基于背包的人体姿态检测方法、装置、背包及存储介质与流程

1.本技术涉及姿态检测技术领域，尤其涉及一种基于背包的人体姿态检测方法、装置、背包及存储介质。


背景技术：

2.驼背是一种较为常见的脊柱变形，是胸椎后突所引起的形态改变，而胸后椎后突主要是由于长时间坐姿不正确或者长时间肩膀弯曲受重力导致背部肌肉薄弱、松弛无力，因此需要定期进行人体姿态测试，以避免脊柱变形。
3.传统的人体姿态测试通常采用自测的方式(如贴墙进行测试或平躺在板床或者地板上进行测试)，凭是否难受的感觉去估计自己的体态是否正常，又或者通过他人在旁边观测来判断自己的体态是否正常，但是该测试方法测出来的结果易受个人主观因素的影响，准确度较低。


技术实现要素：

4.本技术提供一种基于背包的人体姿态检测方法、装置、背包及存储介质，以提高人体姿态检测的准确度。
5.一种基于背包的人体姿态检测方法，包括：
6.通过所述背包，获取待测用户的脊椎姿态信息；
7.基于所述脊椎姿态信息，确定所述待测用户的姿态。
8.一种基于背包的人体姿态检测装置，包括：
9.姿态信息获取模块，用于通过所述背包，获取待测用户的脊椎姿态信息；
10.姿态确定模块，用于基于所述脊椎姿态信息，确定所述待测用户的姿态。
11.一种背包，包括背包本体；
12.超声波传感器，所述超声波传感器设置于所述背包本体上，用于获取所述待测用户的姿态信息；以及
13.存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器电性连接所述超声波传感器，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述基于背包的人体姿态检测方法的步骤。
14.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于背包的人体姿态检测方法的步骤。
15.本技术提供的基于背包的人体姿态检测方法、装置、背包及存储介质，通过背包，获取待测用户的脊椎姿态信息；基于脊椎姿态信息，确定待测用户的姿态，在本技术中，基于背包确定待测用户的脊椎姿态信息，并根据脊椎姿态信息确定待测用户的姿态，避免受个人主观因素的影响，提高确定待测用户姿态的准确性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本技术一实施例中基于背包的人体姿态检测方法的一应用环境示意图；
18.图2是本技术一实施例中基于背包的人体姿态检测方法的一流程图；
19.图3是本技术又一实施例中基于背包的人体姿态检测方法的一流程图；
20.图4是本技术又一实施例中基于背包的人体姿态检测方法的一流程图；
21.图5是本技术一实施例中基于背包的人体姿态检测方法的第一参考点、第二参考点和第三参考点的位置示意图；
22.图6是本技术一实施例中基于背包的人体姿态检测方法的第四参考点、第五参考点和第六参考点的位置示意图；
23.图7是本技术又一实施例中基于背包的人体姿态检测方法的一流程图；
24.图8是本技术一实施例中基于背包的人体姿态检测装置的结构示意图；
25.图9是本技术一实施例中背包的结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.本技术实施例提供的基于背包的人体姿态检测方法，可应用在如图1的应用环境中，其中，计算机设备/终端设备/
……
通过网络与服务器进行通信。其中，计算机设备/终端设备/
……
可以但不限于各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备。服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
28.系统框架100可以包括终端设备、网络和服务器。网络用以在终端设备和服务器之间提供通信链路的介质。网络可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。
29.用户可以使用终端设备通过网络与服务器交互，以及使用终端设备与服务器进行交互以接收或者发送消息等。
