[发明专利]一种基于视觉的坐姿检测方法

权利要求书

1.一种基于视觉的坐姿检测方法，适用于台灯，所述台灯置于使用者的前方，其特征在于，所述台灯包括旋转杆，摄像头及LED发光面板，所述旋转杆内置控制器，所述控制器与摄像头连接，所述使用者的上半身在摄像头的视野范围内，具体坐姿检测过程如下：

实时采集包含使用者上半身的视频流，获取视频图像，并将图像大小调整为320像素×240像素，记作Image1，对Image1图像的边缘提取，得到边缘图像Image2；

通过肤色的Cr-Cb椭圆模型，从Image1中提取出类皮肤区域为掩模区域，然后对提取得到的掩模区域进行形态学滤波处理得到Mask1；

在Mask1中筛选出最大连通域，得到符合人脸区域标准的掩模；

去除干扰面部纹理提取的因素，得到掩模Mask2，并记录Mask2区域的高度特征F1、宽度特征F2及高宽比特征F3，同时利用掩模Mask2与边缘图像Image2处理得到只含有面部区域的纹理图像Image3；

计算只含有面部区域的纹理图像Image3的列和，并对结果值进行平滑滤波处理，通过分析列和结果的峰值得到当前台灯与使用者的相对位置特征F4，同时记录峰值在纹理图像Image3中的面部区域横轴相对位置特征F5；

对掩模Mask2区域计算其空间矩，进一步获得掩模Mask2区域的长轴旋转角度及中心坐标，进而获得长轴旋转角F6和中心位置F7这两个特征；

根据高度特征F1、宽度特征F2、高宽比特征F3、当前台灯与使用者的相对位置特征F4、面部区域横轴相对位置特征F5、长轴旋转角特征F6和中心位置特征F7与坐姿标定库中的标准参考值进行对比，分析判断使用者的坐姿，当使用者的坐姿偏离预先设定的范围并且持续时间超过预先设定的预警值，进行报警。

2.根据权利要求1所述的坐姿检测方法，其特征在于，所述通过肤色的Cr-Cb椭圆模型，从Image1中提取出类皮肤区域为掩模区域，具体为：

先将图像Image1从RGB色彩空间转换到YCrCb色彩空间，然后在Cb和Cr通道中建立一个椭圆模型，当图像点的Cr、Cb值在这个椭圆范围内时，将其标记为类肤色点，所述椭圆为一个中心点在(103,165)，长轴30，短轴20，倾斜角为-43°±5°。

3.根据权利要求1所述的坐姿检测方法，其特征在于，所述去除干扰面部纹理提取的因素，得到掩模Mask2，具体为：

符合人脸区域标准的掩模的最大宽度记作W1，从上到下遍历掩模，统计每一行的白色像素点的数量，将数量小于0.4×W1的行的所有像素值置零，直到遍历至最大宽度所在的行，退出遍历过程，完成去除头发区域的步骤。

4.根据权利要求1所述的坐姿检测方法，其特征在于，判断台灯与用户的相对位置，具体方法为：

当特征F5表示的峰值在[0,0.4)或是(0.6,1]的范围内时，认为台灯位于使用者的左前方或是右前方；当峰值在其余范围内时，则认为台灯位于使用者的正前方。

5.根据权利要求1所述的坐姿检测方法，其特征在于，所述分析判断使用者的坐姿，具体为：

使用中心位置特征F7结合面部区域横轴相对位置特征F5来判断使用者的左右偏移情况。

6.根据权利要求5所述的坐姿检测方法，其特征在于，所述分析判断使用者的坐姿，具体为：

当判断当前台灯与使用者的相对位置特征F4表征为正前方时，使用高宽比特征F3和中心位置特征F7来判断使用者是否存在前倾和后仰的不规范坐姿：

当判断当前台灯与使用者的相对位置特征F4表征为左前方或右前方时，使用者的前倾和后仰判断沿用左右偏移的判断方法；

当判断当前台灯与使用者的相对位置特征F4表征为正前方时，长轴旋转角特征F6用于检测使用者是否有歪头的不良坐姿；

当判断当前台灯与使用者的相对位置特征F4表征为左前方或右前方时，长轴旋转角特征F6用于检测使用者是否有低头过低和前倾的不良坐姿。

7.根据权利要求1所述的坐姿检测方法，其特征在于，