[发明专利]一种基于传感器与图像处理融合的颈部姿态监测方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗健康技术领域，具体涉及一种基于传感器与图像处理融合的颈部姿态监测方法。

背景技术

随着电子科技的飞速发展，智能手机早已成为我们生活的一部分，因此产生的手机“低头族”变得非常普遍。手机体积小，人们时常手握手机，僵直于一个姿势，且常常低着头专注于虚拟世界长时间不活动，会造成肩颈肌肉紧张、劳损，让人肩膀痛脖子酸。长期低头会引起椎间盘退行性病变，骨质增生，进而压迫神经和血管，导致颈椎疾病，从而给生活和学习带来各种困扰。

目前市场上很少有专门针对“低头族”现象颈部姿态监测的软件平台，大多数相似的软件都是通过监测使用手机的时长、禁用某些软件的方法来进行干预，使用户戒掉过度沉迷于使用手机的坏习惯。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于传感器与图像处理融合的颈部姿态监测方法，可以实时监测使用者的颈部姿态，并对不健康颈部姿态进行实时预警。

本发明所采用的技术方案是，一种基于传感器与图像处理融合的颈部姿态监测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：判断用户是否正在使用移动终端，则转到步骤2，否则转到步骤1；

步骤2：通过三轴加速度传感器采集移动终端长机轴与重垂线的夹角，即移动终端的倾斜角度β；

步骤3：对移动终端前置摄像头捕捉的面部图像进行图像处理，计算用户相对于移动终端屏幕的面部角度FaceAngle；

步骤4：根据步骤2的移动终端的倾斜角度β和步骤3的用户相对于移动终端屏幕的面部角度FaceAngle计算颈部弯曲角度α；

步骤5：依据颈部弯曲角度α大小对颈部姿态进行基于规则的分类，对不正确的颈部姿态进行实时预警。

本发明的特点还在于：

步骤1具体为：

步骤1.1：当检测到移动终端屏幕被点亮后，每隔一定时间使用前置摄像头捕捉一次镜头前的图像；

步骤1.2：对步骤1.1采集到的图像进行面部特征检测，如果检测到图像中有且只有一张人脸，则判定只有一个用户正在使用移动终端，转到步骤2；否则转到步骤1。

步骤2具体为：

x轴与移动终端的短机体轴对齐，y轴与移动终端的长机体轴对齐，z轴与x轴和y轴构成的平面垂直且向下；

加速度传感器在静止放置时受重力作用有1G的重力加速度，重力加速度在加速度传感器的x轴、y轴、z轴的分量分别为A_x、A_y、A_z，则移动终端的倾斜角度β为：

步骤3具体为：

步骤3.1：通过对移动终端前置摄像头捕捉的面部图像进行图像处理，获取图像中的两眼之间距离D_E和嘴巴长度D_M；

步骤3.2：将步骤3.1获取的两眼之间距离D_E、嘴巴长度D_M分别与视线与移动终端屏幕垂直时前置摄像头采集图片中的两眼之间距离d_E、嘴巴长度d_M做比较：

当D_E>d_E且D_M<d_M，则表示头向前倾斜，这时定义面部角度为正数；

当D_E<d_E且D_M>d_M，则表示头向后倾斜，这时定义面部角度为负数；

步骤3.3：相对于移动终端屏幕的面部角度FaceAngle为：

步骤4颈部弯曲角度α为：

α＝β+FaceAngle。

步骤5具体为：

步骤5.1：基于规则的分类标准为：

①健康：颈部弯曲角度α小于等于15度；

②正常：颈部弯曲角度α大于15度小于等于30度；

③轻微不健康：颈部弯曲角度α大于30度小于等于45度；

④不健康：颈部弯曲角度α大于45度小于等于60度；

⑤严重不健康；颈部弯曲角度α大于60度；

步骤5.2：依据步骤5.1的分类，当分类结果为轻微不健康、不健康、严重不健康时，通过消息提示和移动终端振动的方式提醒用户修正颈部姿势。

移动终端内置三轴加速度传感器和前置摄像头。

本发明的有益效果是：