CN109497771A - 一种智能座椅控制系统及方法 - Google Patents

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李兴
洪金文
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孟一博
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Abstract

本发明公开了一种智能座椅控制系统及方法，系统包括激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元、报警单元和中央处理单元。本发明的智能座椅控制系统及方法，解决了用户因坐姿不正确导致的驼背、近视等问题，带有先进的疲劳检测功能可以实时监测用户的生理状态，一旦出现疲倦的状态，就会智能提醒用户进入休息状态，同时还有智能升降温功能，可以保证用户处于人体最适温度下专心的学习或者办公，适用于在学习或者办公区域使用，构造新颖，控制巧妙，具有良好的应用前景。

Description

一种智能座椅控制系统及方法
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种智能座椅控制系统及方法。
背景技术
根据近几年的研究，专家指出人们在睡觉、走路、生活的种种不良习惯，特别是坐姿不正都可能造成脊柱损伤和视力衰弱等问题。脊柱是人体的中轴，起到支撑体重，连接运动、保护脊髓、造血等重要功能，如果在成长过程中，不注重脊柱的发展将会有严重的后果。同样学习过程中，过度用眼或不规范用眼都会导致视力问题，因此，保护视力也是一项重要工作。
现在许多学校的老师要求学生注意坐姿端正，往往是从预防近视眼的角度考虑的，而几年、十几年规格不变，前排、后排高矮不分的桌椅对学生脊柱的不利影响，却被忽略了。如果中小学生成天坐在与身体不配套的桌椅上，弓着腰、侧着身写字，时间长了，孩子们就容易患上成人的″腰酸背痛″，目前孩子每一天的学习时间都在十个小时以上，甚至更长，其肌肉的力量远远不如成年人坚强，所以更容易导致肌肉的疲劳，使其固定椎体的力量下降，引起椎体的偏移。
目前，普通桌椅高度固定不能调节，过高和过低的桌椅高度都极易导致孩子坐的不舒适，动来动去，影响学习效率，有时还会进一步引发近视、脊柱侧弯、驼背等不良症状。如何方便快捷的提醒用户保持正确的姿势，预防因坐姿不正确导致的驼背、近视等问题，同时带有先进的疲劳检测仪可以实时监测用户的生理状态，一旦出现疲倦的状态，就会智能提醒进入休息状态，是当前需要解决的问题。而且，增加座椅的辅助功能，以便提高用户使用的舒适度和适用场合，比如通风或者加热等功能，也是当前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的为克服现有技术中的座椅所存在的问题。本发明提供的智能座椅控制系统及方法，解决了用户因坐姿不正确导致的驼背、近视等问题，带有先进的疲劳检测功能可以实时监测用户的生理状态，一旦出现疲倦的状态，就会智能提醒用户进入休息状态，同时还有智能升降温功能，可以保证用户处于人体最适温度下专心的学习或者办公，适用于在学习或者办公区域使用，构造新颖，控制巧妙，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种智能座椅控制系统，其特征在于：包括激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元、报警单元和中央处理单元，
