坐姿识别的可行性、有效性和可靠性。具体阐述了该监测系统框架的构建及实现坐姿判别的方法和过程,实验结果证明,该坐姿监测系统能够准确获取学生动态坐姿中的身体关键角度及视距变化等数据,实现坐姿监测与评估功能。

压电复合薄膜触觉传感器的研制及其坐姿识别应用

对溶液流延法和静电纺丝法制备出的聚偏二氟乙烯(PVDF)/钛酸钡(BaTiO_(3))复合薄膜进行压电性能分析,并且对不同质量分数BaTiO_(3)的压电复合薄膜进行性能测试,确定最佳的掺杂比例,使用丝网印刷方法制备出传感器阵列。设计信号转换电路、复位电路、供电电路、多路选通电路,使用PyQt5编写上位机图形可视化界面。在坐姿的识别过程中对五种不同的坐姿(左倾、右倾、正常、前倾、后倾)进行数据采集,对采集到的数据进行线性插值滤波,使用支持向量机(SVM)对数据进行分类,通过添加不同的核函数进行对比分析,实验结果表明识别准确率达到88.33%。

改进的双流多模态信息融合坐姿识别方法

不正确的坐姿通常会导致青少年近视、脊柱侧弯和退行性疾病。研究能够快速、准确识别不规律坐姿的智能监测技术,有助于保持正确的姿势并预防健康问题。为了解决RGB图像易受光照强度以及遮挡因素的干扰并造成的识别率不高等问题,通过采用双流RGB-D图像作为双输入,利用ResNet网络中的残差结构改进EfficientNet基线网络结构,提出了一种基于改进R-EfficientNet的双流RGB-D多模态信息融合的坐姿识别方法。试验结果表明,提出的R-EfficientNet融合方法模型对8种坐姿的识别均值平均精度(mean average precision,mAP)达到了98.5%。与CNN、Vgg16、ResNet18、EfficientNet、RGB-D不同的输入方法相比,所提方法获得了最高的识别率。该方法不仅可以用于坐姿客观监测,具有医学和社会效益,此外还为人体工学研究者们提供改进办公家具的方案。

基于关键点检测的坐姿识别方法

针对直接应用深度学习分类算法所得模型泛用性较差的问题,提出了一种分两个步骤完成人体坐姿识别的方法。所提方法首先提取图片中人体上身关键点的坐标信息,在关键点检测环节采用高分辨率主干网络,并进一步改进了模型结构,在下采样环节中引入SE(Squeeze-and-Excitation)注意力机制,加强了空间位置特征的表达,取得了更高的检测平均精准度;然后采用随机森林算法对关键点进行坐姿分类。实验结果表明:所提方法识别准确率可以达到94%以上,并且在陌生场景下有更好的泛用性,能适应实际应用中复杂的人物环境。

基于柔性压力传感阵列的坐姿监测与识别

不良坐姿会使人产生背痛等症状,而久坐会增加心血管疾病的患病风险,甚至危及生命。坐姿监测与识别能够提醒人们久坐后活动,帮助纠正不良坐姿。设计了一个基于柔性压力传感阵列的坐姿监测与识别系统,包括坐姿采集、压力数据可视化、坐姿分类及状态显示与提醒四部分。对比分析了传统机器学习识别一维数组和轻量级卷积神经网络识别图像数据的效果,实现对正坐、左倾、右倾、前倾、后倾、左二郎腿、右二郎腿7种坐姿的精准识别,准确率可达99.83%。根据坐姿识别结果提醒使用者纠正坐姿,并结合计时器记录提醒使用者久坐后活动。

基于压力感知的坐卧姿势识别方法研究

坐卧姿势信息对被护理人的健康状态监测十分重要。为实现坐卧姿势的精确识别,提出了一种利用柔性压力传感器的姿势识别方法。使用团队自主研发的床单式柔性压力传感器,构建了姿势数据采集系统,无束缚采集了30位受试人员的10种姿势数据,将其转换形成的压力图像进行预处理及标注后形成数据集,使用YOLOv5神经网络对数据集进行训练。实验结果表明:识别准确率达到了99.2%,在临床护理领域有良好的应用前景,为智能无人护理系统中实现动态姿势识别奠定了基础。

