坐姿监测方法及装置、电子设备和可读存储介质

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别涉及一种坐姿监测方法及装置、电子设备和可读存储介质。

背景技术

儿童及青少年坐姿不良会导致视力、脊柱变形等问题，从小培养良好坐姿影响一生，我国儿童脊柱侧弯症的发病概率高达20％，排出遗传因素外，造成这一现象的主要原因就是孩子们的不良坐姿。

目前类似产品主要是固定支架类设计，使用方式属于强迫式干预，感受比较差。另外，摄像头侦测距离特性不够敏感，监测精度不高，而且图像采集涉及隐私问题。

发明内容

本申请实施方式提供一种坐姿监测方法及装置、电子设备和可读存储介质。

本申请实施方式提供一种坐姿监测方法。该方法包括：获取多个毫米波雷达检测的用户姿态信息；确定所述用户姿态信息和预设姿态信息之间的偏移参数；和根据所述偏移参数判断用户坐姿状态是否异常，并在所述用户坐姿状态异常时发出提示信息。

在某些实施方式中，所述多个毫米波雷达包括设置在不同位置的第一毫米波雷达、第二毫米波雷达和第三毫米波雷达，所述获取多个毫米波雷达检测的用户姿态信息包括：控制所述第一毫米波雷达、所述第二毫米波雷达和所述第三毫米波雷达分别发射毫米波信号并检测预设距离范围的反射信号；根据所述反射信号判断所述预设距离范围是否存在用户；当所述预设距离范围存在用户时，获取所述多个毫米波雷达检测的用户姿态信息。

在某些实施方式中，所述当所述预设距离范围存在用户时，获取多个毫米波雷达检测的用户姿态信息包括；根据人体介电常数确定接收到预设距离范围内的预设反射信号；在所述反射信号为所述预设反射信号时，判断所述预设距离范围存在用户。

在某些实施方式中，所述当所述预设距离范围存在用户时，获取多个毫米波雷达检测的用户姿态信息包括：控制所述第一毫米波雷达、所述第二毫米波雷达和所述第三毫米波雷达分别发射毫米波信号并逐步定距检测按距离分布的多组用户轮廓信息；处理多组所述用户轮廓信息以得到用户平面图像；和根据所述用户平面图像确定所述用户姿态信息。

在某些实施方式中，所述方法包括：利用所述多个毫米波雷达检测用户标准坐姿对应的标准参数以得到所述预设姿态信息。

在某些实施方式中，所述标准参数包括标准预设角度和预设距离。

在某些实施方式中，所述根据所述偏移参数判断用户坐姿状态是否异常，并在所述用户坐姿状态异常时发出提示信息包括：在所述偏移参数超出预设范围时，判断所述用户坐姿状态异常；或在所述偏移参数位于预设范围的持续时间超过预设时长时，判断所述用户坐姿状态异常。

本申请实施方式还提供一种坐姿监测装置。所述坐姿监测装置包括：获取模块、确定模块和判断模块。所述获取模块用于获取多个毫米波雷达检测的用户姿态信息；所述确定模块用于确定所述用户姿态信息和预设姿态信息之间的偏移参数；所述判断模块用于根据所述偏移参数判断用户坐姿状态是否异常，并在所述用户坐姿状态异常时发出提示信息。

本申请实施方式还提供一种电子设备。所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述任一实施方式所述的坐姿监测方法。

本申请实施方式还提供一种计算机程序的非易失性计算机可读存储介质。当所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现上述任一实施方式所述的坐姿监测方法。

本申请的坐姿监测方法及装置、电子设备和可读存储介质利用毫米波雷达飞行时间侦测人体坐姿信息，可以在低发射功率的条件下，精确到毫米级的距离测探和移动侦测，可以实时判断人体坐姿情况，帮助用户进行坐姿提醒和矫正建议。同时，毫米波雷达探测器可以避免摄像头类图像采集的隐私规避问题，和避免以摆放座架等进行坐姿矫正的方式不易接受和令人比较抵制的问题。

