CN112220212B - 基于人脸识别的桌/椅调节系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于人脸识别的桌/椅调节系统及方法，通过扫描入座者的人脸识别入座者的身份；根据入座者的身份查找与入座者身份对应的最优桌/椅参数；控制桌/椅调节组件将桌/椅的参数调节至最优桌/椅参数，相比现有技术，能针对不同用户自动调节桌/椅的参数，从而满足不同学生的不同需求。

Description

基于人脸识别的桌/椅调节系统及方法

技术领域

本发明涉及智能桌椅控制技术领域，尤其涉及基于人脸识别的桌/椅调节系统及方法。

背景技术

随着人工智能技术不断深入，学校对学生课桌的需求不断升级，传统的课桌不能满足以下2点需求：（1）不同学生身高不同，在例行调整座位时，由于身高不同，所需要的课桌高度也不相同，目前大多数的课桌无法调节，即使可以调节也只能手工调节，费时费力；（2）学生的坐姿很重要，老师家长经常强调，但仅仅是强调，不能实时监督，目前的大多数课桌不具备坐姿不端正提示的功能，这无法满足智能化时代智能矫正坐姿的需求。

因此，现有课桌椅不能满足现有的不同学生的不同需求已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了基于人脸识别的桌/椅调节系统及方法，用于解决现有课桌椅不能满足现有的不同学生的不同需求的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于人脸识别的桌/椅调节系统，包括：控制器、人脸识别组件以及桌/椅调节组件；所述桌/椅调节组件与所述人脸识别组件均与所述控制器连接；

所述人脸识别组件用于通过扫描入座者的人脸识别入座者的身份，并将入座者的身份发送给所述控制器；

所述控制器用于接收并根据入座者的身份查找与所述入座者身份对应的最优桌/椅参数，并控制所述桌/椅调节组件将所述桌/椅的参数调节至最优桌/椅参数。

优选的，还包括录入模块，所述录入模块用于供用户录入自身的人脸以及设定的最优桌/椅参数，并将用户的人脸以及设定最优桌/椅参数发送给所述控制器。

优选的，所述人脸识别组件包括自动对焦摄像头以及与自动对焦摄像头连接图形处理模块，所述图形处理模块与所述控制器连接，所述控制器用于将用户的人脸发送给所述图形处理模块中存储；所述自动对焦摄像头设置在入座者的桌面上，用于采集入座者的人脸特征，并将入座者的人脸特征发送给所述图形处理模块，所述图像处理模块用于将入座者的人脸特征与用户的人脸进行比对，识别出入座者的身份，并将入座者的身份发送给所述控制器。

优选的，所述最优桌/椅参数为所述桌/椅的高度；所述桌/椅调节组件为设置在所述桌/椅的桌/椅腿上的电动伸缩件，所述电动伸缩件用于调节所述桌/椅的高度。

优选的，还包括人体坐姿识别组件和报警组件，所述人体坐姿识别组件、报警组件均与所述控制器连接，所述坐姿识别组件用于采集入座者的上半身图像，并从所述上半身图像提取人体坐姿骨架，并将所述人体坐姿骨架与标准的坐姿骨架进行比较，判断所述坐姿是否正确，当判断不正确时发送报警信号给所述控制器，所述控制器用于接收并根据所述报警信号控制所述报警组件报警。

优选的，所述坐姿识别组件包括：

检测模块，用于采集并检测入座者的上半身图像；

提取模块，用于从所述入座者的上半身图像提取坐姿骨架关键点，其中关键点包括：左肩关节点、右肩关节点、左锁骨关节点、右锁骨关节点以及多个等距、且位于不同垂向位置的脊柱关节点；并根据所述左肩关节点、右肩关节点、左锁骨关节点、右锁骨关节点构建肩部骨骼线；

比较模块，用于计算所述肩部骨骼线与水平线的夹角θ，并将所述夹角θ与预设的正常阈值进行比较，当所述夹角θ不在正常夹角范围内，则判断坐姿不正确；还用于分别计算所述多个不同垂向位置的脊柱关节点与标准脊柱骨骼线之间的距离，当存在任意一脊柱关节点与标准脊柱骨骼线之间的距离不在正常距离范围内，则判断坐姿不正确。