30.终端设备101、102、103可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、电子书阅读器、mp3播放器(moving picture eperts group audio layer iii，动态影像专家压缩标准音频层面3)、mp4(moving picture eperts group audio layer iv，动态影像专家压缩标准音频层面4)播放器、膝上型便携计算机和台式计算机等等。
31.服务器105可以是提供各种服务的服务器，例如对终端设备101、102、103上显示的页面提供支持的后台服务器、云服务器、集群服务器等。
32.背包106可以是双肩包、单肩包。
33.需要说明的是，本技术实施例所提供的基于背包的人体姿态检测方法可以由服务器执行也可以直接由背包106执行，若背包姿态检测方法由服务器105执行，则可以将脊椎姿态信息等数据通过网络104上传至服务器105，以实现背包106和服务器105之间的交互，以及使用终端设备101、102、103通过网络104与服务器105进行交互，并可通过终端设备101、102、103查看背包的受力信息等数据，若基于背包的人体姿态检测方法由背包106执行，则背包106的脊椎姿态信息等数据可以不上传至服务器105，相应地，基于背包的人体姿态检测装置设置于服务器中或背包中。
34.应该理解，图1中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的，根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器，本技术实施例中的终端设备具体可以对应的是实际生产中的应用系统。
35.在一实施例中，如图2所示，提供一种基于背包的人体姿态检测方法，以该方法应用在图1中的服务器或背包为例进行说明，包括如下步骤s201至步骤s202：
36.步骤s201：通过背包，获取待测用户的脊椎姿态信息。
37.具体的，脊椎姿态信息包括脊椎弯曲时长、脊椎弯曲度等信息，根据背包的类型在背包上安装超声波传感器(例如，双肩包，可以将超声波传感器安装在双肩包的双边肩带上，或者安装在双边肩带的中间位置)，并通过在超声波传感器上预先设置好检测角度和检测范围等，可以检测到待测用户的脊椎姿态信息，背包的类型可以是单肩包、双肩包、斜挎包等。
38.此处需要特别说明的是，超声波传感器是将超声波信号转换成其它能量信号(通常是电信号)的传感器，在本技术中，通过超声传感器检测待测用户的脊椎姿态信息。
39.步骤s202：基于脊椎姿态信息，确定待测用户的姿态。
40.具体的，待测用户的姿态可以包括驼背姿态、不良驼背姿态、正常姿态，其中，驼背姿态是指待测用户已驼背且脊椎难以通过调整姿势恢复，不良驼背姿态指的是待测用户的姿势不良，但通过调整姿势，脊椎可恢复，根据脊椎姿态信息确定脊椎(颈椎段和肩椎段)的弯曲程度和弯曲时长，根据弯曲程度和弯曲时长确定待测用户的姿态，即，若弯曲程度超过预设弯曲度(如10度)且弯曲时长不超过预设时长(如5秒)，则确定待测用户的姿态为不良驼背姿态；若弯曲程度超过预设弯曲度且弯曲时长超过预设时长，则确定待测用户的姿态为驼背姿态；若弯曲程度小于预设弯曲度，则确定待测用户的姿态为正常姿态。
41.在本实施例中，基于背包确定待测用户的脊椎姿态信息，并根据脊椎姿态信息确定待测用户的姿态，避免受个人主观因素的影响，提高确定待测用户姿态的准确性，同时通过背包测量人体姿态，提高了待测用户进行人体姿态测量的便利性。
42.在本实施例一些可选的实现方式中，如图3所示，步骤s201，通过背包，获取待测用户的脊椎姿态信息包括如下步骤s2010至步骤s2011：
43.步骤s2010：通过背包，获取待测用户的脊椎的曲度信息。
44.具体的，曲度信息可以是待测用户的颈椎段与肩椎段之间的夹角，背包上设置有超声波传感器，通过超声波传感器测量待测用户的肩椎的曲度信息。
45.步骤s2011：根据曲度信息，确定待测用户的脊椎姿态信息。
46.具体的，根据曲度信息确定待测用户的脊椎弯曲度和脊椎弯曲时长，将脊椎弯曲度和脊椎弯曲时长作为待测用户的脊椎姿态信息。
47.在本实施例中，通过背包，获取待测用户的脊椎的曲度信息，并根据曲度信息，确定待测用户的脊椎姿态信息，进一步提高了确定待测用户的姿态的准确性。
