不良學(xué)習(xí)姿勢(shì)檢測(cè)與統(tǒng)計(jì)顯示裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種不良學(xué)習(xí)姿勢(shì)檢測(cè)與統(tǒng)計(jì)顯示裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，我國小學(xué)生及初中生近視率已達(dá)34. 6%，高中生近視率達(dá)70%，我國青少年 因近視致盲的人數(shù)已達(dá)30萬人，如何預(yù)防青少年近視刻不容緩。近視是由多種因素導(dǎo)致 的，其中最主要的因素是青少年學(xué)習(xí)時(shí)坐姿不正確，眼睛離作業(yè)本距離太近。為此，有必要 對(duì)青少年學(xué)習(xí)坐姿進(jìn)行檢測(cè)，并通過適當(dāng)形式進(jìn)行提醒。
[0003] 目前已有很多用于坐姿檢測(cè)的裝置和方法，主要有以下幾種： 依靠紅外測(cè)距或超聲波傳感器進(jìn)行檢測(cè)（參見CN201320751761、CN201320398679)，當(dāng) 距離值超出閾值范圍就認(rèn)為是不良學(xué)習(xí)姿勢(shì)，并沒有考慮用戶此時(shí)可能并沒有學(xué)習(xí)，因此 會(huì)經(jīng)常誤報(bào)。
[0004] 再者，基于紅外測(cè)距傳感器進(jìn)行檢測(cè)，此類檢測(cè)方式?jīng)]有考慮人體坐高，因此難以 確保傳感器正對(duì)人體額頭部位，進(jìn)而其測(cè)得的距離值無法反映大部分低頭或左右歪頭不良 坐姿，會(huì)出現(xiàn)漏報(bào)現(xiàn)象(漏報(bào)即不良的學(xué)習(xí)姿勢(shì)沒有檢測(cè)出來，不良的學(xué)習(xí)姿勢(shì)時(shí)沒有出現(xiàn) 語音提示)。
[0005] 采用CMOS圖像傳感器檢測(cè)（參見CN201320006497)，其檢測(cè)效果依賴于圖像處理 算法，在復(fù)雜背景下易導(dǎo)致誤報(bào)漏報(bào)(誤報(bào)即不良的學(xué)習(xí)姿勢(shì)檢測(cè)不準(zhǔn)確，出現(xiàn)不正確的語 音提不)，且成本$父尚。
[0006] 采用壓力傳感器實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)狀態(tài)判斷(參見CN201120084030)，但判斷方法同樣僅采 用紅外傳感器判斷坐姿，也存在誤報(bào)和漏報(bào)問題。
[0007] 另外，現(xiàn)有的坐姿檢測(cè)方法在檢測(cè)到不良學(xué)習(xí)姿勢(shì)后就聲光報(bào)警，然而學(xué)習(xí)過程 中，用戶會(huì)有喝水、拿橡皮、翻書包、思考等這些一系列短暫動(dòng)作，都會(huì)觸發(fā)報(bào)警。頻繁報(bào)警 會(huì)極大地影響用戶學(xué)習(xí)注意力以及學(xué)習(xí)效果，同時(shí)易使其對(duì)此產(chǎn)生逆反情緒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種檢測(cè)準(zhǔn)確率 高、成本較低的不良學(xué)習(xí)姿勢(shì)檢測(cè)與統(tǒng)計(jì)顯示裝置及方法。
[0009] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種不良學(xué)習(xí)姿勢(shì)檢測(cè)與統(tǒng)計(jì)顯示裝 置，包括處理器，還包括校準(zhǔn)按鈕、鐵電存儲(chǔ)器、顯示屏、電機(jī)、頭部追蹤探測(cè)單元、第一光敏 傳感器、第二光敏傳感器、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，所述校準(zhǔn)按鈕、鐵電存儲(chǔ)器、 顯示屏、頭部追蹤探測(cè)單元、第一光敏傳感器、第二光敏傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力 傳感器分別與處理器相連，所述電機(jī)與頭部追蹤探測(cè)單元相連； 所述校準(zhǔn)按鈕用于啟動(dòng)頭部追蹤探測(cè)單元；所述鐵電存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)學(xué)習(xí)姿勢(shì)數(shù)據(jù)； 所述顯示屏用于顯示不良學(xué)習(xí)姿勢(shì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；所述頭部追蹤探測(cè)單元用于追蹤探測(cè)用戶頭 部；所述第一光敏電阻和第二光敏電阻用于檢測(cè)是否有書本放在桌面上；所述第一壓力傳 感器和第二壓力傳感器用于檢測(cè)用戶是否將雙手放在桌面上，以及用戶將雙手放于桌面上 時(shí)，桌面所受壓力情況。