优选的，还包括人体参数获取组件，所述人体参数获取组件与所述控制器连接，所述人体参数获取组件用于获取入座者的人体参数，并将所述人体参数发送给所述控制器；

所述控制器用于接收并根据所述人体参数确定所述入座者的最优坐姿，根据所述最优坐姿确定最优桌/椅参数。

一种基于人脸识别的桌/椅调节方法，包括以下步骤：

扫描入座者的人脸识别入座者的身份；

根据入座者的身份查找与所述入座者身份对应的最优桌/椅参数；

控制所述桌/椅调节组件将所述桌/椅的参数调节至最优桌/椅参数。

优选的，还包括以下步骤：

采集并检测入座者的上半身图像；

从所述入座者的上半身图像提取坐姿骨架关键点，其中关键点包括：左肩关节点、右肩关节点、左锁骨关节点、右锁骨关节点以及多个等距、且位于不同垂向位置的脊柱关节点；并根据所述左肩关节点、右肩关节点、左锁骨关节点、右锁骨关节点构建肩部骨骼线；

计算所述肩部骨骼线与水平线的夹角θ，并将所述夹角θ与预设的正常阈值进行比较，当所述夹角θ不在正常夹角范围内，则判断坐姿不正确；

计算所述多个不同垂向位置的脊柱关节点与标准脊柱骨骼线之间的距离，当存在任意一脊柱关节点与标准脊柱骨骼线之间的距离不在正常距离范围内，则判断坐姿不正确；

当判断所述坐姿不正确时，控制报警组件报警。

优选的，所述最优桌/椅参数通过以下步骤获取得到：

获取入座者的人体参数，根据所述人体参数确定所述入座者的最优坐姿，根据所述最优坐姿确定最优桌/椅参数。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明中的基于人脸识别的桌/椅调节系统及方法，通过扫描入座者的人脸识别入座者的身份；根据入座者的身份查找与入座者身份对应的最优桌/椅参数；控制桌/椅调节组件将桌/椅的参数调节至最优桌/椅参数，相比现有技术，能针对不同用户自动调节桌/椅的参数，从而满足不同学生的不同需求。

2、在优选方案中，本发明还能检测入座者的实时坐姿参数；将实时坐姿参数与入座者对应的正常参数区间进行比较，当坐姿参数不在正常参数区间内时，则控制报警组件报警，从而自动提醒坐姿不正确的用户，督促用户改正不正确的坐姿。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的一种基于人脸识别的桌/椅调节系统的结构简图；

图2是本发明优选实施例中的一种基于人脸识别的桌/椅调节系统的结构简图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例一：

如图1所示，本实施中公开了一种基于人脸识别的桌椅调节系统，包括：控制器、人脸识别组件以及桌椅调节组件；桌椅调节组件和人脸识别组件均与控制器连接；

人脸识别组件用于通过扫描入座者的人脸识别入座者的身份，并将入座者的身份发送给控制器；

控制器用于接收并根据入座者的身份查找与入座者身份对应的最优桌椅参数，并控制桌椅调节组件将桌椅的参数调节至最优桌椅参数。

在本实施例中，还公开了一种基于人脸识别的桌椅调节方法，包括以下步骤：

扫描入座者的人脸识别入座者的身份；

根据入座者的身份查找与入座者身份对应的最优桌椅参数；

控制桌椅调节组件将桌椅的参数调节至最优桌椅参数。

本发明中的基于人脸识别的桌椅调节系统及方法，通过扫描入座者的人脸识别入座者的身份；根据入座者的身份查找与入座者身份对应的最优桌椅参数；控制桌椅调节组件将桌椅的参数调节至最优桌椅参数，相比现有技术，能针对不同用户自动调节桌椅的参数，从而满足不同学生的不同需求。

实施例二：

在本实施例中，公开了一种基于人脸识别的桌椅调节系统，包括：控制器、人脸识别组件、桌椅调节组件、录入组件、存储组件、人体坐姿识别组件和报警组件；人脸识别组件、桌椅调节组件、录入组件、人体坐姿识别组件和报警组件均与控制器连接；

