[发明专利]一种工作姿势分析系统测算方法

摘要

本发明属于体感交互领域，具体地说是一种工作姿势分析系统测算方法。该方法包括以下步骤：步骤一、启动Kinect V2设备，并采集操作人直立时25个骨骼点的模板数据；步骤二、判断操作人员头部的分值；步骤三、判断操作人员背部的分值；步骤四、判断操作人员腿部的分值；步骤五、判断操作人员手臂的分值；步骤六、根据四个部位的分值通过表格得到最终评级。本发明是一种通过Kinect V2捕捉的人体骨骼数据，对操作人员的头部、背部、手臂和腿部进行评价，最后根据行动等级分类得到动作的级别的工作姿势分析系统测算方法，填补了现有市场上的空白。

主权项

1.一种工作姿势分析系统测算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、启动Kinect V2设备，并采集操作人直立时25个骨骼点的模板数据；步骤二、判断操作人员头部的分值；步骤三、判断操作人员背部的分值；步骤四、判断操作人员腿部的分值；步骤五、判断操作人员手臂的分值；步骤六、根据四个部位的分值通过表格得到最终评级；所述的步骤一的具体方法如下：启动Kinect V2，正对操作人员，并采集操作人直立时25个骨骼点的模板数据；其中25个部位骨骼点包括头、颈、肩中心、左拇指、右拇指、左指尖、右指尖、左手、右手、左手腕、右手腕、左肘、右肘、左肩膀、右肩膀、脊柱、髋关节中心、左臀、左膝盖、左脚踝、左脚、右臀、右膝盖、右脚踝、右脚；所述的步骤二的具体方法如下：采集人体头坐标点A1(x1,y1,z1)、颈坐标点A2(x2,y2,z2)、肩中心坐标点A3(x3,y3,z3)、左肩膀坐标点A4(x4,y4,z4)、右肩膀坐标点A5(x5,y5,z5)、左脚坐标点A6(x6,y6,z6)、左脚踝坐标点A7(x7,y7,z7)、右脚坐标点A8(x8,y8,z8)、右脚踝坐标点A9(x9,y9,z9)；通过Kinect V2的面孔识别模块捕捉人的左眼坐标点A10(x10,y10,z10)、右眼坐标点A11(x11,y11,z11)；此时，颈到头的向量为肩中心到颈的向量为左肩膀到右肩膀的向量为左脚踝到左脚的向量为右脚踝到右脚的向量为左眼到右眼的向量为计算夹角选取θ₆＝min{|θ₃‑90°|，|θ₄‑90°|}，假设θ₆＝|θ₃‑90°|，计算反之当θ1≥135°且135°≥θ2≥45°且135°≥θ7≥45°时，操作人员的活动区域处于头部自由区域I，并且记1分；当θ1<135°且θ7<45°且θ5<10°时，操作人员的活动区域处于头部向前弯曲区域Ⅱ，并且记2分；当θ2>135°或θ2<45°时，操作人员的活动区域处于头部侧弯区域Ⅲ，并且记3分；当θ1<135°且θ7>135°且θ5<10°时，操作人员的活动区域处于头部仰区域Ⅳ，并且记4分；当活动区域不在头部侧弯区域Ⅲ，则可通过眼向量与肩膀向量的夹角确定是否扭转，当135°≥θ2≥45°且θ5>10°时，操作人员的活动区域处于头部扭转范围Ⅴ，并且记5分；当其它角度时，操作人员的活动区域处于扭转侧弯区域Ⅵ，并且记6分；所述的步骤三的具体方法如下：采集肩中心坐标点A3(x3,y3,z3)、左肩膀坐标点A4(x4,y4,z4)、右肩膀坐标点A5(x5,y5,z5)、脊柱坐标点A12(x12,y12,z12)、髋关节中心坐标点A13(x13,y13,z13)、左臀坐标点A14(x14,y14,z14)、右臀坐标点A15(x15,y15,z15)；此时，左肩膀到右肩膀的向量为脊柱到肩中心的向量为髋关节中心到脊柱的向量为左臀到右臀的向量为计算夹角当θ8≥135°且θ9<10°时，操作人员处于背部直立范围，并且记1分；当θ8<135°且θ9<10°时，操作人员处于背部弯腰范围，并且记2分；当θ8≥135°且θ9≥10°时，操作人员处于背部扭转范围，并且记3分；当θ8<135°且θ9≥10°时，操作人员处于背部弯腰加扭转范围，并且记4分；所述的步骤四的具体方法如下：