本申请实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请某些实施方式的坐姿监测方法的流程示意图；

图2是本申请某些实施方式的坐姿监测装置的结构示意图；

图3是本申请某些实施方式的坐姿监测方法的场景示意图；

图4是本申请某些实施方式的坐姿监测方法的场景示意图；

图5是本申请某些实施方式的毫米波雷达信号与偏移角度的关系示意图；

图6是本申请某些实施方式的电子设备的结构示意图；

图7是本申请某些实施方式的计算机可读存储介质的结构示意图；

图8是本申请某些实施方式的坐姿监测方法的流程示意图；

图9是本申请某些实施方式的坐姿监测装置中获取模块的结构示意图；

图10是本申请某些实施方式的毫米波雷达信号与距离的关系示意图；

图11是本申请某些实施方式的坐姿监测方法的流程示意图；

图12是本申请某些实施方式的坐姿监测装置中获取单元的结构示意图；

图13是本申请某些实施方式的坐姿监测方法中轮廓图像的场景示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的实施方式的限制。

请参阅图1，本申请提供一种坐姿监测方法。该方法包括：

S12：获取多个毫米波雷达检测的用户姿态信息；

S14：确定用户姿态信息和预设姿态信息之间的偏移参数；和

S16：根据偏移参数判断用户坐姿状态是否异常，并在用户坐姿状态异常时发出提示信息。

请结合图2，本申请还提供一种坐姿监测装置10。坐姿监测装置10包括：获取模块12、确定模块14和判断模块16。

步骤S12可以由获取模块12实现，步骤S14可以由确定模块14实现，步骤S16可以由判断模块16实现。也即是，获取模块12用于获取多个毫米波雷达检测的用户姿态信息。确定模块14用于确定用户姿态信息和预设姿态信息之间的偏移参数。判断模块16用于根据偏移参数判断用户坐姿状态是否异常，并在用户坐姿状态异常时发出提示信息。

具体地，多个毫米波雷达可以是2个或2个以上的毫米波雷达。本申请以3个毫米波雷达检测用户姿态信息为例进行说明。

用户姿态信息包括：用户到多个毫米波雷达的多个距离和用户的轮廓信息。预设姿态信息为多个毫米波雷达预先检测不同用户的姿态信息，预设姿态信息包括不同用户正确坐姿时多个毫米波雷达检测的标准距离阈值和标准轮廓信息。不同用户可以指的是不同高、矮、胖、瘦的用户或不同年龄段的用户。例如，如图3所示，三个雷达R1、R2和R3检测的用户张三的预设姿态信息为图中的距离M，张三的轮廓信息也如图3中右图所示，包括人体整个外轮廓的信息，该外轮廓是三维立体的人体轮廓，由三个雷达扫描人体外表面获得。

多个毫米波雷达检测用户姿态信息的原理图如图3和图4所示，毫米波雷达发送一定波段的毫米波，并接收经过用户反射回来的毫米波，通过计算飞行时间进行精确测距。毫米波雷达，是工作在毫米波波段(millimeter wave)探测的雷达。通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的。毫米波雷达能够进行高精度多维搜索测量，可以进行高精度距离、方位、频率和空间位置的测量定位。因此利用毫米波雷达能够精确测量用户到毫米波雷达的距离。其中，毫米波雷达可以设置在不同智能设备中，也可以单独设置为检测装置放置在用户正前方以进行实时测量用户到智能设备的距离及实时检测用户坐姿的外轮廓信息。由于毫米波雷达检测用户的姿态信息时，不需要对用户的面部特征或其他部位的特征进行提取，仅需要检测用户的距离和外轮廓信息就可以判断用户的坐姿是否正确。也即是，毫米波雷达探测可以避免摄像头类图像采集的隐私规避问题，和避免以摆放座架等进行坐姿矫正的方式不易接受和令人比较抵制的问题。

偏移参数可以指的是用户偏移预设标准姿势的偏移角度和偏移距离。具体地，请参阅图5，例如，可以预先设定用户处于预设标准姿势时的角度为0°，偏移距离可以指的是用户相对于雷达与预设标准姿势之间的角度，例如，雷达R1发射至用户的雷达波相较于预设标注姿势时向a方向偏移的角度为+A度，向b方向偏移的角度为-B度。同理，偏移距离可以是用户向面对毫米波雷达偏移的距离m，即为用户头向前往下低时的姿态信息，或者是用户背向毫米波雷达偏移的距离n，即为用户的弯背时的姿态信息。或者是用户背向毫米波雷达偏移的距离n，即用户的弯背时的姿态。