所述激光测距单元，用于根据固定频率的高频正弦信号，连续调制激光源的发光强度并与测定调制激光往返一次所产生的相位延迟，通过相位延迟计算测量的距离信息，并将距离信息发送给中央处理单元，识别用户的坐姿是否在规范坐姿合理范围内；
所述微表情的疲劳检测单元，用于使用高速相机配合面部识别子单元、嘴唇检测子单元、人眼定位及眼睛开合度检测子单元输出疲劳信息，并将疲劳信息发送给中央处理单元，判断用户是否处在疲劳状态；
所述升降温单元，用于采集座椅的当前温度信息，并将温度信息发送给中央处理单元，并接收中央处理单元的控制信号控制升降温单元工作或者停止工作，实现座椅的升降温控制；
所述报警单元，当用户坐姿超出在规范坐姿合理范围、用户处在疲劳状态的时候，接收中央处理单元的控制指令，进行语音提醒；
所述中央处理单元，用于接收距离信息、疲劳信息进行处理，根据处理结果控制报警单元进行语音提醒，并接收温度信息，根据温度处理结果控制升降温单元内的通风结构、加热垫的工作或者停止工作，
所述激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元的信号输出端分别与中央处理单元的信号输入相连接，所述中央处理单元的温度控制信号输出端与升降温单元控制信号输入端相连接，所述中央处理单元的报警信号输出端与报警单元相连接。
前述的一种智能座椅控制系统，所述面部识别子单元根据肤色具有类聚性的特性检测人脸，确认用户正在使用或者没有使用座椅；
所述嘴唇检测子单元，根据唇色聚类性检测嘴唇以去除黑色背景和头发的干扰，确定嘴唇范围，检测划定的嘴唇范围左、右两边是否有黑色像素，以排除嘴角是否包括其中，确定嘴部状态以判断用户是否打哈欠，若漏检，则增大划定嘴唇的方框，划定的嘴唇范围中用积分投影确定嘴唇边界，进一步确定嘴部状态以判断用户是否打哈欠，从而确定用户的疲劳状态；
所述人眼定位及眼睛开合度检测子单元，根据人脸的灰度特征定位人眼，在人脸灰度图像中提取五官边缘，得到二值化图，然后对二值化图中连通区域进行判断，并利用先验知识构建人眼区域规则集，结合重心模板寻找眼睛对，进一步通过该眼睛对的开合状态，确定用户的疲劳状态。
前述的一种智能座椅控制系统，所述升降温单元，包括温度传感器、通风结构和加热垫，所述温度传感器为两组，分别安装在座椅的座椅坐垫和座椅靠背上，
所述通风结构为两组通风风扇，分别安装在座椅的座椅坐垫和座椅靠背上，所述加热垫为两组，分别安装在对应位置出的通风风扇表面，利用风扇将空气吸入后导入座椅的通风层，气流再从通风层表面向上经过加热垫流向座椅，使用户在散去热量使加热垫控制在人体温度，实现降温功能；
所述加热垫内设置加热电阻丝，通过控制加热电阻丝通电使加热垫控制在人体温度，实现升温功能。
前述的一种智能座椅控制系统，所述激光测距单元，包括激光发射器、角反射器、接收器、综合频率器、混频鉴相器和计数显示器。
前述的一种智能座椅控制系统，应用在学习或者办公区域。
一种智能座椅控制系统的控制方法，包括以下步骤，
步骤(A)，将用户的正确坐姿量化并输出到中央控制单元，该用户的正确坐姿量化规定在胸口和头部离激光测距单元距离一定范围内为坐姿正确；
步骤(B)，将用户疲劳状态量化并输出到中央控制单元，设置用户疲劳状态的报警阈值；
步骤(C)，构建座椅运行过程中的坐姿检测策略、疲劳检测策略和升降温控制策略；
步骤(D)，用户坐到座椅上后激光测距单元、疲劳检测单元、升降温单元均开启，且座椅同时运行坐姿检测策略、疲劳检测策略和升降温控制策略，实现用户在座椅上的体验。
