[发明专利]基于多维度监控的学生书写姿势纠正方法与系统

说明书

本发明提供了基于多维度监控的学生书写姿势纠正方法与系统，其通过对学生的头部区域和手部区域进行多维度的拍摄监控，并对拍摄得到的图像进行滤波和分析识别，以此确定学生的握笔姿势状态和坐姿姿势状态，接着从握笔姿势和坐姿姿势这两个方面确定纠正书写姿势时对应的头部与书写平面之间的距离调整值和头部相对于书写平面的倾角调整值，再根据距离调整值和倾角调整值生成相应的可视化的提示信号，从而提示学生进行准确和及时的距离和倾角调整，以此通过非接触的方式对学生的书写姿势进行监测和调整和在较低的监控成本下能够随时随地进行快速有效的书写姿势纠正。

技术领域

本发明涉及智能教育的技术领域，特别涉及基于多维度监控的学生书写姿势纠正方法与系统。

背景技术

学生的书写姿势会影响学生的脊柱健康，若学生长期处于不正确的书写姿势，会对脊柱产生压迫，进一步会使脊柱发生弯曲形变。虽然，目前已经存在相应的穿戴式脊柱纠正设备来在学生书写过程中进行相应的姿势纠正，但是这种设备不仅价格昂贵和体形笨重，并且在每次书写过程中都需要学生穿戴在身上，其无疑增加了这种设备的使用繁复性。可见，在不需要对学生进行接触式检测的情况下可以对学生的书写姿势进行多维度的随时随地进行准确和及时纠正的方式。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供基于多维度监控的学生书写姿势纠正方法与系统，其包括拍摄学生在书写过程中的头部区域图像和手部区域图像，并对头部区域图像和手部区域图像进行预处理后，分析头部区域图像和手部区域图像，从而确定学生的握笔姿势状态和坐姿姿势状态，接着根据握笔姿势状态和坐姿姿势状态，确定学生纠正当前书写姿势中头部与书写平面之间的距离调整值和头部相对于书写平面的倾角调整值，最后根据距离调整值和倾角调整值，生成相应的灯光形式提示信号，从而提示学生调整自身在书写过程中的头部与书写平面之间的距离和头部相对于书写平面的倾角；可见，该基于多维度监控的学生书写姿势纠正方法与系统通过对学生的头部区域和手部区域进行多维度的拍摄监控，并对拍摄得到的图像进行滤波和分析识别，以此确定学生的握笔姿势状态和坐姿姿势状态，接着从握笔姿势和坐姿姿势这两个方面确定纠正书写姿势时对应的头部与书写平面之间的距离调整值和头部相对于书写平面的倾角调整值，再根据距离调整值和倾角调整值生成相应的可视化的提示信号，从而提示学生进行准确和及时的距离和倾角调整，以此通过非接触的方式对学生的书写姿势进行监测和调整和在较低的监控成本下能够随时随地进行快速有效的书写姿势纠正。

本发明提供基于多维度监控的学生书写姿势纠正方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤S1，拍摄学生在书写过程中的头部区域图像和手部区域图像，并对所述头部区域图像和所述手部区域图像进行预处理后，分析所述头部区域图像和所述手部区域图像，从而确定学生的握笔姿势状态和坐姿姿势状态；

步骤S2，根据所述握笔姿势状态和所述坐姿姿势状态，确定学生纠正当前书写姿势中头部与书写平面之间的距离调整值和头部相对于书写平面的倾角调整值；

步骤S3，根据所述距离调整值和所述倾角调整值，生成相应的灯光形式提示信号，从而提示学生调整自身在书写过程中的头部与书写平面之间的距离和头部相对于书写平面的倾角；

进一步，在所述步骤S1中，拍摄学生在书写过程中的头部区域图像和手部区域图像，并对所述头部区域图像和所述手部区域图像进行预处理后，分析所述头部区域图像和所述手部区域图像，从而确定学生的握笔姿势状态和坐姿姿势状态具体包括：

步骤S101，在相同的视角方向拍摄学生在书写过程中的头部区域图像和手部区域图像，并对所述头部区域图像和所述手部区域图像进行灰度化处理和卡尔曼滤波处理，从而去除所述头部区域图像和所述手部区域图像的背景噪声；

步骤S102，识别所述手部区域图像中学生在书写时手指指尖与手掌中心位置之间的相对位置，并利用下面公式(1)，确定学生当前的握笔姿势是否属于预设握笔姿势，