【摘要】：現(xiàn)代生活使越來越多的人成為了“久坐族”,但長期的不良坐姿習(xí)慣會對人體健康造成極大的危害。尤其對于處在身體發(fā)育階段的青少年群體,長時間的保持不良坐姿會造成視距過近、脊椎承受過量的壓力,長此以往,就會導(dǎo)致罹患近視、頸椎病甚至脊椎畸形等疾病。所以通過坐姿監(jiān)測進(jìn)而幫助青少年們及時糾正錯誤坐姿甚至養(yǎng)成良好的坐姿習(xí)慣具有重大的意義。針對這一問題,本文對青少年坐姿監(jiān)測相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究。相比起傳統(tǒng)的穿戴式物理矯正器或基于加速度傳感器、水平傳感器的簡易的電子矯正器,基于機器視覺技術(shù)對青少年的不規(guī)范坐姿進(jìn)行識別的方法具有更加精確、靈活的優(yōu)點。而且相比起傳統(tǒng)的基于二維圖像的視覺技術(shù),三維圖像具有不易受到光照、遮擋的影響,故本文選用Kinect深度傳感器進(jìn)行對青少年的坐姿監(jiān)測、通過關(guān)節(jié)點信息的處理對坐姿進(jìn)行識別。本文的主要研究工作如下:(1)設(shè)計并實現(xiàn)了一套基于Microsoft Kinect的坐姿監(jiān)測系統(tǒng),通過測算用戶相關(guān)聯(lián)關(guān)節(jié)點間連線的夾角對比用戶在各標(biāo)準(zhǔn)坐姿下的角度,實現(xiàn)對用戶坐姿的判斷并給出錯誤的原因。通過實驗驗證了該系統(tǒng)對用戶坐姿判斷的準(zhǔn)確性。(2)針對Kinect在觀測條件不理想的情況下容易出現(xiàn)對用戶關(guān)節(jié)點定位不準(zhǔn)的情況,本文對Kinect關(guān)節(jié)點信息的修復(fù)方法進(jìn)行了研究。根據(jù)人體結(jié)構(gòu)以及運動連續(xù)性的原理對從Kinect獲取的關(guān)節(jié)點信息進(jìn)行可信度判斷,并對其中的不可信信息進(jìn)行修復(fù),有效地提高了坐姿監(jiān)測系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。(3)通過對人體姿態(tài)和動作識別方法的研究,實現(xiàn)了利用關(guān)節(jié)點角度測量的姿態(tài)識別功能以及基于隱馬爾可夫模型(Hidden Markov Model,HMM)算法對用戶坐姿行為過程中的常見動作(喝水動作、接聽電話)的識別功能。通過姿態(tài)識別,系統(tǒng)可以自動根據(jù)用戶所處于的坐姿行為狀態(tài)切換坐姿判斷的標(biāo)準(zhǔn),這些功能大大提高了系統(tǒng)的實用性。(4)制定了一個積極有效的勸導(dǎo)策略以促使用戶及時意識到坐姿問題,分別使用信息告知式勸導(dǎo)法以及潛移默化式勸導(dǎo)法幫助他們養(yǎng)成健康的坐姿習(xí)慣,從而起到避免不良坐姿對身體帶來危害的作用,達(dá)到保護(hù)視力、促進(jìn)身體正常生長發(fā)育的目的,并通過實驗驗證了坐姿勸導(dǎo)策略的有效性。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R318.6;TP391.41
【圖文】：

取得了 96.2%的識別準(zhǔn)確率。陸中秋等[25]通過對單個動作的關(guān)節(jié)點信息和深度信息中的四方形骨骼深度運動圖特征進(jìn)行提取，利用 SVM 進(jìn)行特征的識別和分類-Action3D 和 DHA 數(shù)據(jù)庫上具有較強的魯棒性。與國內(nèi)學(xué)者相比，國外的研究著更傾向于對 Kinect 在人機交互方面的開發(fā)。Raptis 等[26]在 Kinect 一代面世后不久就發(fā)布了一套基于 Kinec模型和音樂節(jié)拍識別的舞姿識別系統(tǒng)，線下分類識別的準(zhǔn)確率達(dá)到了 nezaki N 等[27]利用 Kinect 獲取到的人體目標(biāo)關(guān)節(jié)點信息和深度信息實對患者跑步、體操等康復(fù)訓(xùn)練過程的監(jiān)測系統(tǒng)。美國弗吉尼亞州林奇大學(xué)斥資 5000 萬美元與微軟公司合作商 InfoStrat 公司合作研發(fā)了1 英尺的多媒體交互墻，并安裝在大學(xué)圖書館的入口處。如圖 1-1 所示上展示了該校師生在社交網(wǎng)絡(luò)上分享的照片，并通過數(shù)臺 Kinect 設(shè)備別參觀者的手勢和肢體動作實現(xiàn)對墻上展示內(nèi)容的控制，例如調(diào)整圖放大縮小圖片等操作。

結(jié)合 RGB 攝像頭采集的圖像信息，實現(xiàn)實時的人體骨骼關(guān)節(jié)點的識別與定3]。哪怕以現(xiàn)在的眼光去看，第一代 Kinect 也依然是一部充滿“黑科技”的。由于其新穎的操作體驗以及 149 美元這樣一個誠意滿滿的價格，Kinect2010 年上市后的 60 天內(nèi)，就狂銷 800 萬臺，這樣的數(shù)字簡直令人咋舌，是斯記錄認(rèn)證過的世界上銷售速度最快的消費者設(shè)備，并最終收獲了 3000 多的銷量，這個成績連 IPhone 都無法企及。Kinect 是微軟在 2010 年 6 月 14 日為這款給 XBOX360 配備的體感游戲外設(shè)發(fā)布的名字，Kinect 一詞是由 kinetics 加上 connection 組合而成，表達(dá)了微這部設(shè)備的人體識別及追蹤能力的肯定。如圖 2-1 所示：可以看到 Kinect三個鏡頭，其中左側(cè)的紅外線發(fā)射裝置以及右側(cè)的紅外線 CMOS 攝像頭組 Kinect 最核心的深度感應(yīng)器，可以 30fps 的速度生成視場內(nèi)的深度圖像；中一個可獲取 30fps 的 480p 彩色圖像的 RGB 彩色攝像頭。紅外發(fā)射裝置彩色攝像頭 紅外攝像頭

14圖 2-2 Kinect v2 實物圖與結(jié)構(gòu)圖 Kinect 提供的深度、彩色以及音頻數(shù)據(jù)這三大數(shù)蹤、身份識別以及語音識別這三大處理過程的示 的系統(tǒng)框架。究者對 Kinect 功能的探索，Kinect 的技術(shù)發(fā)展早體感游戲的設(shè)計初衷，對于 Kinect 技術(shù)的研究與虛擬現(xiàn)實以及人機交互等領(lǐng)域的熱門研究方向，育、醫(yī)療保健以及視頻監(jiān)控等行業(yè)中。

【相似文獻(xiàn)】

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1 于澤升;崔文華;史添瑋;;基于Kinect手勢識別的應(yīng)用與研究[J];計算機科學(xué);2016年S2期

2 王興偉;錢鈞;;基于Kinect的臨場機器人設(shè)計與實驗研究[J];制造業(yè)自動化;2017年04期

3 宋金淼;王楠楠;王心瀚;段曉東;;基于KINECT的人眼視線方向估測方法研究[J];大連民族大學(xué)學(xué)報;2017年03期

4 王曉華;戴庭宣;李s

本文編號：2793979