[发明专利]基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析系统及方法

权利要求书

1.一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析系统，其特征在于，包括基础信息设置模块、目标信息采集模块、书写环境分析模块和坐姿分析模块；

基础信息设置模块，用于设置儿童基本信息和书写环境基本信息；

目标信息采集模块，用于采集儿童信息和环境信息；

书写环境分析模块，用于计算儿童书本处的照度值；

坐姿分析模块，用于计算儿童坐姿的合理性、桌椅高度的合理性以及儿童专注度程度。

2.根据权利要求1中所述的一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写系统，其特征在于，还包括引导模块，所述引导模块用于引导用户完成基础信息设置，还用于引导用户放置目标信息采集模块，使目标信息采集模块能够同时包含桌面和儿童的上肢和头部；所述儿童基本信息包括性别和年龄，所述书写环境基本信息包括照明设备的信息和桌椅宽高度信息。

3.根据权利要求1中所述的一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写系统，其特征在于，所述目标信息采集模块包括光传感器和图像采集装置，通过光传感器获取儿童书本处的勒克斯值返回至书写环境分析模块，并通过图像采集装置获取坐姿图像返回至坐姿分析模块。

4.一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析方法，其特征在于，

基础信息设置，设置儿童基本信息和书写环境基本信息；

目标信息采集，通过光传感器获取儿童书本处的勒克斯值，并通过图像采集装置获取坐姿图像；

书写环境分析，根据光传感器的返回值，结合设置的照明设备信息，计算儿童书本处的照度值；

坐姿分析，根据图像采集装置间断性采集的坐姿图像，分离坐姿中的背景和前景，提取出图片中的书桌部分和儿童部分，计算儿童桌椅宽高度的合理性、儿童坐姿合理性和儿童专注度程度。

5.根据权利要求4中所述的一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析方法，其特征在于，所述儿童书本出的照度值计算方法包括，根据用户设置的照明设备信息，查询到对应照明设备的照度分布方程和经验曲线，再根据光传感器的返回值以及桌椅的宽高度信息，估算出儿童正下方书本位置的照度值。

6.根据权利要求4中所述的一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析方法，其特征在于，所述儿童专注度的分析方法包括利用RetinaFace算法在坐姿图像中提取出儿童上半身进行人脸检测，采用BlazeFace算法对人脸进行3D的468点特征点检测，通过眼部的特征点和头部3D空间欧拉角来分析儿童的专注度。

7.根据权利要求6中所述的一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析方法，其特征在于，将一个时间段内采集到的坐姿图像的坐姿分析结果进行汇总，形成儿童的坐姿和专注度统计报告，依据儿童的坐姿和专注度报告，在儿童久坐或注意力分散或检测到长时间的坐姿不良，发出提醒。

8.根据权利要求4中所述的一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析方法，其特征在于，利用BlazePose算法在坐姿图像中提取出儿童上半身进行3D空间的躯干建模；所述3D空间的躯干模型包括左肩峰顶点，左手肘顶点，左手掌顶点，及连接线；右肩峰顶点，右手肘顶点，右手掌顶点，及连接线；左右肩峰顶点连接线；腹部左侧下端顶点，以及与左肩峰顶点的连接线；腹部右侧下端顶点，以及与右肩峰顶点的连接线。

9.根据权利要求8中所述的一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析方法，其特征在于，根据儿童3D空间的躯干模型和书桌部分，以及同岁同性别儿童的平均头部尺寸，利用空间比例关系，计算儿童眼部与桌面的垂直高度、手肘角度以及儿童耸肩程度，进而分析儿童桌椅宽高度的合理性。

10.根据权利要求8中所述的一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析方法，其特征在于，根据儿童3D空间的躯干模型计算儿童颈部角度，手肘角度，躯干的倾斜度，躯干与桌面边缘的距离，进而分析儿童坐姿的合理性。