具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

第一实施例

图1是根据第一实施例示出的坐姿提醒装置的结构示意。如图1所示，本实施例的坐姿提醒装置30，包括采集模块302、提醒模块304和控制模块306。

采集模块302，用于获取目标对象的坐姿数据；

提醒模块304，用于根据目标对象的坐姿数据与预设坐姿数据的判断结果执行对应的提醒策略；

控制模块306，包括处理器和存储有计算机程序的存储器，在处理器运行计算机程序时，实现坐姿提醒。

图2是根据第一实施例示出的坐姿提醒装置的内部结构侧视图。图3是根据第一实施例示出的坐姿提醒装置的内部结构侧视图。如图1、图2和图3所示，本实施例的坐姿提醒装置中，采集模块302包括第一超声波组件12、第二超声波组件13和云台14，提醒模块304包括信息输出结构15，控制模块306包括主控板16。

第一超声波组件12、第二超声波组件13、云台14、信息输出结构15及主控板16收容于一壳体11中。

第一超声波组件12为静态超声波组件，通过第一固定架111固定在壳体11内，探测方向固定，优选为水平方向探测。

第二超声波组件13为动态超声波组件，安装在云台14上而可改变探测方向，云台14通过第二固定架112固定在壳体11内。可选地，云台14包括旋转电机142与偏转电机141，旋转电机142通过第二固定架112固定在壳体11内，第二超声波组件13与偏转电机141连接，偏转电机141与旋转电机142连接，偏转电机141用于带动第二超声波组件13偏转探测角度，旋转电机142用于带动偏转电机141旋转，从而形成探测角度范围，可以理解，云台14的结构只需可以满足第二超声波组件13的探测方向调节即可，不限于此。优选地，偏转电机141与旋转电机142均为无刷电机，旋转电机142的输出轴的轴线与第一超声波组件12的探测方向平行，偏转电机141的输出轴位于垂直旋转电机142的输出轴的平面上。在本实施例中，壳体11上设有调节按钮18，调节按钮18与云台14电连接，从而，通过操作调节按钮18可以控制偏转电机141与旋转电机142运转，获得第二超声波组件13所需的探测方向。实际实现时，第二超声波组件13的探测方向可以预先设置为固定的多个方向，如水平方向、斜上方30°、斜上方50°、左侧15°、右侧15°等，通过对调节按钮18按动不同次数，可以将第二超声波组件13的探测方向调整成对应角度，操作方便。当然，第二超声波组件13的探测方向也可以通过操作调节按钮18进行无极调节，从而适应多种需求。

第一超声波组件12、第二超声波组件13分别设置在壳体11的同一侧的不同高度，优选第二超声波组件13的投影在第一超声波组件12的轴线上，第一超声波组件12的安装位置低于第二超声波组件13的安装位置。壳体11设有第一探测窗口与第二探测窗口，第一探测窗口与第一超声波组件12位置对应，第二探测窗口与第二超声波组件13位置对应，第一探测窗口与第二探测窗口位于壳体11的朝向使用者的一侧。

第一超声波组件12与第二超声波组件13用于测量坐姿提醒装置与用户之间的距离及用户的轮廓坐标作为判断用户坐姿的数据。

由于采用超声波组件进行测距来实现坐姿判断，无需使用摄像头采集图像进行识别，降低了成本，同时，超声波组件测距不会获取用户的图像，可以很好地保护用户隐私。

信息输出结构15包括显示屏(图未示)、指示灯151、扬声器152中的至少一种。在本实施例中，信息输出结构15为指示灯151和扬声器152，指示灯151为发光二极管。信息输出结构15用于输出坐姿提醒信息，当判断坐姿不准确时，指示灯151可以显示对应颜色进行提醒，此外，指示灯151还可以用来指示坐姿提醒装置的不同工种状态，如开机状态、充电状态等。当判断坐姿不准确时，还可以通过扬声器152进行语音播报或播放指定铃音，及时提醒用户。此外，利用信息输出结构15的提醒功能，可以在调节第二超声波组件13的探测方向时提供调节参考依据，例如，用户保持正确坐姿后，如第二超声波组件13测量得到的距离大于一较大值，则指示灯151闪烁，此时可以继续减小第二超声波组件13的探测方向的倾斜程度，直至指示灯151不再闪烁，则认为头部区域或肩膀区域处于第二超声波组件13的探测范围内。

请一并参考图2、图3与图4，坐姿提醒装置中，控制模块306还包括无线通信单元166、电源模块17及数据存储单元165，主控板16上设有主控电路161，主控电路161包括主处理器162、时钟电路163与电源管理电路164，第一超声波组件12、第二超声波组件13、云台14、信息输出结构15、无线通信单元166、电源模块17及数据存储单元165分别和主控电路161上的对应接口连接，其中，扬声器152与音频接口连接，电源模块17连接电源接口，信息输出结构15则可以连接采用GPIO电平或UART/SPI/I2C等协议的接口。