此外，偏移距离还可以指的是相对于预设标标准姿势的前部、后部、左部、右部及其他周围区域的偏移角度和偏移距离。也即是说，偏移参数还可以是用户向空间上各个方向偏移的角度和距离，即，当毫米雷达波检测到用户的姿态信息与预设标准姿态有偏移的角度和距离，则可以计算出偏移参数。

用户坐姿状态异常时，判断模块16会将判断结果下发至智能设备中以形成提示信息，提示用户矫正坐姿。提示信息可以是发出醒目的文字提醒，或发出语音提示。

本申请的坐姿监测方法利用毫米波雷达飞行时间侦测人体坐姿信息，可以在低发射功率的条件下，精确到毫米级的距离测探和移动侦测，可以实时判断人体坐姿情况，帮助用户进行坐姿提醒和矫正建议。同时，毫米波雷达探测可以避免摄像头类图像采集的隐私规避问题，和避免以摆放座架等进行坐姿矫正的方式不易接受和令人比较抵制的问题。

请参阅图6，本申请还提供一种电子设备20。电子设备20包括处理器21和存储器22，存储器22存储有计算机程序23，计算机程序被处理器21执行时实现：获取多个毫米波雷达检测的用户姿态信息；确定用户姿态信息和预设姿态信息之间的偏移参数；和根据偏移参数判断用户坐姿状态是否异常，并在用户坐姿状态异常时发出提示信息。电子设备20例如为电脑、手机、ipad、平板学习机和游戏机等其他智能设备，在此不一一列举。

请参阅图7，本申请还提供一种计算机程序的非易失性计算机可读存储介质30，其上存储有计算机程序31。

计算机程序31被一个或多个处理器32执行的情况下，实现上述任意一种实施方式的模型训练方法的步骤。

例如，程序被处理器32执行的情况下，实现以下仪表识别方法的步骤：

S12：获取多个毫米波雷达检测的用户姿态信息；

S14：确定用户姿态信息和预设姿态信息之间的偏移参数；和

S16：根据偏移参数判断用户坐姿状态是否异常，并在用户坐姿状态异常时发出提示信息。

计算机可读存储介质30可设置在处理器32或者数据源读取器内，此时，处理器32或者数据源读取器能够与云端服务器进行通讯来获取到相应的计算机程序31。

可以理解，计算机程序31包括计算机程序代码。计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读存储介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、以及软件分发介质等。

本申请的坐姿监测方法及装置、电子设备和可读存储介质利用毫米波雷达飞行时间侦测人体坐姿信息，可以在低发射功率的条件下，精确到毫米级的距离测探和移动侦测，可以实时判断人体坐姿情况，帮助用户进行坐姿提醒和矫正建议。同时，毫米波雷达探测可以避免摄像头类图像采集的隐私规避问题，和避免以摆放座架等进行坐姿矫正的方式不易接受和令人比较抵制的问题。

请参阅图8，在某些实施例中，多个毫米波雷达包括设置在不同位置的第一毫米波雷达、第二毫米波雷达和第三毫米波雷达，步骤S12包括：

S121：控制第一毫米波雷达、第二毫米波雷达和第三毫米波雷达分别发射毫米波信号并检测预设距离范围的反射信号；

S122：根据反射信号判断预设距离范围是否存在用户；

S123：当预设距离范围存在用户时，获取多个毫米波雷达检测的用户姿态信息。

请参阅图9，获取模块12还包括检测单元121、判断单元122和获取单元123。

步骤S11可以由检测单元121实现，步骤S122可以由判断单元122实现，步骤S123可以由获取单元123实现。也即是，检测单元121用于控制第一毫米波雷达、第二毫米波雷达和第三毫米波雷达分别发射毫米波信号并检测预设距离范围的反射信号。判断单元122用于根据反射信号判断预设距离范围是否存在用户。获取单元122用于当预设距离范围存在用户时，获取多个毫米波雷达检测的用户姿态信息。

