【摘要】：現(xiàn)代生活使越來(lái)越多的人成為了“久坐族”,但長(zhǎng)期的不良坐姿習(xí)慣會(huì)對(duì)人體健康造成極大的危害。尤其對(duì)于處在身體發(fā)育階段的青少年群體,長(zhǎng)時(shí)間的保持不良坐姿會(huì)造成視距過(guò)近、脊椎承受過(guò)量的壓力,長(zhǎng)此以往,就會(huì)導(dǎo)致罹患近視、頸椎病甚至脊椎畸形等疾病。所以通過(guò)坐姿監(jiān)測(cè)進(jìn)而幫助青少年們及時(shí)糾正錯(cuò)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(duì)這一問(wèn)題,本文對(duì)青少年坐姿監(jiān)測(cè)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(jiǎn)易的電子矯正器,基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)青少年的不規(guī)范坐姿進(jìn)行識(shí)別的方法具有更加精確、靈活的優(yōu)點(diǎn)。而且相比起傳統(tǒng)的基于二維圖像的視覺(jué)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(duì)青少年的坐姿監(jiān)測(cè)、通過(guò)關(guān)節(jié)點(diǎn)信息的處理對(duì)坐姿進(jìn)行識(shí)別。本文的主要研究工作如下:(1)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于Microsoft Kinect的坐姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng),通過(guò)測(cè)算用戶(hù)相關(guān)聯(lián)關(guān)節(jié)點(diǎn)間連線的夾角對(duì)比用戶(hù)在各標(biāo)準(zhǔn)坐姿下的角度,實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)坐姿的判斷并給出錯(cuò)誤的原因。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)坐姿判斷的準(zhǔn)確性。(2)針對(duì)Kinect在觀測(cè)條件不理想的情況下容易出現(xiàn)對(duì)用戶(hù)關(guān)節(jié)點(diǎn)定位不準(zhǔn)的情況,本文對(duì)Kinect關(guān)節(jié)點(diǎn)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(yùn)動(dòng)連續(xù)性的原理對(duì)從Kinect獲取的關(guān)節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行可信度判斷,并對(duì)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(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。(3)通過(guò)對(duì)人體姿態(tài)和動(dòng)作識(shí)別方法的研究,實(shí)現(xiàn)了利用關(guān)節(jié)點(diǎn)角度測(cè)量的姿態(tài)識(shí)別功能以及基于隱馬爾可夫模型(Hidden Markov Model,HMM)算法對(duì)用戶(hù)坐姿行為過(guò)程中的常見(jiàn)動(dòng)作(喝水動(dòng)作、接聽(tīng)電話)的識(shí)別功能。通過(guò)姿態(tài)識(shí)別,系統(tǒng)可以自動(dòng)根據(jù)用戶(hù)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(shí)用性。(4)制定了一個(gè)積極有效的勸導(dǎo)策略以促使用戶(hù)及時(shí)意識(shí)到坐姿問(wèn)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(duì)身體帶來(lái)危害的作用,達(dá)到保護(hù)視力、促進(jìn)身體正常生長(zhǎng)發(fā)育的目的,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：R318.6;TP391.41
【圖文】：

取得了 96.2%的識(shí)別準(zhǔn)確率。陸中秋等[25]通過(guò)對(duì)單個(gè)動(dòng)作的關(guān)節(jié)點(diǎn)信息和深度信息中的四方形骨骼深度運(yùn)動(dòng)圖特征進(jìn)行提取，利用 SVM 進(jìn)行特征的識(shí)別和分類(lèi)-Action3D 和 DHA 數(shù)據(jù)庫(kù)上具有較強(qiáng)的魯棒性。與國(guó)內(nèi)學(xué)者相比，國(guó)外的研究著更傾向于對(duì) Kinect 在人機(jī)交互方面的開(kāi)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(lè)節(jié)拍識(shí)別的舞姿識(shí)別系統(tǒng)，線下分類(lèi)識(shí)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(diǎn)信息和深度信息實(shí)對(duì)患者跑步、體操等康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。美國(guó)弗吉尼亞州林奇大學(xué)斥資 5000 萬(wàn)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(shū)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(guò)數(shù)臺(tái) Kinect 設(shè)備別參觀者的手勢(shì)和肢體動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的人體骨骼關(guān)節(jié)點(diǎn)的識(shí)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(yàn)以及 149 美元這樣一個(gè)誠(chéng)意滿滿的價(jià)格，Kinect2010 年上市后的 60 天內(nèi)，就狂銷(xiāo) 800 萬(wàn)臺(tái)，這樣的數(shù)字簡(jiǎn)直令人咋舌，是斯記錄認(rèn)證過(guò)的世界上銷(xiāo)售速度最快的消費(fèi)者設(shè)備，并最終收獲了 3000 多的銷(xiāo)量，這個(gè)成績(jī)連 IPhone 都無(wú)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(shí)別及追蹤能力的肯定。如圖 2-1 所示：可以看到 Kinect三個(gè)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(chǎng)內(nèi)的深度圖像；中一個(gè)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(shí)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(shí)別以及語(yǔ)音識(shí)別這三大處理過(guò)程的示 的系統(tǒng)框架。究者對(duì) Kinect 功能的探索，Kinect 的技術(shù)發(fā)展早體感游戲的設(shè)計(jì)初衷，對(duì)于 Kinect 技術(shù)的研究與虛擬現(xiàn)實(shí)以及人機(jī)交互等領(lǐng)域的熱門(mén)研究方向，育、醫(yī)療保健以及視頻監(jiān)控等行業(yè)中。

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1 于澤升;崔文華;史添瑋;;基于Kinect手勢(shì)識(shí)別的應(yīng)用與研究[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2016年S2期

2 王興偉;錢(qián)鈞;;基于Kinect的臨場(chǎng)機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J];制造業(yè)自動(dòng)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(cè)方法研究[J];大連民族大學(xué)學(xué)報(bào);2017年03期

4 王曉華;戴庭宣;李s

本文編號(hào)：2793979