具体的，所述录入组件可以为移动终端或PC端，所述录入组件用于供用户录入自身的人脸、姓名、学号、身高等基本信息以及设定或计算出的最优桌椅参数，并将用户的人脸以及设定最优桌椅参数发送给控制器；

在优选方案中，设定的最优桌椅参数包括桌子的最优高度以及椅子的最优高度，所述录入组件中还包括最优参数获取模块，所述最优参数获取模块包括基本参数识别模块和计算模块，所述基本参数识别模块用于拍摄所述入座者的全身照片，并从全身照片中识别并提取所述用户的身高、小腿长度以及颈部到腰部的上半身长度，所述计算模块用于根据所述用户的小腿长度确定所述椅子的最优高度，并根据椅子的高度以及肩膀到腰部的上半身长度确定桌子的最优高度，并将所述最优桌椅参数发送给控制器。

其中，根据所述用户的小腿长度确定所述椅子的最优高度通过椅子优选高度模型获取得到，所述椅子优选高度模型通过获取到的，不同正确坐姿时的小腿长度参数以及对应的椅子参数拟合而成，同理，所述桌子的最优高度通过桌子优选高度模型得到，桌子优选高度模型通过获取到的不同的椅子参数、上本身长度以及桌子高度拟合而成。

在本实施例中，基本参数识别模块为训练好的神经网络模型，所述模型以标注过脚踝关节点的坐标，膝盖关节点的坐标、小腿长度、腰部关节点的坐标、颈部关节点的坐标以及颈部到腰部的上半身长度的各种不同站姿的人体站姿图像为训练样本，以人体站姿图像为输入量，以小腿长度和上半身长度为输出量。

具体的，所述人脸识别组件包括自动对焦摄像头以及与自动对焦摄像头连接图形处理模块，图形处理模块与控制器连接；所述控制器接收基本信息以及设定的最优桌椅参数，并将用户的人脸发送给图形处理模块中存储；自动对焦摄像头设置在入座者的桌面上，用于采集入座者的人脸特征，并将入座者的人脸特征发送给图形处理模块的人脸特征库内，图像处理模块用于将入座者的人脸特征与用户的人脸进行比对，识别出入座者的身份，并将入座者的身份发送给控制器。

控制器还用于接收并根据入座者的身份查找与入座者身份对应的最优桌椅参数，并控制桌椅调节组件将桌椅的参数调节至最优桌椅参数。

具体的，桌椅调节组件包括设置在桌腿上的第一电动伸缩件和设置在椅腿上的第二电动伸缩件，所述第一电动伸缩件和第二电动伸缩件均与所述控制器连接。

具体的，坐姿识别组件用于采集入座者的上半身图像，并从所述上半身图像提取人体坐姿骨架，并将所述人体坐姿骨架与标准的坐姿骨架进行比较，判断所述坐姿是否正确，当判断不正确时发送报警信号给所述控制器，所述控制器用于接收并根据所述报警信号控制所述报警组件报警。

具体的，所述坐姿识别组件包括：

检测模块，用于采集并检测入座者的上半身图像；其中，检测模块包括自动对焦摄像头以及上半身图像识别模块，自动对焦摄像头用于追踪拍摄入座者的照片，所述上半身图像识别模块用于识别所述入座者的照片是否为上半身图像；

提取模块，用于从所述入座者的上半身图像提取坐姿骨架关键点，其中关键点包括：左肩关节点、右肩关节点、左锁骨关节点、右锁骨关节点以及多个等距、且位于不同垂向位置的脊柱关节点；并根据所述左肩关节点、右肩关节点、左锁骨关节点、右锁骨关节点构建肩部骨骼线；其中，多个等距、且位于不同垂向位置的脊柱关节点具体为沿脊柱由上至下均匀距离提取出4个脊柱关节点；在本实施例中，提取模块为训练好的神经网络模型，所述模型以标注过骨骼关键点的坐标的各种不同姿势的人体坐姿图像为训练样本，以人体坐姿图像为输入量，以骨骼关键点的坐标为输出量。

比较模块，用于计算所述肩部骨骼线与水平线的夹角θ，并将所述夹角θ与预设的正常阈值进行比较，当所述夹角θ不在正常夹角范围内，则判断坐姿不正确；还用于分别计算所述多个不同垂向位置的脊柱关节点与标准脊柱骨骼线之间的距离，当存在任意一脊柱关节点与标准脊柱骨骼线之间的距离不在正常距离范围内，则判断坐姿不正确。