[0010] 進(jìn)一步，所述頭部追蹤探測(cè)單元包括轉(zhuǎn)向傳動(dòng)齒輪箱、傳動(dòng)皮帶和定位傳動(dòng)齒輪 箱；所述傳動(dòng)皮帶的一端與傳動(dòng)齒輪箱相連，另一端與定位傳動(dòng)齒輪箱相連，所述轉(zhuǎn)向傳動(dòng) 齒輪箱底部設(shè)有上限位開關(guān)開關(guān)，所述定位傳動(dòng)齒輪箱頂部設(shè)有下限位開關(guān)，所述傳動(dòng)皮 帶上設(shè)有紅外測(cè)距傳感器；所述電機(jī)的輸出軸通過轉(zhuǎn)向傳動(dòng)齒輪箱與傳動(dòng)皮帶相連。
[0011] 進(jìn)一步，所述傳動(dòng)皮帶上設(shè)有傳動(dòng)皮帶卡，所述紅外測(cè)距傳感器通過傳動(dòng)皮帶卡 固定在傳動(dòng)皮帶上。
[0012] 一種利用所述不良學(xué)習(xí)姿勢(shì)檢測(cè)與統(tǒng)計(jì)顯示裝置對(duì)不良學(xué)習(xí)姿勢(shì)進(jìn)行檢測(cè)與統(tǒng) 計(jì)顯示的方法，包括以下步驟： (1) 校準(zhǔn)紅外測(cè)距傳感器的位置，使紅外測(cè)距傳感器對(duì)準(zhǔn)用戶額頭部位； (2) 判斷是否進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)； (3) 監(jiān)測(cè)學(xué)習(xí)姿勢(shì)并提醒； (4) 判斷是否退出學(xué)習(xí)狀態(tài)； (5) 統(tǒng)計(jì)顯示不良學(xué)習(xí)姿勢(shì)數(shù)據(jù)。
[0013] 進(jìn)一步，所述步驟（1)的具體過程如下： (1-1)點(diǎn)擊校準(zhǔn)按鈕，電機(jī)控制紅外測(cè)距傳感器下行，觸發(fā)下限位開關(guān)后停止； (1-2)讀取紅外測(cè)距傳感器輸出電壓，判斷紅外測(cè)距傳感輸出電壓是否為高電平，如果 是，通過控制電機(jī)，使紅外測(cè)距傳感器上升；如果否，重復(fù)步驟（1-2); (1-3)讀取紅外測(cè)距傳感器輸出電壓，判斷紅外測(cè)距傳感器輸出電壓是否為高電平，如 果是，通過控制電機(jī)，使紅外測(cè)距傳感器上升；如果否，通過控制電機(jī)，使紅外測(cè)距傳感器下 移 2cm。
[0014] 進(jìn)一步，所述步驟（2)的具體過程如下： (2-1)讀取紅外測(cè)距傳感器輸出電壓；判斷紅外測(cè)距傳感器輸出電壓是否為高電平，如 果是，讀取第一壓力傳感器、第二壓力傳感器輸出電壓；如果否，重復(fù)步驟（2-1); (2-2)判斷第一壓力傳感器、第二壓力傳感器輸出電壓是否均為高電平，如果是，讀取 第一光敏傳感器、第二光敏傳感器輸出電壓；如果否，依次重復(fù)步驟（2-1)、（2-2); (2-3)判斷第一光敏傳感器、第二光敏傳感器輸出電壓是否均為高電平，如果是，則用 戶處于學(xué)習(xí)狀態(tài)，如果否，則用戶處于非學(xué)習(xí)狀態(tài)。
[0015] 進(jìn)一步，所述步驟（3)的具體過程如下： (3-1)初始化處理器內(nèi)參數(shù)tl=0、t2=0、t3=0 ; (3-2)讀取紅外測(cè)距傳感器輸出電壓；判斷紅外測(cè)距傳感器輸出電壓是否為高電平，如 果是，則學(xué)習(xí)姿勢(shì)正確，如果否，則學(xué)習(xí)姿勢(shì)錯(cuò)誤，進(jìn)一步判斷錯(cuò)誤的學(xué)習(xí)姿勢(shì)類型； (3-3)讀取第一壓力傳感器輸出電壓VI、第二壓力傳感器輸出電壓V2,計(jì)算AVl= Vl - VlO ; AV2= V2 - V20 ;如果 AVl > 0 且 AV2 > 0,使處理器內(nèi)參數(shù) tl= tl+l、t2=0、 t3=0,延時(shí)3秒；如果AVl > 0且AV2 < 0,使處理器內(nèi)參數(shù)t2= t2+l、tl=0、t3=0,延時(shí)3 秒；如果AVl < 0且AV2 > 0,使處理器內(nèi)參數(shù)t3= t3+l、tl=0、t2=0,延時(shí)3秒； (3-4)判斷七1+七2+七3的數(shù)值大小，如果七1+七2+七3乒5，依次重復(fù)步驟（3-2)、（3-3)、 (3-4);如果tl+ t2+ t3=5,進(jìn)一步判斷tl、t2、t3的數(shù)值大小，如果tl=5,則存在弓背或前 趴現(xiàn)象；如果t2=5,則存在左歪頭現(xiàn)象；如果t3=5,則存在右歪頭現(xiàn)象； 進(jìn)一步，所述步驟（4)的具體過程如下： 讀取紅外測(cè)距傳感器輸出電壓；如果紅外測(cè)距傳感器輸出電壓是高電平，讀取第一光 敏傳感器、第二光敏傳感器輸出電壓；判斷第一光敏傳感器、第二光敏傳感器輸出電壓是否 均為高電平，如果是，則處于學(xué)習(xí)狀態(tài)，如果否，則處于退出學(xué)習(xí)狀態(tài)；如果紅外測(cè)距傳感器 輸出電壓是低電平，讀取第一壓力傳感器、第二壓力傳感器輸出電壓；判斷第一壓力傳感 器、第二壓力傳感器輸出電壓是否至少有一個(gè)為高電平，如果否，則處于退出學(xué)習(xí)狀態(tài)；如 果是，讀取第一光敏傳感器、第二光敏傳感器輸出電壓；判斷第一光敏傳感器、第二光敏傳 感器輸出電壓是否均為高電平，如果是，則處于學(xué)習(xí)狀態(tài)，如果否，則處于退出學(xué)習(xí)狀態(tài)。