48.在本实施例一些可选的实现方式中，如图4所示，步骤s2010，通过背包，获取待测用户的脊椎的曲度信息包括如下步骤s20100至步骤s20101：
49.步骤s20100：在背包上预设第一参考点，在待测用户的颈椎上预设第二参考点，在待测用户的肩椎上预设第三参考点。
50.具体的，如图5所示，包括待测用户50和背包51(图中所示为双肩包)，其中，第一参考点52为背包50上超声波传感器的安装位置，根据提前在超声波传感器中设置的角度范围和检测范围，确定待测用户的颈椎上的第二参考点53和待测用户的肩椎上的第三参考点54，此处需要特别说明的是，由于肩椎包括左肩椎和右肩椎，可根据待测用户需要选取左肩椎和/或右肩椎作为第三参考点，此处不作具体限定。
51.步骤s20101：根据第一参考点、第二参考点和第三参考点，确定待测用户的脊椎的曲度信息。
52.在本实施例中，通过在背包上预设第一参考点，在颈椎上预设第二参考点以及在肩椎上预设第三参考点，通过第一参考点、第二参考点和第三参考点，结合肩椎、颈椎和背包更加准确的确定待测用户的脊椎的曲度信息，进一步提高了确定待测用户的姿态的准确度。
53.在本实施例一些可选的实现方式中，步骤s20101，根据第一参考点、第二参考点和第三参考点，确定待测用户的脊椎的曲度信息包括：
54.根据第一参考点与第二参考点，确定第一直线。
55.具体的，接上一实施例，如图5所示，连接第一参考点52和第二参考点53，确定第一直线。
56.根据第一参考点与第三参考点，确定第二直线。
57.具体的，接上一实施例，如图5所示，连接第一参考点52和第二参考点54，确定第二直线。
58.获取第一直线和第二直线之间的夹角，其中，第一直线和第二直线相交于第一参考点。
59.在一实施例中，第一直线和第二直线处于同一坐标系下，可以通过第一参考点、第二参考点和第三参考点，计算第一直线的斜率和第二直线的斜率，根据第一直线的斜率和第二直线的斜率，计算得到第一直线和第二直线之间的夹角，其中，根据如下公式(1)计算得到夹角θ：
60.tanθ＝(k
1-k2)/(1+k1*k2)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
61.式中，θ为夹角，k1为第一直线的斜率，k2为第二直线的斜率。
62.根据夹角，确定待测用户的脊椎的曲度信息。
63.具体的，根据夹角的持续时长，确定脊椎弯曲时长，并将夹角作为待测用户的脊椎弯曲度，将脊椎弯曲时长和脊椎弯曲度作为曲度信息。
64.在本实施例中，通过第一参考点、第二参考点和第三参考点来确定第一直线和第二直线，通过第一直线和第二直线的夹角更加准确的确定待测用户的脊椎的曲度信息，进一步提高了确定待测用户的姿态的准确度。
65.在本实施例一些可选的实现方式中，步骤s2010，通过背包，获取待测用户的脊椎的曲度信息包括：
66.在所述待测用户的颈椎上预设第四参考点和第五参考点，在所述背包上预设第六参考点。
67.根据所述第四参考点、所述第五参考点和所述第六参考点，确定所述待测用户的脊椎的曲度信息。
68.具体的，根据第四参考点、第五参考点和第六参考点确定待测用户的颈椎弯曲时长和颈椎弯曲度，将颈椎弯曲时长和颈椎弯曲度作为待测用户的脊椎的曲度信息。
69.示例性的，第五参考点位于第四参考点和第六参考点之间。由此可以根据第四参考点和第五参考点确定第三直线，根据第五参考点和第六参考点确定第四直线；获取第三直线和第四直线之间的夹角，作为目标夹角，其中，第三直线和第四直线相交于第五参考点，根据目标夹角的持续时长，确定颈椎弯曲时长，并将目标夹角作为待测用户的颈椎弯曲度，将颈椎弯曲时长和颈椎弯曲度作为脊椎的曲度信息。
70.为了更好的理解本实施例，此处结合图6对本实施例进行说明，如图6所示，包括待测用户60和背包61(图中所示为双肩包)，其中，第六参考点62为背包60上超声波传感器的安装位置，根据提前在超声波传感器中设置的角度范围和检测范围，确定待测用户的颈椎上的第四参考点63和待测用户的颈椎上的第五参考点64，连接第六参考点62和第五参考点64，确定第三直线，连接第五参考点64和第四参考点63，确定第四直线。
71.在一实施例中，第三直线和第四直线处于同一坐标系下，可以通过第四参考点、第五参考点和第六参考点，计算第三直线的斜率和第四直线的斜率，根据第三直线的斜率和第四直线的斜率，计算得到第三直线和第四直线之间的夹角，其中，根据如下公式(2)计算得到目标夹角α：