此外，坐姿的判断步骤也可以如下：

若肩部骨骼线与标准的肩部骨骼线倾角大于预设值

，则直接判定为不正确坐 姿；

若肩部骨骼线与标准的肩部骨骼线倾角大于预设值在0和

之间，需要进一步判 断，计算脊柱骨骼线4个关键点中距离标准脊柱骨骼线最远的一个，设G点；

若G点距离标准脊柱骨骼线距离大于预设值L，则判定为坐姿不正确。

在优选方案中，如图2所示，坐姿识别组件和人脸识别组件可以集成在一起，共用摄像头和计算与存储模块。

本发明基于人脸识别的桌椅调节系统，具体工作流程如下：

（1）学生注册

S1：学生通过设置在PC端或移动终端的录入组件进行注册，填入姓名、学号、身高等基本信息，然后通过摄像头拍照后，记录用户的人脸，并将基本信息与用户的人脸发送给控制器，控制器再把用户的人脸发送至图形处理模块的人脸特征库中存储；

S2：学生将课桌高度调整至舒适位置后，点击保存，课桌的数据处理中心将保存课桌高度发送给控制器中保存。

（2）课桌自动调整

S1：新的学生落座后，通过人脸识别组件扫描自己人脸；

S2：人脸识别组件将人脸提取特征，并到自身已经存储的人脸特征库中进行检索；

S21：如果检索到已有人脸，将对应的课桌高度取出，传递给控制器，控制器调整课桌高度；

S22：如果检索不到人脸，提示未录入人脸，请进行人脸注册。

（3）坐姿纠正提醒

S1：学生落座后，人体坐姿识别组件扫描人体上半身；

S2：上半身图像数据进行实时处理，形成人体坐姿骨架；

S3：将所述人体坐姿骨架与标准的坐姿骨架进行比较：

S31：当所述人体坐姿骨架与标准的坐姿骨架不匹配，发送报警信号给所述控制器，所述控制器用于接收并根据所述报警信号控制报警模块发出坐姿不端正提醒；

S32：若没有在，继续执行S1；

在本实施例，还包括人体参数获取组件，人体参数获取组件与控制器连接，人体参数获取组件用于获取入座者的人体参数，并将人体参数发送给控制器；

控制器用于接收并根据人体参数确定入座者的最优坐姿，根据最优坐姿确定最优桌椅参数。

综上所述，本发明中的基于人脸识别的桌/椅调节系统及方法，通过扫描入座者的人脸识别入座者的身份；根据入座者的身份查找与入座者身份对应的最优桌椅参数；控制桌椅调节组件将桌椅的参数调节至最优桌椅参数，相比现有技术，能针对不同用户自动调节桌椅的参数，从而满足不同学生的不同需求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于人脸识别的桌/椅调节系统，其特征在于，包括：控制器、人脸识别组件、坐姿识别组件以及桌/椅调节组件；所述桌/椅调节组件、所述人脸识别组件均与所述控制器连接；

所述人脸识别组件用于通过扫描入座者的人脸识别入座者的身份，并将入座者的身份发送给所述控制器；

所述控制器用于接收并根据入座者的身份查找与所述入座者身份对应的最优桌/椅参数，并控制所述桌/椅调节组件将所述桌/椅的参数调节至最优桌/椅参数；

所述坐姿识别组件用于采集入座者的上半身图像，并从所述上半身图像提取人体坐姿骨架，并将所述人体坐姿骨架与标准的坐姿骨架进行比较，判断所述坐姿是否正确；

所述坐姿识别组件包括：

检测模块，用于采集并检测入座者的上半身图像；

提取模块，用于从所述入座者的上半身图像提取坐姿骨架关键点，其中关键点包括：左肩关节点、右肩关节点、左锁骨关节点、右锁骨关节点以及多个等距、且位于不同垂向位置的脊柱关节点；并根据所述左肩关节点、右肩关节点、左锁骨关节点、右锁骨关节点构建肩部骨骼线；

