[发明专利]一种基于视觉的人体工作矫正系统

说明书

本发明属于计算机视觉技术在智能医疗急救过程中进行动作分析应用技术领域，尤其为一种基于视觉的人体工作矫正系统，该系统通过计算机视觉方法进行人体姿态估计，得到人体关节点信息，并根据待检测动作和标准动作人体对应关节点形成节肢轨迹的变化，进行实时动作矫正，为了有总体性动作分析结果，使用基于特征向量方法辅之以关节点角度相似度进行误差分析，以及用关节角度轨迹变化图直观表示运动过程，得到总体性评价，包括如下步骤：S1‑基于计算机视觉的智能医疗急救动作矫正方法，在人体姿态估计获得人体骨骼关节点的基础上进行动作矫正；S2‑构建医疗急救动作矫正的判断依据；S3‑人体动作矫正；S4‑动作比对分析。

技术领域

本发明属于计算机视觉技术在智能医疗急救过程中进行动作分析应用技术领域，具体涉及一种基于视觉的人体工作矫正系统。

背景技术

随着互联网技术的发展，计算机视觉的作用日益凸显；其中，基于视频的人体动作比对分析已得到智能化监控等领域的关注，同样也可将其应用在医疗急救中；目前学习医疗急救知识主要采用讲解式，教学效果有限，并且学习到的急救知识，不容易得到规范性的验证，甚至有些说法为“救死扶伤做错，不如不救”，很多施以急救措施的人，也被质疑某些急救动作不规范，而险些对伤病者造成更大的威胁；有专家建议，不鼓励非专业人员和没有专业救护知识的人亲自上阵对伤病者进行抢救，最好是拨打急救电话，让专业人员抢救；但事实上，某些急救动作是现代文明社会所倡导的全民都要学习的基础急救技能。这些急救动作的推广，也是创建文明健康安全社会的一部分；为了普及医疗急救知识，学习医疗急救动作，完善医疗卫生系统，结合信息化社会发展方向，采用基于计算机视觉的方法，便能够为学习医疗急救知识的人提供实时动作检测，得到急救动作正确性与否的判断及动作矫正；对此，学习者只需要在摄像头前学习急救动作，就可以得到反馈的医疗急救动作矫正信息；计算机视觉作为获取信息的一种特殊方式，它的蓬勃发展为人体矫正分析提供了新的思路，成为解决上面问题的一种方式；例如在人机交互领域，计算机逐渐达到理解人类的行为动作、明白人类表达的思想，从而可以用更智能和便捷的方式与人类进行交流；在动作分析领域中，由老年人身体健康以及病人康复训练方面入手，逐渐可以分析老年人行动步态感知病症和对进行康复训练的病人进行动作标准评价与否的判断等；

目前所采用的人体实时动作矫正需要借助摄像头对训练者的动作进行分析，提取训练者的各项技术参数，例如各个主要肢体关节点位置，及其在运动过程中的速度，角速度等。或采用深度学习中的卷积神经网络模型来检测摄像头所捕获的人体关键点在图像中的位置，然后结合骨骼关节角度信息进行矫正；

由于医疗急救动作专业性更强，需要的矫正精度更高，因此难度更大，目前这类研究还存在一些空白，现有相似研究中一般采用特殊的摄像机Kinect或者红外摄像头，获取人体骨骼关键点，此类外部设备价格昂贵，而且对室内光照等方面的要求非常高，要想达到普及使用的地步还有很大研究空间，针对采用神经网络获取人体骨骼关键点，问题是骨骼数据获取方法、动作矫正过程以及动作细节的比对，在计算机视觉中，有一项极具困难的任务是获取人体骨骼数据，主要涉及问题有，图片中的人会存在遮挡、相互接触、服装或者体型差异等问题，再加上相机的试点和距离会对关节点的预测带来困难。因此在进行骨骼数据获取这项任务时，从本质上来说，应考虑的问题如下：首先，在每一个图片中都可能包含数量不确定的人，而且这些人会以各种尺寸出现在图片中的任意一个位置。其次，人与人之间的交互会产生复杂的空间推理，人与人之间的联系会非常繁琐。并且，针对人体姿态估计任务还应具有实时性。在动作矫正系统中，如何进行实时动作矫正、如何设定评价标准都是需要考虑的问题。而目前这类问题还没有得到良好的解决。

为解决上述问题，本申请中提出一种基于视觉的人体工作矫正系统。

发明内容