请结合图6和图7，处理器21或处理器32用于：控制第一毫米波雷达、第二毫米波雷达和第三毫米波雷达分别发射毫米波信号并检测预设距离范围的反射信号；根据反射信号判断预设距离范围是否存在用户；当预设距离范围存在用户时，获取多个毫米波雷达检测的用户姿态信息。

具体地，预设距离指的是用户到毫米波雷达的距离。预设距离可以是不同用户处于标准坐姿时，用户身上的最近点到毫米波雷达的距离，例如鼻子、手、或腿或其他部位到毫米波雷达的距离，也可以是用户胸部、眼睛、额头、肩膀、颈部或其他部位到毫米波雷达的距离。预设距离是用户在毫米波雷达中预先设置的雷达波信号发射的距离。

可以理解地，物体介电常数与毫米波反射率之间的关系为：

在某些实施例中，当预设距离范围存在用户时，获取多个毫米波雷达检测的用户姿态信息包括：根据人体介电常数确定接收到预设距离范围内的预设反射信号；在反射信号为所述预设反射信号时，判断预设距离范围存在用户。

请结合图9，获取单元123用于根据人体介电常数确定接收到预设距离范围内的预设反射信号；在反射信号为所述预设反射信号时，判断预设距离范围存在用户。

请结合图5和图6，处理器21或处理器32用于：根据人体介电常数确定接收到预设距离范围内的预设反射信号；在反射信号为所述预设反射信号时，判断预设距离范围存在用户。

具体地，根据式子

可以理解地，由于毫米波雷达的信号值与发射的距离关系如图10所示，由图可知：毫米波雷达的能量信号值可以设置为在预设距离时处于最强的能量信号，当用户处于该预设距离时，例如预设距离可以为0.4m、0.45m、0.5m、0.55m、0.6m、0.65m、0.7m、0.75m、0.8m或0.85m，则此时毫米波雷达接收到的反射波为最大的能量信号值，即判断存在模块13判断用户在预设距离范围。此时，若多个毫米波雷达为3个毫米波雷达，则三个毫米波雷达检测的能量信号值可以都是最大的信号值时，则判断用户在预设距离范围。此外，本申请的坐姿监测方法也可以是三个毫米波雷达检测的能量信号值其中一个或2个能量信号值最大，即可判断用户在预设距离范围。

请参阅图11和图3，在某些实施例中，S123步骤包括：

S1231：控制第一毫米波雷达、第二毫米波雷达和第三毫米波雷达分别发射毫米波信号并逐步定距检测按距离分布的多组用户轮廓信息；

S1232：处理多组用户轮廓信息以得到用户平面图像；和

S1233：根据用户平面图像确定用户姿态信息。

请结合图12，获取单元123可以包括控制单元1231、处理单元1232和确定单元1233。

步骤S1231可以由控制单元1231实现，步骤S1232可以由处理单元1232实现，步骤S1233可以由确定单元1233实现。也即是说，控制单元1231用于控制第一毫米波雷达、第二毫米波雷达和第三毫米波雷达分别发射毫米波信号并逐步定距检测按距离分布的多组用户轮廓信息；处理单元1232处理多组用户轮廓信息以得到用户平面图像；确定单元1233用于根据用户平面图像确定用户姿态信息。

请参阅图6和图7，处理器21或处理器32用于：控制第一毫米波雷达、第二毫米波雷达和第三毫米波雷达分别发射毫米波信号并逐步定距检测按距离分布的多组用户轮廓信息；处理多组用户轮廓信息以得到用户平面图像；根据用户平面图像确定用户姿态信息。

具体地，请结合参阅图3和图4，控制第一毫米波雷达、第二毫米波雷达和第三毫米波雷达分别发射毫米波信号并逐步定距检测按距离分布的多组用户轮廓信息(图3中的阴影形成的外轮廓信息为一组用户轮廓信息)，其中定距检测可以指的是三个毫米波雷达以每5mm的间隔发射一次毫米波雷达，或者以每8mm的间隔发射一次毫米波雷达，也可以以每10mm的间隔发射一次毫米波雷达。

详细地，请一并参阅图3和图4，三个毫米波雷达分别为R1、R2和R3，以毫米波雷达R1为原点建立三维坐标系，则三个毫米波雷达的坐标分别为：R1(x1，y1，z1)，R2(x2，y2，z2)，R3(x3，y3，z3)三个固定雷达点位置已知；