人体异常坐姿识别方法研究进展

日常生活中,久坐往往会出现异常坐姿,频繁的异常坐姿导致人们患上骨骼肌肉疾病的现象愈发普遍,及时识别异常坐姿并进行提醒对人们的健康具有重要意义。文章综述了人体异常坐姿识别方法研究进展。从数据采集角度出发,将识别方法分为基于接触式传感器的人体异常坐姿识别方法,基于射频信号的人体异常坐姿识别方法,基于机器视觉的人体异常坐姿识别方法,并对这3类方法进行综述,分析各方法的特点。其中,采用接触式传感器的方法,分别从可穿戴设备和压力传感器两个角度阐述;而基于机器视觉的方法,分别从所使用的前景图像和人体骨骼关键点两个方面进行综述。最后,总结并分析了代表性人体异常坐姿数据集,统计并分析了代表性人体异常坐姿识别算法的性能表现,总结并展望了人体异常坐姿识别方法的发展趋势。

关于对上网课学生的坐姿检测与行为分析的研究

本文提出了一种能够有效自动监测学生课堂期间坐姿及行为的技术,可以解决学生在上网课期间异常行为监管的问题,辅助老师维持课堂纪律,保障教学质量。在学生上课期间,通过人工智能视频分析技术监测学生坐姿及行为情况,生成学生异常行为情况表推送给授课老师,以便及时纠正学生的行为。上课结束后,生成每位学生的坐姿及课堂行为情况报告发给老师,以便掌握课堂纪律情况。

基于电阻式薄膜压力传感器组的人体坐姿感知终端

设计了一种基于端云结合技术框架的人体坐姿感知终端。采用电阻式薄膜压力传感器组,根据人体坐姿状态的腿部和臀部压力特征和测量区域进行布置,提出了一种复合限幅滤波方法,进行异常值滤除和平滑预处理,并定义了前后和左右轴倾两个系数,对预处理的压力数据进行降维。在云端构建了一种二层结构支持向量机的人体坐姿多分类算法,依据感知终端获取的轴倾系数,完成人体姿态的多分类计算,通过无线网络下发至感知终端。实验结果验证了所提算法的有效性。

人体坐姿识别智能终端的压力传感器排布问题研究

在基于电阻式薄膜压力传感器的人体坐姿识别研究中,传感器排布方式是一个影响识别准确率和硬件成本的基础性问题。提出了一种基于时间序列欧氏距离相似性度量的传感器排布选择算法,定义了不同坐姿下的归一化压力时间序列数据,根据不同传感器之间时间序列数据欧氏距离相似度的差异显著性,对每个感应区域的压力传感器进行排布选择优化。利用随机森林和叠层支持向量机(SVM)分类模型进行了十折交叉对比实验,实验结果表明:该方法可减少25%的传感器数量并提升人体坐姿识别准确率,验证了所提方法的有效性。

可穿戴的智能矫姿系统设计与实现

针对长时间的坐姿不良对伏案人群的身体健康造成严重危害的问题,提出了矫正姿势和久坐提醒双管齐下的解决方案,设计了一套可穿戴的智能矫姿系统。通过对人体脊柱生理结构的分析,采用双惯性传感器协同采集的方式提高了数据采集精度。当系统监测到人体出现不良坐姿时,通过自动触发语音和震动提醒的方式辅助用户纠正当前不良坐姿。利用姿态检测技术,建立了基于动作状态变化的智能计时模型,改善了目前只能周期性计时提醒的方法。利用手机APP的数据可视化显示和相关参数设置,改善了系统的人机交互体验。测试表明:该系统具有矫正姿势效果良好和久坐提醒灵敏的特点,可有效缓解久坐带来的危害。

利用少量体压传感器和支持向量机算法的坐姿识别方法

针对传统坐姿识别系统中传感器数量多和系统较复杂导致成本过高等问题,设计一种基于少量体压传感器和支持向量机(SVM)算法的坐姿识别方法.首先,设计一种由少量薄膜压力传感器构成的体压传感阵列,将其置于坐垫内部;然后,利用该传感阵列采集不同坐姿的体压数据,并绘制相应的体压分布等高线图;最后,以体压数据作为特征向量,结合支持向量机算法建模,以实现坐姿分类自动识别.测试结果表明:少量体压传感器也能获取不同坐姿的体压分布特征;SVM坐姿分类模型在熟悉样本下的坐姿识别准确率达98.3%,在陌生样本下的坐姿识别准确率达92.5%.