72.tanα＝(k
3-k4)/(1+k3*k4)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
73.式中，α为目标夹角，k3为第三直线的斜率，k4为第四直线的斜率。
74.在本实施例中，通过在待测用户的颈椎上预设第四参考点、第五参考点，在背包上预设第六参考点，有利于检测待测用户的脊椎在竖直方向上的弯曲情况，从而获得脊椎的曲度信息，提高确定待测用户的姿态的准确度。
75.在本实施例一些可选的实现方式中，脊椎姿态信息包括驼背状态，如图7所示，步骤s2011，根据曲度信息，确定待测用户的脊椎姿态信息包括如下步骤s20110至步骤s20111：
76.步骤s20110：根据曲度信息，确定待测用户的脊椎的弯曲度。
77.步骤s20111：若弯曲度大于预设弯曲度，则确定待测用户的脊椎姿态信息为驼背状态。
78.此处，需要特别说明的是，在待测用户首次通过背包进行人体姿态检测时，需待测用户背着背包保持预设姿势(如站立、端坐等)，确定颈椎和肩椎的正常状态，并可以在颈椎和肩椎的正常状态下，确定预设弯曲度。
79.在本实施例中，通过确定待测用户的脊椎的弯曲度，并通过该弯曲度与预设弯曲度进行比较，更加准确的确定待测用户的脊椎姿态信息，进一步提高了确定待测用户的姿态的准确性。
80.在本实施例一些可选的实现方式中，驼背状态包括第一驼背状态和第二驼背状态，步骤s20111，确定待测用户的脊椎姿态信息为驼背状态之后，该基于背包的人体姿态检测方法包括如下步骤：
81.获取待测用户的状态值，其中，状态值包括待测用户保持驼背状态的持续时间，以及在预设时间段内，待测用户保持驼背状态的次数。
82.其中，驼背状态用于表征用户的非正常姿态，即表征当前用户的脊椎处于驼背姿态或不良驼背姿态。
83.若状态值小于预设状态值，则确定驼背状态为第一驼背状态。
84.具体的，第一驼背状态指的是不良驼背姿态(即暂时坐姿不正确导致的临时驼背状态，可通过调整坐姿，恢复正常体态)。其中，预设状态值可以包括持续时间阈值和次数阈值，若待测用户保持驼背状态的持续时间小于持续时间阈值且在预设时间段内，待测用户保持驼背状态的次数小于次数阈值，则确定驼背状态为第一驼背状态，预设状态值根据历史经验数据分析获得，此处不作具体限定。
85.若状态值大于且等于预设状态值，则确定驼背状态为第二驼背状态。
86.具体的，第二驼背状态指的是驼背姿态(即脊椎受伤导致的永久性驼背姿态，无法通过调整姿势，恢复正常体态)。其中，预设状态值可以包括持续时间阈值和次数阈值，若待测用户保持驼背状态的持续时间大于且等于于持续时间阈值且在预设时间段内，待测用户保持驼背状态的次数大于且等于次数阈值，则确定驼背状态为第二驼背状态，
87.在本实施例中，通过确定待测用户的状态值与预设状态值进行比较，更加准确的确定待测用户的驼背状态，进一步提高了确定待测用户的姿态的准确性。
88.在本实施例一些可选的实现方式中，步骤s20111，确定待测用户的脊椎姿态信息为驼背状态之后，该基于背包的人体姿态检测方法包括如下步骤：
89.向待测用户发送姿态提醒信息。
90.具体的，姿态提醒信息包括脊椎弯曲时长、脊椎弯曲度、姿势调整指引等信息，其中，姿势调整指引可以是提醒待测用户保持挺直等。
91.可选的，可以通过语音报警的方式，向待测用户发送姿态提醒信息；
92.可选的，可以通过短信或邮件等文本形式，向待测用户发送姿态提醒信息。
93.在本实施例中，通过向待测用户发送姿态提醒信息，以便于待测用户及时调整姿态，保持正常体态。
94.在本实施例一些可选的实现方式中，脊椎姿态信息包括脊椎轮廓线，步骤s202，基于脊椎姿态信息，确定待测用户的姿态之后，该基于背包的人体姿态检测方法包括如下步骤：
95.将脊椎轮廓线与预设轮廓线进行拟合，获得轮廓线拟合度。
96.具体的，脊椎轮廓线可以通过安装在背包上的超声波传感器进行测量获得。
97.当轮廓线拟合度低于预设拟合度时，则向待测用户发送姿态提醒信息。
98.具体的，当轮廓线拟合度低于预设拟合度时，可以准确确定待测用户为驼背状态，并向待测用户发送姿态提醒信息，其中，预设拟合度根据历史经验数据分析获得，此处不作具体限定。