前述的智能座椅控制系统的控制方法，所述坐姿检测策略为通过激光测距单元实时测试用户的坐姿，并将测试的距离信息发送给中央控制单元，若用户的坐姿不在规范坐姿合理范围内，通过语音提示，实现对用户的坐姿提醒，直到用户的坐姿调整到规范坐姿合理范围内为止；
所述疲劳检测策略为用户坐到座椅上后微表情的疲劳检测单元开启，通过面部识别子单元根据肤色具有类聚性的特性检测人脸，确认用户正在使用或者没有使用座椅，并对人脸进行检测，从人脸区域中得到肤色相似度图，判断人脸是肤色还是非肤色状态，若为肤色状态，继续进行人脸检测；若为非肤色状态，则通过嘴唇检测子单元、人眼定位及眼睛开合度检测子单元，对唇部特征和眼部特征检测，得到用户的疲劳状态信息，并将疲劳状态信息发送给中央控制单元，中央控制单元根据疲劳状态信息与用户疲劳状态的报警阈值进行对比，当超过用户疲劳状态的报警阈值时，通过语音提示用户进行休息；
所述升降温控制策略，根据温度传感器的实时反馈，中央控制单元通过控制通风风扇或者加热电阻丝的供电，散去臀部、背部的汗液，使加热垫保持在人体温度，实现座椅的升降温控制。
前述的智能座椅控制系统的控制方法，通过激光测距单元实时测试用户的坐姿是采用相位式激光测距方法实现的。
前述的智能座椅控制系统的控制方法，步骤(A)，该用户的正确坐姿量化规定在胸口和头部离激光测距单元距离一定范围内为坐姿正确，具体为胸口距离安装在桌子前边沿激光测距单元的距离在10cm±3cm之间，头部距离安装在桌子学习或者办公区域正上方且与头部水平位置出的激光测距单元的距离在45cm±5cm之间。
前述的智能座椅控制系统的控制方法，所述用户疲劳状态的报警阈值包括嘴唇打哈欠阈值、眼睛闭合阈值和眼睛闭合时间阈值，
所述嘴唇打哈欠阈值为1min内测得嘴唇打哈欠帧数与嘴唇总帧数比值超过10％；
所述眼睛闭合阈值为当采样时间为10s，用户每次闭眼过程中瞳孔被遮挡面积超过80％的时间t与采样时间10s比值超过40％；
所述眼睛闭合时间阈值为用于眼睛持续闭合超过2s。
本发明的有益效果是：本发明的智能座椅控制系统及方法，解决了用户因坐姿不正确导致的驼背、近视等问题，带有先进的疲劳检测功能可以实时监测用户的生理状态，一旦出现疲倦的状态，就会智能提醒用户进入休息状态，同时还有智能升降温功能，可以保证用户处于人体最适温度下专心的学习或者办公，适用于在学习或者办公区域使用，构造新颖，控制巧妙，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的智能座椅控制系统的系统框图；
图2是本发明的加热垫和通风风扇的位置示意图；
图3是本发明的激光测距单元的测试原理图；
图4是本发明的激光测距单元测距调制波的展开图；
图5是本发明的激光测距单元的安装位置示意图；
图6是本发明的微表情的疲劳检测单元的安装位置示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明的智能座椅控制系统，包括激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元、报警单元和中央处理单元，
所述激光测距单元，用于根据固定频率的高频正弦信号，连续调制激光源的发光强度并与测定调制激光往返一次所产生的相位延迟，通过相位延迟计算测量的距离信息，并将距离信息发送给中央处理单元，识别用户的坐姿是否在规范坐姿合理范围内；
所述微表情的疲劳检测单元，用于使用高速相机配合面部识别子单元、嘴唇检测子单元、人眼定位及眼睛开合度检测子单元输出疲劳信息，并将疲劳信息发送给中央处理单元，判断用户是否处在疲劳状态；
所述升降温单元，用于采集座椅的当前温度信息，并将温度信息发送给中央处理单元，并接收中央处理单元的控制信号控制升降温单元工作或者停止工作，实现座椅的升降温控制；