采集脊柱坐标点A12(x12,y12,z12)、髋关节中心坐标点A13(x13,y13,z13)、左臀坐标点A14(x14,y14,z14)、右臀膀坐标点A15(x15,y15,z15)、左膝盖坐标点A16(x16,y16,z16)、右膝盖坐标点A17(x17,y17,z17)、左脚踝坐标点A7(x7,y7,z7)、右脚踝坐标点A9(x9,y9,z9)；此时，髋关节中心到脊柱的向量为左膝盖到左臀的向量为左脚踝到左膝盖的向量为右膝盖到右臀的向量为右脚踝到右膝盖的向量为计算夹角左脚踝到左臀距离右脚踝到右臀距离当θ10<95°时，操作者处于坐立范围，并且记1分；当θ10≥95°且θ11<60°且θ12<60°且|l2‑l1|<5cm时，操作者处于站立状态，并且记2分；当θ10≥95°且θ11<60°且θ12<60°且|l2‑l1|≥5cm时，操作者处于单脚站立状态，并且记3分；当θ10≥95°且θ11≥60°且θ12≥60°且|l2‑l1|<5cm时，操作者处于双膝弯曲站立状态，并且记4分；当θ10≥95°且θ11≥60°且θ12≥60°且|l2‑l1|≥5cm时，操作者处于单膝盖弯曲站立状态，并且记5分；所述的步骤五的具体方法如下：采集左手坐标点A18(x18,y18,z18)、右手坐标点A19(x19,y19,z19)、肩中心坐标点A3(x3,y3,z3)、脊柱坐标点A12(x12,y12,z12)、髋关节中心坐标点A13(x13,y13,z13)、左臀坐标点A14(x14,y14,z14)、右臀坐标点A15(x15,y15,z15)、左膝盖坐标点A16(x16,y16,z16)、右膝盖坐标点A17(x17,y17,z17)、左脚踝坐标点A7(x7,y7,z7)、右脚踝坐标点A9(x9,y9,z9)、左脚A20(x20,y20,z20)、右脚A21(x21,y21,z21)；腿部判定是坐立时，选取左臀坐标点、右臀坐标点和右膝盖坐标点组建向量构建平面1，首先确认法向量可得其中设为B1为(y15‑y14)×(z17‑z15)‑(z15‑z14)×(y17‑y15)，B2为(z15‑z14)×(x17‑x15)‑(x15‑x14)×(z17‑z15)，B3为(x15‑x14)×(y17‑y15)‑(y15‑y14)×(x17‑x15)；法向量即为n＝(B1,B2,B3)，平面方程即为B1(x‑x14)+B2(y‑y14)+B3(z‑z14)＝0，化简可得B1x+B2y+B3z＝B1x14+B2y14+B3z14；设B1x14+B2y14+B3z14为C，平面1方程即可表示为B1x+B2y+B3z＝C；计算距离偏移距离构建平面2：B1x+B2y+B3z＝C+l7；腿部判定是非坐立时，当l1>l2，选取左脚踝、左脚和右脚坐标点组建向量，依照平面构建方式得到平面1；计算距离偏移距离可得平面2；当l1≤l2，选取右脚踝、左脚和右脚坐标点组建向量，依照平面构建方式得到平面1；计算距离偏移距离可得平面2；计算左手和右手到平面1，平面2的距离，左手距离平面1的距离为距离平面2的距离为右手距离平面1的距离为距离平面2的距离为当d1d4且d4≥l7或d1d4且d3≥l7时，操作者单手处于肩膀以上，并且记2分；当d1≥l7且d2

下载完整专利技术内容需要扣除积分，VIP会员可以免费下载。 免登录下载普通用户下载升级VIP会员，免费下载

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息，商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于吉林大学，未经吉林大学许可，擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作，请联系【客服】

本文链接：http://www.vipzhuanli.com/patent/201810051149.0/，转载请声明来源钻瓜专利网。