具体地，电源模块17采用可充电电池。无线通信单元166优选为蓝牙模块，可采用esp8266、nrf2401、nrf52832等模块单元实现，从而可以将坐姿数据传输到外部设备，在设有无线通信单元166时，云台14也可以根据外部设备的控制信号进行工作，而无需在装置的壳体11上设置调节按钮18。数据存储单元165用于存储数据，通过无线通信单元166可以将存储的数据传到手机或其他APP终端等外部设备，无线通信单元166可采用eeprom或铁电等存储器件实现。主处理器162为所有模块以及接口建立控制或通信关系，从而实现数据的输入、坐姿的输出、以及对外的控制，进而可以通过信息输出结构15输出坐姿提醒信息，主处理器162可选择采用stm32f107、stm32f205、ATmega328P、ATmega64等处理器实现。时钟电路163用于提供实时时钟，一方面提供实时时钟震荡、另一方面提供需要的时钟震荡输入，从而可以实现精确的时间计算并提供时钟频率。电源管理电路164与电源模块17连接，可以将电源模块17输入的电源转换为各功能模块所需电源，例如输入电压为5V，主处理器162的工作电压为3.3V，则电源管理电路164能够实现将5V转换为3.3V电源为系统供电，电源管理电路164可根据各单元具体的工作电压进行选择，如选用LM117adj、xc6206等。当信息输出结构15采用扬声器152时，主控电路161还设有语音模块，语音模块可通过N588D模块或JQ8900模块实现。

第二实施例

图5是根据第二实施例示出的坐姿提醒方法的流程示意图。如图5所示，本实施例的坐姿提醒方法，包括但不限于应用于第一实施例所述的坐姿提醒装置，坐姿提醒方法包括：

步骤201：获取目标对象的坐姿数据，坐姿数据包括目标对象的轮廓坐标和目标对象与坐姿提醒装置之间的距离；

步骤202：根据坐姿数据与预设坐姿数据分析目标对象的坐姿；

步骤203：根据分析结果输出对应的提醒信息

本申请实施例的坐姿提醒方法引入了两个数据采集维度，第一个维度为动态旋转扫描维度，用于为目标对象的轮廓扫描提供采集方法。第二个维度为静态扫描，结合动态扫描，为实现对用户不同坐姿以及调整椅子同书桌距离判断提供必要的数据。本申请能够对用户坐姿进行动态识别，能识别低头坐姿、左斜身坐姿、右斜身坐姿、伏案坐姿、直立坐姿等。若用户动态左右移动或前后移动位置，本申请仍然能够对用户的坐姿进行精准的判断。例如用户通过将座椅向前移动时，不会因为前后移动而导致设备误判断用户进行伏案坐姿。

在获取目标对象的坐姿数据之前，需要对坐姿提醒装置进行初始化，并根据当前用户的特征录入正确的坐姿数据，以作为预设坐姿数据对后续采集的坐姿数据进行参考比对及坐姿分析。具体地，可通过扬声器或显示屏或指示灯中一种或多种设备向目标对象发出保持正确坐姿的提示。用户保持正常坐姿后，通过预设操作向坐姿提醒装置反馈“已保持正确坐姿”的信息。例如，预设操作为语音回复“我已坐好”，或者通过显示屏触控确认按键确认，或者通过按下坐姿提醒装置上预设按钮确认等。响应于预设操作，采集目标对象的坐姿数据作为预设坐姿数据，预设坐姿数据包括在正确坐姿下，目标对象的轮廓坐标和目标对象与坐姿提醒装置之间的距离。

在初始化过程中采集到用户在正确坐姿下的轮廓坐标后，即可以作为标量用于后续用户动态坐姿的判断数据，这样使坐姿提醒适用不同年龄以及身材的用户，并能消除由环境因素，如桌椅高度不同等，引发的坐姿数据测量不准确的问题。初始化过程完成后，也即完成了标准坐姿模型的构建。接着通过持续不断采集用户的坐姿数据，如头部、肩部在坐标系中的坐标以及所述目标对象的胸前与所述坐姿提醒装置之间的距离，以判断用户是否处在一个正确的坐姿状态。