所述报警单元，当用户坐姿超出在规范坐姿合理范围、用户处在疲劳状态的时候，接收中央处理单元的控制指令，进行语音提醒；
所述中央处理单元，用于接收距离信息、疲劳信息进行处理，根据处理结果控制报警单元进行语音提醒，并接收温度信息，根据温度处理结果控制升降温单元内的通风结构、加热垫的工作或者停止工作，
所述激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元的信号输出端分别与中央处理单元的信号输入相连接，所述中央处理单元的温度控制信号输出端与升降温单元控制信号输入端相连接，所述中央处理单元的报警信号输出端与报警单元相连接。
所述面部识别子单元根据肤色具有类聚性的特性检测人脸，确认用户正在使用或者没有使用座椅；
所述嘴唇检测子单元，根据唇色聚类性检测嘴唇以去除黑色背景和头发的干扰，确定嘴唇范围，检测划定的嘴唇范围左、右两边是否有黑色像素，以排除嘴角是否包括其中，确定嘴部状态以判断用户是否打哈欠，若漏检，则增大划定嘴唇的方框，划定的嘴唇范围中用积分投影确定嘴唇边界，进一步确定嘴部状态以判断用户是否打哈欠，从而确定用户的疲劳状态；
所述人眼定位及眼睛开合度检测子单元，根据人脸的灰度特征定位人眼，在人脸灰度图像中提取五官边缘，得到二值化图，然后对二值化图中连通区域进行判断，并利用先验知识构建人眼区域规则集，结合重心模板寻找眼睛对，进一步通过该眼睛对的开合状态，确定用户的疲劳状态。
如图2所示，所述升降温单元，包括温度传感器、通风结构和加热垫，所述温度传感器为两组，分别安装在座椅的座椅坐垫和座椅靠背上，
所述通风结构为两组通风风扇1，分别安装在座椅的座椅坐垫和座椅靠背上，所述加热垫2为两组，分别安装在对应位置出的通风风扇表面，利用风扇1将空气吸入后导入座椅的通风层，气流再从通风层表面向上经过加热垫流向座椅，使用户在散去热量使加热垫控制在人体温度，实现降温功能；
所述加热垫2内设置加热电阻丝，通过控制加热电阻丝通电使加热垫控制在人体温度，实现升温功能。
如图3所示，所述激光测距单元，包括激光发射器、角反射器、接收器、综合频率器、混频鉴相器和计数显示器，角反射器是一种三个反射面互成90°的光学棱镜，90°角要求误差小于±2°，它可以把发射来的光线按原方向反射回去，即一个入射光射入后，不论入射角度如何，经反射器棱镜反射后的光线与入射光线平行，相位激光测距技术就是利用发射的调制光和被目标反射的接收光之间光波的相位差所包含的距离信息来实现对被测目标距离量的粗粮。由于采用调制和差频测相技术，具有测量精度高的优点，广泛应用于有合作目标的精密测距场合。具体原理：光以速度c在大气中传播，在A、B两点间往返一次所需时间与距离的关系可表示为
其中，D为待测两点A、B间的直线距离，c为光在大气中传播的速度，t为光往返一次所需时间，由(1)可知，距离测量实质是对光在AB间传播时间的测量，设频率为f的调制波，在待测距离AB上往返的时间为t2D，其相移为图4为其波形展开图，
设在起始时刻t1发射的调制光光强为
I1＝Asin(ωt1+φ0) (2)
接收时刻调制光的强度为
I1＝Asin(ωt1+ωt2Dφ0) (3)
则接收与发射时刻的相位差为
时间差为
将式(1.5)代入式(1.1)可得
其中，λ＝c/f，N为整波数，ΔN为不足整波数的尾数。由(6)可见，相位法测距酷似钢尺量距，尺长为Ls，N为整尺长，ΔN为不足整尺的零数，故λ/2(即LS)称为测尺长度，上述就介绍通过激光测距单元实时测试用户的坐姿是采用相位式激光测距方法实现的过程。
