[发明专利]一种坐姿监测仪及控制方法

权利要求书

1.一种坐姿监测仪的控制方法，坐姿监测仪，包括有底座（5），其特征在于，所述的底座（5）上通过支架（4）支撑有摄像头壳体（3），所述的底座（5）内设置有控制电路，所述的摄像头壳体（3）上分别设置有位于两侧的构成双目摄像头的第一摄像头（1）和第二摄像头（2），以及位于中部的扬声器（7），所述第一摄像头（1）、第二摄像头（2）和扬声器（7）分别通过依次贯穿摄像头壳体（3）、支架（4）和底座（5）的导线连接所述控制电路，所述壳体（5）上设置有用于外部电源与控制电路相连的电源开关（6）以及SET键，其特征在于，方法包括进行摄像头内外参数标定和系统控制，其中：

所述的摄像头标定，包括：

（1）在摄像头前方0.5m～2m处设置棋盘格标定板；

（2）利用双目摄像头同步拍摄若干组棋盘格标定板图像，利用基于平面的双目立体标定算法，标定出两个摄像头的内参数矩阵K1和K2，及外参数即第二摄像头相对第一摄像头的平移T1和旋转变换R1，设定第一摄像头的外参数是单位阵I和〔0，0，0〕^T，则第二摄像头的外参数是R1和T1；

（3）利用第一摄像头拍摄垂直摆放的棋盘格标定板，基于已标定内参数K1和K2通过PnP算法，标定出摄像头坐标系相对于垂直面的旋转变换R2；

（4）将标定参数保存到存储器；

所述的系统控制包括如下步骤：

1）系统上电后进行系统初始化，包括依次进行的：

初始化异常向量表和存储系统；初始化堆栈；初始化设备和特殊端口及应用程序；设置处理器模式；调用应用程序；

2）同时进入主控制流程、初始参数设置流程和工作参数设置流程；

其中，所述的主控制流程包括图像处理和坐姿监测仪状态控制流程；所述的初始参数设置流程，是在主程序运行的同时系统随时判断是否有SET键触动，当有SET键触动时，对系统初始参数进行重新设置后，继续循环进行判断是否有SET键触动，否则继续循环进行判断是否有SET键触动；

所述的初始参数设置流程是在有SET键触动时进行如下步骤：

（1）摄像头扫描手机所显示的Wi-Fi的SSID和密码二维码图片；

（2）解析并配置Wi-Fi的SSID和密码，实现坐姿监测仪与无线路由器以及手机的连接；

（3）绑定用户手机号码；

（4）设置坐姿监测仪名称。

2.根据权利要求1所述的坐姿监测仪的控制方法，其特征在于，所述的工作参数设置流程包括：

（1）坐姿监测仪与手机进行通信；

（2）判断是否有手机APP的设置参数信息，有进入下一步骤，否则返回上一步骤；

（3）接收手机APP的设置参数信息，并将参数信息写入flash；

（4）固件是否升级，是进入下一步骤，否则进入步骤（1）；

（5）从远程服务器下载最新固件，写入flash；

（6）重新启动系统，安装下载的新固件后，返回步骤（1）。

3.根据权利要求2所述的坐姿监测仪的控制方法，其特征在于，第（3）步所述的参数信息包括眼睛与桌面的允许垂直距离、头部允许偏离垂直中线的角度。

4.根据权利要求1所述的坐姿监测仪的控制方法，其特征在于，所述的图像处理和坐姿监测仪状态控制流程，包括：

（1）第一摄像头和第二摄像头采集图像：

（2）进行双目立体匹配，根据第一摄像头和第二摄像头标定参数和设定参数再结合匹配结果重建现场空间点云；根据设定的坐姿监测仪与人之间的距离和设定的人体空间大小约束，分割出人体部位点云，判断所采集的图像是否在检测范围内，是进入步骤（3），否则进入步骤（6）；

（3）将无人计数器清零，然后判断坐姿监测仪前原先是否处于有人的状态，是进入步骤（5），否则进入步骤（4）；

（4）将坐姿监测仪前设置为有人的状态，启动时长计时器后进入下一步骤；

（5）执行姿态检测流程后再延时设定的时间后返回步骤（1）；

（6）判断坐姿监测仪前原先是否处于有人的状态，是将无人计数器加1，进入步骤（7），否则延时设定的时间后返回步骤（1）；

（7）判断无人计数器的值是否大于设定值，是进入步骤（8），否则延时设定的时间后返回步骤（1）；

（8）将坐姿监测仪前设置为无人的状态，暂停时长计时器，延时设定的时间后返回步骤（1）。

5.根据权利要求4所述的坐姿监测仪的控制方法，其特征在于，第（5）步所述的姿态检测流程包括：

（51）将分割出的人体部位点云投影到所采集的图像中，确定出人在所述的图像中的区域，并在所述的区域中进行人脸和眼睛的检测，得出头部偏离垂直中线的角度；

（52）通过眼睛附近的点云，根据已标定摄像头的外参数，计算出眼睛到摄像头的垂直距离，加上系统设定的摄像头到坐姿监测仪底面的距离，计算出眼睛到桌面的垂直距离；

（53）判断步骤（51）得到的角度是否在设定的范围内，是则将角度错误计数器清零后进入步骤（55），否则将角度错误计数器加1后进入步骤（54）；

（54）判断角度错误计数器的计数是否大于设定值，是则通过语音报警角度错误后进入步骤（55），否则直接进入步骤（55）；

（55）判断步骤（52）得到的距离值是在设定的范围内，是则将距离错误计数器清零后进入步骤（57），否则将距离错误计数器加1后进入步骤（56）；

（56）判断距离错误计数器的计数是否大于设定值，是由通过语音报警距离错误后进入步骤（57），否则直接进入步骤（57）；

（57）判断距离错误计数器和角度错误计数器的计数是否均为零，是则延长设定的时间后返回图像处理和坐姿监测仪状态控制流程继续，否则，直接返回图像处理和坐姿监测仪状态控制流程继续。