基于映射节点级联宽度学习的人体坐姿识别

为了有效地识别办公场景下的人体坐姿,提出一种映射节点级联宽度学习系统。采用Kinect硬件设备获取相关数据并建立坐姿识别数据库;创新性地设计基于映射节点级联的坐姿识别模块,通过级联特征节点,有效地将低级特征逐步映射为高级特征,提高特征的可区分性,便于识别不同坐姿;由于真实视频中包含不同坐姿变换之间的过渡帧,同时引入帧判别概率和结构相似性指标建立视频序列中的过渡帧检测模块,筛选过渡帧,提高识别率。在公共数据集和自建库的测试实验结果表明:该模型不仅在公共数据集上取得显著效果,而且在自建库图像上的平均识别精度达到99.90%,在视频序列上的平均识别精度达到79.21%,平均识别率相较经典的宽度学习系统提高了5.5%。该模型的识别精度明显提升、速度增快,具有一定的泛化性能。

基于PCA的坐姿行为识别

为了对坐姿下的几种行为进行识别,在分析常有坐姿的基础上,提出了通过PCA对八种不同姿势进行分类识别的方法。结合背景帧信息通过背景轮廓消减法提取运动目标区域,利用肤色在YCbCr空间聚集在一片固定区域且在CbCr平面上投影为一个近似椭圆的特性,在运动目标区域提取肤色区域,并对检测出的肤色灰度图进行PCA运算,实现了姿势识别。实验结果表明,所提出的利用PCA进行姿势识别的方法正确率达到84.92%,能够准确地识别坐姿行为,并且对运动阴影、光线变化具有良好的鲁棒性。

智能坐垫的功能设计

针对上班族而设计了智能坐垫。坐垫是在实现生物特征身份识别的基础上,利用分布式薄膜压力传感器进行坐姿识别,同时,针对不健康姿势设计了久坐提醒功能,并利用微信小程序进行信息查询。解决了久坐问题,实现非静态生活方式,也可以提供一种全新的身份认证手段。

基于PHOG特征的坐姿识别方法研究

良好的坐姿习惯有益于人们身体健康的同时,对提高人们的专注度和工作效率也有较大帮助。针对9种不同的坐姿,提出了一种通过提取塔式方向梯度直方图(pyramid histogram of oriented gradients,PHOG)特征进行坐姿识别的方法。该方法首先结合背景帧信息,采用背景减法将前景和背景进行分离,提取出坐姿信息;然后结合多尺度金字塔结构分层构建九种坐姿图像的PHOG特征;最后使用PHOG特征向量通过随机森林分类器对坐姿进行分类识别。实验结果表明,通过提取PHOG特征进行坐姿识别并用随机森林分类器分类的方法准确率达到了95.19%,较提取HOG特征进行坐姿识别的方法正确率显著提高。

基于电场传感器的人体坐姿监测

研究表明经常处于同一姿势或者久坐都会对人体的健康造成危害,因此进行相应的坐姿监测并适时给出运动提醒是有必要的。将单只电场传感器安装在办公座椅靠背上,通过测量人体与传感器之间的相对运动,实现人体坐姿监测。人体背部与电场传感器之间的距离发生变化时,两者之间的耦合电容相应发生改变,导致电场传感器输出的电压信号幅值与形状发生变化,对信号特征进行分析即可得到人体坐姿和微动信息。信号经嵌入式系统处理后,坐姿类别以及相应时长可以传输到手机上进行实时显示。实验结果表明,从电场传感器的输出信号中,可准确分辨出座椅上人体的四种状态。

坐姿监测信息采集系统的设计

目前,有很多基于机器学习的坐姿监测系统对用户的不规范坐姿进行预警,以减少由于不良坐姿造成颈肩腰椎发病问题。本文主要设计一种坐姿监测信息采集系统采集用于机器学习训练的数据,通过以坐在椅子上的用户作为对象,采用STM32为主控的压力传感器获取用户施加在椅子上的压力值,摄像头实时获取用户的坐姿视频流,识别人体关键点,收集人体姿态关键点的数据集,两种数据同时在基于树莓派的Pyqt界面上采集与整合。在获取不同坐姿情况下的传感数据的同时,用户可以借助视频画面中识别出的身体各部位关键点的实时位置,及时地将坐姿调整为本次采集数据对应的坐姿,避免在采集坐姿数据时,采集的数据并非用户此时对应的坐姿数据,从而确保采集的数据更加准确有效。结果表明,本系统结合传感器和视频流两种方式相较于仅使用单个采集数据可以更加快速、精确地采集用户坐姿信息数据。