本发明的智能座椅控制系统，应用在学习或者办公区域，尤其适用于儿童和青少年的使用。
根据本发明的智能座椅控制系统的控制方法，包括以下步骤，
步骤(A)，将用户的正确坐姿量化并输出到中央控制单元，该用户的正确坐姿量化规定在胸口和头部离激光测距单元距离一定范围内为坐姿正确，该用户的正确坐姿量化规定在胸口和头部离激光测距单元距离一定范围内为坐姿正确，具体为胸口距离安装在桌子前边沿激光测距单元的距离在10cm±3cm之间，头部距离安装在桌子学习或者办公区域正上方且与头部水平位置出的激光测距单元的距离在45cm±5cm之间，如图5所示激光测距单元安装位置的示意图；
步骤(B)，将用户疲劳状态量化并输出到中央控制单元，设置用户疲劳状态的报警阈值，如图6所示，疲劳检测单元的安装位置示意图，用户疲劳状态的报警阈值包括嘴唇打哈欠阈值、眼睛闭合阈值和眼睛闭合时间阈值，
所述嘴唇打哈欠阈值为1min内测得嘴唇打哈欠帧数与嘴唇总帧数比值超过10％；
所述眼睛闭合阈值为当采样时间为10s，用户每次闭眼过程中瞳孔被遮挡面积超过80％的时间t与采样时间10s比值超过40％；
所述眼睛闭合时间阈值为用于眼睛持续闭合超过2s；
步骤(C)，构建座椅运行过程中的坐姿检测策略、疲劳检测策略和升降温控制策略；
步骤(D)，用户坐到座椅上后激光测距单元、疲劳检测单元、升降温单元均开启，且座椅同时运行坐姿检测策略、疲劳检测策略和升降温控制策略，实现用户在座椅上的体验。
其中，所述坐姿检测策略为通过激光测距单元实时测试用户的坐姿，并将测试的距离信息发送给中央控制单元，若用户的坐姿不在规范坐姿合理范围内，通过语音提示，实现对用户的坐姿提醒，直到用户的坐姿调整到规范坐姿合理范围内为止；
所述疲劳检测策略为用户坐到座椅上后微表情的疲劳检测单元开启，通过面部识别子单元根据肤色具有类聚性的特性检测人脸，确认用户正在使用或者没有使用座椅，并对人脸进行检测，从人脸区域中得到肤色相似度图，判断人脸是肤色还是非肤色状态，若为肤色状态，继续进行人脸检测；若为非肤色状态，则通过嘴唇检测子单元、人眼定位及眼睛开合度检测子单元，对唇部特征和眼部特征检测，得到用户的疲劳状态信息，并将疲劳状态信息发送给中央控制单元，中央控制单元根据疲劳状态信息与用户疲劳状态的报警阈值进行对比，当超过用户疲劳状态的报警阈值时，通过语音提示用户进行休息；
所述升降温控制策略，根据温度传感器的实时反馈，中央控制单元通过控制通风风扇或者加热电阻丝的供电，散去臀部、背部的汗液，使加热垫保持在人体温度，实现座椅的升降温控制。
下面介绍一下本发明的智能座椅控制系统的控制方法，所采用各项技术的工作原理：
面部识别是研究发现人的肤色具有类聚性，利用这个特性检测人脸，很容易将背景分离出去。首先通过统计方法确定肤色的具体范围，判别图像中每一点的像素值是否在该范围之内，若在就是肤色，否则就是非肤色。在除去亮度的二维色度平面上，肤色的区域分布比较集中，这与高斯分布有些相似，因此可以用二维高斯分布来表达肤色分布。
计算图像中每个点为肤色的概率，从而得到这个图像的一个肤色概率图，这样就可以看出有哪些肤色点，这就是高斯模型检测肤色，二维高斯型函数：
P(Cr，Cb)＝exp[-0.5(x-m)TC-1(x-m)]
(7)
其中：Cr和Cb表示色调与饱和度，Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异，而Cb反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之间的差异，此即所谓的色差信号；x为样本像素在YCbCr空间的值x＝[Cb，Cr]T，M为肤色在YCbCr空间的样本均值M＝E(x)，C为肤色相似度模型的协方差矩阵C＝E((x-M)(x-M)T)，P(Cb，Cr)是点(Cb，Cr)为肤色点的概率。