在z方向定距逐步测量，相当于已知第四个雷达R4(x4，y4，z4)；

如图4所示，假设点P(x，y，z)为雷达定距面扫描点，例如，在R1的z方向定距的距离z＝0.4m处为检测点P。

根据矩阵求解方程式：

(x-x1)

(x-x2)

(x-x3)

(x-x4)

该方程式通过处理变换为矩阵相乘，通过逆矩阵可以求解出P(x，y，z)的坐标；

整体过程是识别到最近人体点后，开始深度定距平面扫描(例如每5mm扫描一组平面)，定距平面扫描完成后，忽略各点z方向数据，获取在x，y方向的边界数据集合，形成轮廓数据用于判别姿势，由轮廓数据形成的轮廓图像相当于一个平面影子(如图13所示)，其中轮廓数据由人体边缘轮廓的数据点构成。

上述的轮廓数据可以绘制得到用户平面轮廓图像，确定单元123可以根据该用户平面图像具体确定用户的姿态信息，从而更精确地实时确定用户的姿态信息，可以避免摄像头类图像采集的隐私规避问题，和避免以摆放座架等进行坐姿矫正的方式不易接受和令人比较抵制的问题。

在某些实施例中，可以利用多个毫米波雷达检测用户标准坐姿对应的标准参数以得到预设姿态信息。具体地，标准参数可以包括标准预设角度和预设距离。也即是，可以根据2个或2个以上毫米波雷达检测用户标准坐姿对应的标准参数，例如，请结合参阅图4，以3个毫米波雷达检测用户A处于标准坐姿势时的预设姿态信息，标准预设角度可以将雷达R1到用户身体的最近点(例如鼻尖)的角度在z方向上的与Z轴的夹角θ对应的角度，例如为40度(即z为一个常数值)，且用户身体的最近点正对雷达R1(即x＝0，y＝0)，将40度定义为标准预设角度的0度。可以理解地，身高为不同高度的用户所对应的预设角度不同，身高越高的用户，夹角θ越大，身高越矮的用户，夹角θ越小。

另外，将用户在z方向与R1的距离定义为预设距离，例如z可以为0.2m、0.4m或0.6m等数值，在z方向与R1的距离的数值都是根据不同用户的标准坐姿确定的。

在某些实施例中，根据偏移参数判断用户坐姿状态是否异常，并在用户坐姿状态异常时发出提示信息包括：在偏移参数超出预设范围时，判断用户坐姿状态异常；或在偏移参数位于预设范围的持续时间超过预设时长时，判断用户坐姿状态异常。

请结合图2，坐姿监测装置10的判断模块16用于：在偏移参数超出预设范围时，判断用户坐姿状态异常；或在偏移参数位于预设范围的持续时间超过预设时长时，判断用户坐姿状态异常。

请结合图6和图7，处理器21或处理器32用于：在偏移参数超出预设范围时，判断用户坐姿状态异常；或在偏移参数位于预设范围的持续时间超过预设时长时，判断用户坐姿状态异常。

具体地，由于偏移参数包括偏移角度和偏移距离，也即是，偏移参数超出预设范围可以是偏移角度或偏移距离其中任意一个超出预设的偏移范围。例如，预设的偏移角度范围为10°，当坐姿监测装置10监测得到的人体轮廓平面图像相较于预设标准姿势的偏移角度为20°、30°、40°或其他大于10°的角度时，则判断模块16判断该用户的坐姿状态处于异常状态。预设的偏移距离为0.1m，当坐姿监测装置10监测到人体轮廓平面图形相较于预设标准姿势的偏移距离为0.15m、0.2m、0.3m或其他大于0.1m的偏移距离时，则判断模块16判断该用户的坐姿状态处于异常状态。

此外，当偏移角度和偏移距离在一定的监测时间范围内都在对应的预设范围内时，可以计算偏移参数位于该预设范围内的持续时间，若持续时间超过预设时长，例如持续时间为10min，预设时长为8min，即10min超过8min，则判断模块16也可以判断该用户的坐姿处于异常状态(疲劳状态)，可以发送相关超过预设时长信息提示用户需要休息，或者调整坐姿，从而实时缓解用户疲劳度。