[0016] 進(jìn)一步，所述步驟（5)的具體過程如下： (5-1)保存學(xué)習(xí)姿勢(shì)數(shù)據(jù)：在鐵電存儲(chǔ)器中開辟28字節(jié)空間，存儲(chǔ)歷史7天數(shù)據(jù)，每天 4個(gè)字節(jié)，其中2個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)當(dāng)天總學(xué)習(xí)時(shí)長A，2個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)當(dāng)天錯(cuò)誤姿勢(shì)學(xué)習(xí)時(shí)長B ;另 外開辟3個(gè)字節(jié)空間保存上一次對(duì)鐵電存儲(chǔ)器進(jìn)行寫操作的日期； (5-2)讀取學(xué)習(xí)姿勢(shì)數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)顯示：從鐵電存儲(chǔ)器中將28個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)讀出，繪制柱 狀圖，同時(shí)計(jì)算當(dāng)天的錯(cuò)誤姿勢(shì)學(xué)習(xí)時(shí)長B占總當(dāng)天學(xué)習(xí)時(shí)長A的百分比，畫出趨勢(shì)圖。
[0017] 進(jìn)一步，所述步驟（5-1)的具體過程如下： (5-1-1)讀取顯示屏當(dāng)天日期信息X以及鐵電存儲(chǔ)器中保存的日期Y ; (5-1-2)比較X和Y的大小，如果X=Y，讀取鐵電存儲(chǔ)器中保存的當(dāng)天總學(xué)習(xí)時(shí)長A和 當(dāng)天錯(cuò)誤姿勢(shì)學(xué)習(xí)時(shí)長B ;如果0 < X - Y < 7,對(duì)鐵電存儲(chǔ)器中記錄的四行數(shù)據(jù)進(jìn)行左移 X - Y個(gè)字節(jié)，并更新鐵電存儲(chǔ)器中保存的日期為當(dāng)天日期信息X ;初始化A=0, B=O ;如果 7 < X - Υ，對(duì)鐵電存儲(chǔ)器3中28字節(jié)空間進(jìn)行清零操作，并更新鐵電存儲(chǔ)器3中保存的日 期為當(dāng)天日期信息X ;初始化A=0, B=O ; (5-1-3)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)時(shí)，讀取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間Ml ; (5-1-4)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)下，判斷學(xué)習(xí)姿勢(shì)不正確時(shí)讀取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間Nl ;學(xué)習(xí)姿勢(shì)恢 復(fù)正確或者退出學(xué)習(xí)狀態(tài)時(shí)，讀取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間Ν2,并更新當(dāng)天錯(cuò)誤姿勢(shì)學(xué)習(xí)時(shí)長B=B+ (Ν2-Ν1)； (5-1-5)退出學(xué)習(xí)狀態(tài)時(shí)，讀取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間M2 ;更新當(dāng)天總學(xué)習(xí)時(shí)長A=A+ (Μ2-Μ1)， 將當(dāng)天錯(cuò)誤姿勢(shì)學(xué)習(xí)時(shí)長B和當(dāng)天總學(xué)習(xí)時(shí)長A存入鐵電存儲(chǔ)器中 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下： (1)設(shè)有頭部追蹤探測(cè)單元，檢測(cè)不良學(xué)習(xí)姿勢(shì)時(shí)，保證傳感器正對(duì)人體額頭部位，不 良的學(xué)習(xí)姿勢(shì)檢測(cè)準(zhǔn)確，避免出現(xiàn)漏報(bào)現(xiàn)象。
[0018] (2)設(shè)有第一光敏傳感器、第二光敏傳感器、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器， 能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出弓背或向前趴、左歪頭、右歪頭不良的學(xué)習(xí)姿勢(shì)，檢測(cè)準(zhǔn)確率高。
[0019] (3)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法