将图像个点的色度代入高斯函数，求得各个P(Cb，Cr)值，然后进行归一化处理，即将Pi(Cb，Cr)/max(Pi(Cb，Cr))，用这个商作为该点的相似度值。为了查看相似度图像，可以将[0，1]转化为[0，255]，做法是将归一化相似度乘以255，即(Pi(Cb，Cr)/max(Pi(Cb，Cr))*255，从这个图中可以直观地看到图像中点为肤色点的概率大小。高斯模型比区域模型能更好地表现肤色分布，相对而言，他的肤色检测正确率也较高。对人脸的相似度进行二值化分割，讲人脸区域和背景分离。利用形态学运算，以去除噪声，修补图像内部的断裂和空洞，最后利用人脸特征先验知识得到人脸区域。
所述嘴唇检测是先用唇色聚类性检测嘴唇以去除黑色背景和头发的干扰，大致确定嘴唇范围，然后检测划定的嘴唇范围左、右两边是否有黑色像素，以排除嘴角没有包括其中。若漏检，则增大划定嘴唇的方框，划定的嘴唇范围中用积分投影确定嘴唇边界，从而确定嘴部状态以判断用户是否打哈欠。
由实验得知，人打哈欠嘴部边框的高度大于宽的1/2。虽然有时候人说话时嘴也会张开很大，但是持续时间很短。如果测得嘴部边界框的高度持续大于宽度1/2的时间超过3s，说明儿童在打哈欠。打哈欠的原因是很多的，偶尔打哈欠与疲劳关系不大，但是如果频繁打哈欠就可以说明儿童疲劳。实验结果显示，如果1min内测得打哈欠帧数与总帧数比值超过10％，说明人打哈欠频繁，应该报警提醒儿童。
所述人眼定位及眼睛开合度是利用人脸的灰度特征定位人眼，首先在人脸灰度图像中提取五官边缘，得到二值化图。然后对图中连通区域进行判断，并利用先验知识构建人眼区域规则集，结合重心模板寻找眼睛对，
一般重心坐标公式为：
由于是在二值化后的图中计算重心点，所处理的像素都是黑白的，在公式中完全可以把f(x，y)省略，所以重心点坐标公式简化为：
公式(7)、公式(8)和公式(9)均为本领域技术人员的现有技术，把重心坐标作为种子点进行眼睛的区域生长，将种子点八邻域内点的灰度值与种子店灰度值差小于标准值的像素点，视为与种子点性质相似的点，并成为新的种子点，继续区域生长，直到所有种子点八邻域内没有一个符合标准的像素点，则停止生长。儿童(可适用于所有用户)疲劳是会闭眼睛，实验证明眼睛瞳孔被眼皮遮挡超过80％与疲劳相关性最大。连续采样10s，并求出这段时间内儿童每次闭眼过程中瞳孔被遮挡面积超过80％的时间t.若t与10s比值超过40％，可以判断为儿童疲劳。有时候疲劳时会长时间闭眼睛，因此，若测得儿童眼睛持续闭合超过2s，也判断儿童在疲劳状态。
所述疲劳检测系统的人脸识别应用是基于SIFT特征点的图像匹配算法。算法的主要思想是在尺度空间寻找极值点而不是平面上的极值点，因此需要过滤掉平面上的极值点，找出稳定的特征点。最后在每个稳定的特征点周围提取图像的局部特性，形成局部描述并将其应用在以后的匹配中。一幅图像包括目标物体、背景还有噪声，要想从多值的数字图像中直接提取出目标物体，最常用的方法就是设定一个阈值T，用T将图像的数据成2部分：大于T的像素群和小于T的像素群。这是研究灰度变换的最特殊的方法，称为图像的二值化。简言之，就是将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的只有黑和白的视觉效果，二值化后的基本算法步骤如下：
利用opencv中的算法确定出眼部和嘴部的矩形框范围。
