[发明专利]一种利用压阻式薄膜压力传感器组对人体坐姿识别方法

说明书

一种利用压阻式薄膜压力传感器组对人体坐姿识别的方法，涉及一种人体坐姿识别的方法，该方法采用压阻式薄膜压力传感器组，以人体坐姿状态的大腿部和臀部压力分布特征和测量区域划分作为分组策略和布置方式设计依据，不同坐姿状态下均可采集到具有显著性差异的压力特征。提出了一种复合限幅滤波方法，实时滤除原始数据的异常值，使数据具有较好平滑性且不改变波动特征。提出了一种二层结构支持向量机的人体坐姿多分类算法。定义了前后轴倾系数和左右轴倾系数对压力数据进行降维处理，第一层设置一个支持向量机分类器，进行正常坐姿和非正常坐姿的分类计算，第二层设置两个支持向量机分类器，分别对非正常坐姿状态进行左前与右后、右前与左后的人体姿态分类计算，通过分类结果与运算，完成人体坐姿识别。

技术领域

本发明涉及一种人体坐姿识别方法，特别是涉及一种利用压阻式薄膜压力传感器组对人体坐姿识别方法。

背景技术

早在2003年，世界卫生组织的一项研究就指出：全球每年有200万人因久坐而产生各种疾病最终导致死亡。久坐早已被公认为十大致死、致病的杀手之一。随着当今社会节奏的不断加快，生活压力的直线增加，从青少年读书开始一直到工作，人们都需要不断地面对每天久坐的问题。而且久坐人群必然需要面对坐姿问题。青少年从初中开始，每天至少需要久坐10小时，而且他们的坐姿大多数都是不规范的，非常影响其成长发育。坐姿是一种人体的自然姿态，人体处于坐姿状态时，减少了人体的耗能，不易产生疲劳。人体处于不同坐姿时，身体各个部位所承受的压力不同。当人体长时间处于不正确的坐姿时，臀部、腿部，背部、脊柱等所承受的压力会非常不均匀，长此以往，会对人体的健康造成极大的危害。

不良坐姿带给人体健康的危害主要有三个方面：造成人体颈椎类疾病、使得下背痛患者症状加剧以及造成青少年眼睛近视。对于久坐的上班族、学生族而言，不良坐姿给他们的身体健康带来的危害，严重时甚至会影响到他们正常的工作和学习。人体在坐姿状态下，左倾和右倾的姿势会引发脊椎的变形，严重者会造成脊椎的损伤；前倾与后倾的姿势会使得部分下背痛患者的症状加重；青少年如果坐姿长期不规范，则极易造成青少年眼睛近视。

目前，国内同类技术主要是基于光纤传感器以及三轴加速度传感器等昂贵的传感器，主要应用于高端办公环境。尽管实现了坐姿监测，并且研发了可以帮助用户改善坐姿的智能坐垫，但是因为价格较贵，在国内尚未得到广泛推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用压阻式薄膜压力传感器组对人体坐姿识别方法，本发明提出的一种基于压阻式薄膜压力传感器组的人体坐姿识别方法，采用价格廉价的压阻式薄膜压力传感器获得人体坐姿的压力监测数据，且本发明方法的计算复杂度低，可应用于廉价的低计算能力处理器。本发明方法不仅可实现对人体坐姿的准确识别，而且其硬件实现的成本较现有技术大幅降低。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用压阻式薄膜压力传感器组对人体坐姿识别方法，所述方法包括以下：

（1）设计了一种基于分组策略的压阻式压力传感器布置方式：

在采集压力信号的坐垫上部署8个及以上数量的压阻式薄膜压力传感器组，根据人体处于坐姿状态时的大腿部和臀部压力分布特征和压力测量区域网格划分，作为分组策略的设计依据，确定传感器组的布置方式；其中，第3、4和7、8组成四个传感器构成两个压力测量传感器组，用于测量坐姿状态下的大腿部压力；第1、2和5、6组成四个传感器构成两个压力测量传感器组，用于采集人体坐姿状态下的后臀部压力；该传感器分组和布置方式在人体处于不同坐姿状态下，均采集到具有明显差异性的压力变换特征；

（2）提出了一种复合限幅滤波方法：