基于机器学习的坐姿监测系统的设计与实现

发布时间：2020-03-22 00:45

【摘要】：随着我国经济发展转型升级,社会中职业分布不断更新,工作、学习也越来越多地占据了人们的时间,相应地,久坐伏案型人群占人口比例逐年增加。久坐时人们很难一直维持健康坐姿,如果长期处于不良坐姿,人体眼部、颈椎、脊椎、腰椎等部位出现损伤引发病变的几率非常之大。研究坐姿矫正系统对帮助人们在日常工作和学习中保持健康的坐姿,从而养成良好的坐姿习惯,维护身心健康、预防疾病有着重要的意义。国内外目前在坐姿实时监测研究工作中主要采用的方法有两种:利用摄像仪器记录用户动态姿态,从视频流中识别用户特征并运用不同的算法进行坐姿判断,或者利用传感器获得人体信息进而判断坐姿。本文使用薄膜压力传感器铺设在座椅上获取人体施加在座椅上的压力分布情况,进而判断坐姿,这种监测方式应用场景较为广泛,不会给用户增加工作量,更为方便。本文的坐姿识别与分类系统设计分为硬件部分和软件部分,硬件部分以大面积阵列分布电阻式薄膜压力传感器为数据采集基础,以意法半导体公司的STM32F103VCT6单片机芯片作为控制器,由解耦电路、多路模拟开关电路、接口电路组成信号测量与采集电路,由与单片机串行通信的SD卡存储数据,由蓝牙模块向安卓系统发送数据;单片机软件部分由数据采集、处理、存储、发送模块组成;坐姿识别与分类算法采用机器学习技术,在PC机上进行训练,通过比较传统机器学习算法中的支持向量机、随机森林、人工神经网络与深度学习中的卷积神经网络算法模型的识别准确率,最终选取由自动提取特征的深度学习算法来构建分类器模型,并将模型移植到安卓移动端进行识别与提示。
【图文】：

速度达到每秒１００００－７００００个传感点，精度为±１０％［９］。开发的配套软件将传感器压力数逡逑据输出为二维或三维图像的格式，将压力分布可视化，，方便实时查看和后续处理，如图逡逑１．邋ｉ所示为其可视化系统，如图１．２所示为其汽车座椅设计系列的产品：逡逑霸逡逑图１．１邋Ｘｓｅｎｓｏｒ可视化软件界面逡逑２逡逑

速度达到每秒１００００－７００００个传感点，精度为±１０％［９］。开发的配套软件将传感器压力数逡逑据输出为二维或三维图像的格式，将压力分布可视化，方便实时查看和后续处理，如图逡逑１．邋ｉ所示为其可视化系统，如图１．２所示为其汽车座椅设计系列的产品：逡逑霸逡逑图１．１邋Ｘｓｅｎｓｏｒ可视化软件界面逡逑２逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH789

【参考文献】

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6 孔英会;景美丽;;基于混淆矩阵和集成学习的分类方法研究[J];计算机工程与科学;2012年06期

7 尹彦;曲峰;;对乒乓球运动中三种步法的足底压力分析[J];体育科技;2011年02期

8 杨敏;陈洪;李明海;;柔性阵列式压力传感器的发展现状简介[J];航天器环境工程;2009年S1期

9 赵敏;;Xsensor公司推出新轮胎胎面分析系统[J];轮胎工业;2008年09期

10 黄海晶;王志彬;金鸿宾;;正常行走足底压力测定与临床作用[J];中国矫形外科杂志;2007年03期

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2 王春阳;基于图像技术的人体坐姿监测研究[D];西安电子科技大学;2013年

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4 肖振华;基于体压分布检测和支持向量机分类的乘员体征识别[D];吉林大学;2008年

本文编号：2594187