获取A，B，C点坐标分别为A(x1，y1)，B(x2，y2)，C(x3，y3)；即可求出包含眼球的矩形框区域的长AC＝x3-x1，宽AB＝y2-y1。
根据AC/AB的值大小确定眼睛的睁闭。(比值越大，眼睛闭眼的概率越大)
同时，遍历包含眼球的矩形框内的点并累计黑点的个数，黑色像素的个数也是睁眼闭眼的1个重要参考指数。睁眼时，矩形框内的黑点个数明显要多于闭眼时；而且，2种状态下黑点的分布存在很大区别。类似的方法也可以对嘴的张合进行检测。
综上所述，本发明的智能座椅控制系统及方法，解决了用户因坐姿不正确导致的驼背、近视等问题，带有先进的疲劳检测功能可以实时监测用户的生理状态，一旦出现疲倦的状态，就会智能提醒用户进入休息状态，同时还有智能升降温功能，可以保证用户处于人体最适温度下专心的学习或者办公，适用于在学习或者办公区域使用，构造新颖，控制巧妙，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种智能座椅控制系统，其特征在于：包括激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元、报警单元和中央处理单元，
所述激光测距单元，用于根据固定频率的高频正弦信号，连续调制激光源的发光强度并与测定调制激光往返一次所产生的相位延迟，通过相位延迟计算测量的距离信息，并将距离信息发送给中央处理单元，识别用户的坐姿是否在规范坐姿合理范围内；
所述微表情的疲劳检测单元，用于使用高速相机配合面部识别子单元、嘴唇检测子单元、人眼定位及眼睛开合度检测子单元输出疲劳信息，并将疲劳信息发送给中央处理单元，判断用户是否处在疲劳状态；
所述升降温单元，用于采集座椅的当前温度信息，并将温度信息发送给中央处理单元，并接收中央处理单元的控制信号控制升降温单元工作或者停止工作，实现座椅的升降温控制；
所述报警单元，当用户坐姿超出在规范坐姿合理范围、用户处在疲劳状态的时候，接收中央处理单元的控制指令，进行语音提醒；
所述中央处理单元，用于接收距离信息、疲劳信息进行处理，根据处理结果控制报警单元进行语音提醒，并接收温度信息，根据温度处理结果控制升降温单元内的通风结构、加热垫的工作或者停止工作，
所述激光测距单元、微表情的疲劳检测单元、升降温单元的信号输出端分别与中央处理单元的信号输入相连接，所述中央处理单元的温度控制信号输出端与升降温单元控制信号输入端相连接，所述中央处理单元的报警信号输出端与报警单元相连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能座椅控制系统，其特征在于：所述面部识别子单元根据肤色具有类聚性的特性检测人脸，确认用户正在使用或者没有使用座椅；
所述嘴唇检测子单元，根据唇色聚类性检测嘴唇以去除黑色背景和头发的干扰，确定嘴唇范围，检测划定的嘴唇范围左、右两边是否有黑色像素，以排除嘴角是否包括其中，确定嘴部状态以判断用户是否打哈欠，若漏检，则增大划定嘴唇的方框，划定的嘴唇范围中用积分投影确定嘴唇边界，进一步确定嘴部状态以判断用户是否打哈欠，从而确定用户的疲劳状态；
所述人眼定位及眼睛开合度检测子单元，根据人脸的灰度特征定位人眼，在人脸灰度图像中提取五官边缘，得到二值化图，然后对二值化图中连通区域进行判断，并利用先验知识构建人眼区域规则集，结合重心模板寻找眼睛对，进一步通过该眼睛对的开合状态，确定用户的疲劳状态。
3.根据权利要求1所述的一种智能座椅控制系统，其特征在于：所述升降温单元，包括温度传感器、通风结构和加热垫，所述温度传感器为两组，分别安装在座椅的座椅坐垫和座椅靠背上，
