[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

说明书

本发明公开了一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析系统，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；本发明实现了儿童桌椅高度合适度检测，儿童书写环境检测，儿童坐姿检测，以及儿童专注度分析，帮助儿童健康学习，改善学习方法，提高学习效率。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更具体的说是涉及一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析系统及方法。

背景技术

当前基于神经网络的图像识别技术发展飞速，用于人脸识别、躯干建模的技术方案已经成熟。而移动设备的计算性能越来越强大，移动设备完全可支持高帧率的实时图像处理和深度学习识别。另外，市面上用于辅助家长，帮助儿童学习的产品也日渐丰富。然而目前还没有方案专注于儿童坐姿分析和矫正，以及儿童学习专注度的分析上。

因此，如何提供一种专注于儿童坐姿和矫正的儿童书写分析系统及方法来保证儿童正确的书写习惯和健康的书写环境是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析系统及方法，实现了儿童桌椅高度合适度检测，儿童坐姿检测，以及儿童专注度分析，帮助儿童健康学习，改善学习方法，提高学习效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析系统，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。

优选的，所述基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析系统还包括引导模块，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。

优选的，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。

一种基于传感器分析和图像处理的儿童书写分析方法，

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，利用FCN图像语义分析算法，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度。

优选的，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。