比较模块，用于计算所述肩部骨骼线与水平线的夹角θ，并将所述夹角θ与预设的正常阈值进行比较，当所述夹角θ不在正常夹角范围内，则判断坐姿不正确；还用于分别计算所述多个不同垂向位置的脊柱关节点与标准脊柱骨骼线之间的距离，当存在任意一脊柱关节点与标准脊柱骨骼线之间的距离不在正常距离范围内，则判断坐姿不正确。

2.根据权利要求1所述的基于人脸识别的桌/椅调节系统，其特征在于，还包括录入模块，所述录入模块用于供用户录入自身的人脸以及设定的最优桌/椅参数，并将用户的人脸以及设定最优桌/椅参数发送给所述控制器。

3.根据权利要求2所述的基于人脸识别的桌/椅调节系统，其特征在于，所述人脸识别组件包括自动对焦摄像头以及与自动对焦摄像头连接图形处理模块，所述图形处理模块与所述控制器连接，所述控制器用于将用户的人脸发送给所述图形处理模块中存储；所述自动对焦摄像头设置在入座者的桌面上，用于采集入座者的人脸特征，并将入座者的人脸特征发送给所述图形处理模块，所述图像处理模块用于将入座者的人脸特征与用户的人脸进行比对，识别出入座者的身份，并将入座者的身份发送给所述控制器。

4.根据权利要求3所述的基于人脸识别的桌/椅调节系统，其特征在于，所述最优桌/椅参数为所述桌/椅的高度；所述桌/椅调节组件为设置在所述桌/椅的桌/椅腿上的电动伸缩件，所述电动伸缩件用于调节所述桌/椅的高度。

5.根据权利要求1所述的基于人脸识别的桌/椅调节系统，其特征在于，还包括报警组件，所述报警组件、坐姿识别组件均与所述控制器连接，所述坐姿识别组件还用于当判断坐姿不正确时发送报警信号给所述控制器，所述控制器用于接收来自坐姿识别组件的报警信号，并根据所述报警信号控制所述报警组件报警。

6.根据权利要求1-5任意一项中所述的基于人脸识别的桌/椅调节系统，其特征在于，还包括人体参数获取组件，所述人体参数获取组件与所述控制器连接，所述人体参数获取组件用于获取入座者的人体参数，并将所述人体参数发送给所述控制器；

所述控制器用于接收并根据所述人体参数确定所述入座者的最优坐姿，根据所述最优坐姿确定最优桌/椅参数。

7.一种基于人脸识别的桌/椅调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

扫描入座者的人脸识别入座者的身份；

根据入座者的身份查找与所述入座者身份对应的最优桌/椅参数；

控制所述桌/椅调节组件将所述桌/椅的参数调节至最优桌/椅参数；

采集入座者的上半身图像，并从所述上半身图像提取人体坐姿骨架，并将所述人体坐姿骨架与标准的坐姿骨架进行比较，判断所述坐姿是否正确；

从所述上半身图像提取人体坐姿骨架，并将所述人体坐姿骨架与标准的坐姿骨架进行比较，还包括以下步骤：

从所述入座者的上半身图像提取坐姿骨架关键点，其中关键点包括：左肩关节点、右肩关节点、左锁骨关节点、右锁骨关节点以及多个等距、且位于不同垂向位置的脊柱关节点；并根据所述左肩关节点、右肩关节点、左锁骨关节点、右锁骨关节点构建肩部骨骼线；

计算所述肩部骨骼线与水平线的夹角θ，并将所述夹角θ与预设的正常阈值进行比较，当所述夹角θ不在正常夹角范围内，则判断坐姿不正确；

计算所述多个不同垂向位置的脊柱关节点与标准脊柱骨骼线之间的距离，当存在任意一脊柱关节点与标准脊柱骨骼线之间的距离不在正常距离范围内，则判断坐姿不正确；

当判断所述坐姿不正确时，控制报警组件报警。

8.根据权利要求7所述的基于人脸识别的桌/椅调节方法，其特征在于，所述最优桌/椅参数通过以下步骤获取得到：

获取入座者的人体参数，根据所述人体参数确定所述入座者的最优坐姿，根据所述最优坐姿确定最优桌/椅参数。

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