所述通风结构为两组通风风扇，分别安装在座椅的座椅坐垫和座椅靠背上，所述加热垫为两组，分别安装在对应位置出的通风风扇表面，利用风扇将空气吸入后导入座椅的通风层，气流再从通风层表面向上经过加热垫流向座椅，使用户在散去热量使加热垫控制在人体温度，实现降温功能；
所述加热垫内设置加热电阻丝，通过控制加热电阻丝通电使加热垫控制在人体温度，实现升温功能。
4.根据权利要求1所述的一种智能座椅控制系统，其特征在于：所述激光测距单元，包括激光发射器、角反射器、接收器、综合频率器、混频鉴相器和计数显示器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种智能座椅控制系统，其特征在于：应用在学习或者办公区域。
6.一种智能座椅控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤（A），将用户的正确坐姿量化并输出到中央控制单元，该用户的正确坐姿量化规定在胸口和头部离激光测距单元距离一定范围内为坐姿正确；
步骤（B），将用户疲劳状态量化并输出到中央控制单元，设置用户疲劳状态的报警阈值；
步骤（C），构建座椅运行过程中的坐姿检测策略、疲劳检测策略和升降温控制策略；
步骤（D），用户坐到座椅上后激光测距单元、疲劳检测单元、升降温单元均开启，且座椅同时运行坐姿检测策略、疲劳检测策略和升降温控制策略，实现用户在座椅上的体验。
7.根据权利要求6所述的智能座椅控制系统的控制方法，其特征在于：所述坐姿检测策略为通过激光测距单元实时测试用户的坐姿，并将测试的距离信息发送给中央控制单元，若用户的坐姿不在规范坐姿合理范围内，通过语音提示，实现对用户的坐姿提醒，直到用户的坐姿调整到规范坐姿合理范围内为止；
所述疲劳检测策略为用户坐到座椅上后微表情的疲劳检测单元开启，通过面部识别子单元根据肤色具有类聚性的特性检测人脸，确认用户正在使用或者没有使用座椅，并对人脸进行检测，从人脸区域中得到肤色相似度图，判断人脸是肤色还是非肤色状态，若为肤色状态，继续进行人脸检测；若为非肤色状态，则通过嘴唇检测子单元、人眼定位及眼睛开合度检测子单元，对唇部特征和眼部特征检测，得到用户的疲劳状态信息，并将疲劳状态信息发送给中央控制单元，中央控制单元根据疲劳状态信息与用户疲劳状态的报警阈值进行对比，当超过用户疲劳状态的报警阈值时，通过语音提示用户进行休息；
所述升降温控制策略，根据温度传感器的实时反馈，中央控制单元通过控制通风风扇或者加热电阻丝的供电，散去臀部、背部的汗液，使加热垫保持在人体温度，实现座椅的升降温控制。
8.根据权利要求7所述的智能座椅控制系统的控制方法，其特征在于：通过激光测距单元实时测试用户的坐姿是采用相位式激光测距方法实现的。
9.根据权利要求7所述的智能座椅控制系统的控制方法，其特征在于：步骤（A），该用户的正确坐姿量化规定在胸口和头部离激光测距单元距离一定范围内为坐姿正确，具体为胸口距离安装在桌子前边沿激光测距单元的距离在10cm±3cm之间，头部距离安装在桌子学习或者办公区域正上方且与头部水平位置出的激光测距单元的距离在45cm±5cm之间。
10.根据权利要求7所述的智能座椅控制系统的控制方法，其特征在于：所述用户疲劳状态的报警阈值包括嘴唇打哈欠阈值、眼睛闭合阈值和眼睛闭合时间阈值，
所述嘴唇打哈欠阈值为1min内测得嘴唇打哈欠帧数与嘴唇总帧数比值超过10%；
所述眼睛闭合阈值为当采样时间为10s，用户每次闭眼过程中瞳孔被遮挡面积超过80%的时间t与采样时间10s比值超过40%；
所述眼睛闭合时间阈值为用于眼睛持续闭合超过2s。
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