99.在本实施例中，通过脊椎轮廓线与预设轮廓线进行拟合，得到轮廓线拟合度，当将
轮廓线拟合度低于预设拟合度，向待测用户发送姿态提醒信息，以便于待测用户及时调整姿态，保持正常体态。
100.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
101.在一实施例中，提供一种基于背包的人体姿态检测装置，该基于背包的人体姿态检测装置与上述实施例中基于背包的人体姿态检测方法一一对应。如图8所示，该基于背包的人体姿态检测装置包括姿态信息获取模块30和姿态确定模块31。各功能模块详细说明如下：
102.姿态信息获取模块30，用于通过背包，获取待测用户的脊椎姿态信息。
103.姿态确定模块31，用于基于脊椎姿态信息，确定待测用户的姿态。
104.进一步的，姿态信息获取模块30包括：
105.曲度信息获取子模块，用于通过背包，获取待测用户的脊椎的曲度信息。
106.姿态确定子模块，用于根据曲度信息，确定待测用户的脊椎姿态信息。
107.进一步的，曲度信息获取子模块包括：
108.第一参考点确定单元，用于在背包上预设第一参考点，在待测用户的颈椎上预设第二参考点，在用户的肩椎上预设第三参考点；
109.第一曲度信息确定单元，用于根据第一参考点、第二参考点和第三参考点，确定待测用户的脊椎的曲度信息。
110.进一步的，第一曲度信息确定单元包括：
111.第一直线确定子单元，用于根据第一参考点与第二参考点，确定第一直线。
112.第二直线确定子单元，用于根据第一参考点与第三参考点，确定第二直线。
113.夹角获取子单元，用于获取第一直线和第二直线之间的夹角，其中，第一直线和第二直线相交于第一参考点。
114.曲度信息确定子单元，用于根据夹角，确定待测用户的脊椎的曲度信息。
115.可选的，曲度信息获取子模块包括：
116.第二参考点确定单元，用于在待测用户的颈椎上预设第四参考点和第五参考点，在背包上预设第六参考点。
117.第二曲度信息确定单元，用于根据第四参考点、第五参考点和第六参考点，确定待测用户的脊椎的曲度信息。
118.可选的，脊椎姿态信息包括驼背状态，姿态确定子模块包括：
119.弯曲度确定单元，用于根据曲度信息，确定待测用户的脊椎的弯曲度。
120.弯曲度判断单元，用于若弯曲度大于预设弯曲度，则确定待测用户的脊椎姿态信息为驼背状态。
121.进一步的，驼背状态包括第一驼背状态和第二驼背状态，该基于背包的人体姿态检测装置还包括：
122.状态值获取单元，用于获取待测用户的状态值，其中，状态值包括待测用户保持驼背状态的持续时间，以及在预设时间段内，待测用户保持驼背状态的次数。
123.第一驼背状态确定单元，用于若状态值小于预设状态值，则确定驼背状态为第一
programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
135.所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述计算机装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、视频数据等)等。
136.所述存储器可以集成在所述处理器中，也可以与所述处理器分开设置。
137.在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中基于背包的人体姿态检测方法的步骤，例如图2所示的步骤s201至步骤s202及该方法的其它扩展和相关步骤的延伸。或者，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中基于背包的人体姿态检测装置的各模块/单元的功能，例如图8所示模块30至模块31的功能。为避免重复，这里不再赘述。
138.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
139.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
140.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。