在一实施方式中，获取目标对象的坐姿数据时，可根据至少一组动态超声波组件的检测数据确定目标对象的轮廓坐标。具体地，以静态超声波组件所在位置为原点，以经过原点且平行于目标对象所在平面的水平直线为x轴，以经过原点的竖直方向的直线为y轴，创建一坐标系。调整至少一组动态超声波组件相对于目标对象的检测角度，如设置检测角度为水平方向-90度到90度，垂直方向0度到90度，同时控制动态超声波组件持续采集数据，得到检测值。之后，根据动态超声波组件的检测值及检测角度，确定目标对象的轮廓坐标。

可选地，根据动态超声波组件的检测值及检测角度，确定目标对象的轮廓坐标的步骤，包括：

根据动态超声波组件的检测值的变化，确定动态超声波组件的与目标对象的轮廓外缘对应的检测角度；

获取轮廓外缘对应的检测角度对应的预设坐标作为目标对象的轮廓坐标，其中，预设坐标为以静态超声波组件所在位置为原点的坐标系中的坐标。

其中，动态超声波组件的与目标对象的轮廓外缘对应的检测角度可通过驱动动态超声波组件旋转的两个电机的旋转参数进行表征，使得动态超声波组件的检测值与电机的旋转参数一一对应，或者，可以将电机的旋转参数转换成动态超声波组件的检测角度，例如向上10°且向右10°。当动态超声波组件的检测值(在不同检测角度下根据反射波确定的距离值)逐渐增大并出现突变时，表明动态超声波组件突然检测不到目标对象，则该突变点对应的检测角度与用户的轮廓边缘对应，同时该突变点对应的电机旋转参数(表征动态超声波组件的检测角度)也与用户的轮廓边缘对应。为加快计算速度，预先设置不同检测角度(两个电机的旋转参数)对应的预设坐标，预设坐标为以静态超声波组件所在位置为原点的坐标系中的坐标，例如，旋转电机的旋转角度对应x轴坐标，偏转电机的旋转角度对应y轴坐标，当用于表征检测角度的电机旋转参数为偏转电机旋转的角度对应y轴第15格的位置、旋转电机旋转的角度对应x轴第0格的位置时，检测角度(电机的旋转参数)对应的预设坐标即为(0,15)，若此时的检测角度与用户的轮廓边缘对应，则该预设坐标(0,15)即为用户某个轮廓点的坐标(如头顶的坐标)，如此，将目标对象的轮廓坐标简化为电机旋转角度相当的距离，在知道与目标对象的轮廓外缘对应的检测角度(电机的旋转参数)后，即可知道目标对象的轮廓坐标，可以加快计算速度，此外，计算过程无需使用动态超声波组件的实际检测值，可以消除桌椅高度不同、用户身高不同等因素的影响，提高分析的准确性。实际实现时，在综合桌椅高度、用户身高等因素时，也可以使用动态超声波组件的实际检测值计算用户的轮廓坐标，此为本领域技术人员知晓，不再赘述。需要说明的是，x轴和y轴上每格的距离不代表实际空间距离的大小，每格的距离大小仅决定分析的精度，距离越小，精度越大。此外，由于本申请以静态超声波组件所在位置为原点建立坐标系，因而预设坐标应根据动态超声波组件与静态超声波组件之间的位置关系进行设置，使得预设坐标为以静态超声波组件所在位置为原点的坐标系中的坐标。

在一实施方式中，获取用户的坐姿数据时，还可根据至少一组静态超声波组件的检测数据确定坐姿提醒装置与目标对象之间的距离。例如，可采集一组静态超声波组件与目标对象的距离数据，作为坐姿提醒装置与目标对象的距离数据。又例如，还可采集一组或多组静态超声波组件与目标对象的多组距离数据，筛选多组距离数据中的最小值作为坐姿提醒装置与目标对象的距离数据。再例如，还可采集一组或多组静态超声波组件与目标对象的多组距离数据，确定多组距离数据的平均值作为坐姿提醒装置与目标对象的距离数据。

上述采集坐姿数据的方式适用于采集预设坐姿数据及用于坐姿判定时的实时坐姿数据。在采集预设坐姿数据后，对采集到的轮廓坐标进行分析，提取预设关键点的坐标，预设关键点的坐标包括头顶坐标、左肩坐标和右肩坐标，比如坐姿提醒装置摆放在目标对象正前方，则y轴最大值对应的坐标点为头顶的坐标，x轴正值最大的且y轴最大值的坐标点为左肩，x轴负值最大的且y轴最大值的坐标点为右肩。预设坐姿数据中的预设关键点的坐标为用于坐姿判断的主要参数。

在一实施方式中，在步骤202根据坐姿数据与预设坐姿数据分析目标对象的坐姿时，对实时坐姿数据进行分析，提取轮廓坐标中的预设关键点的坐标，预设关键点的坐标包括头顶坐标、左肩坐标和右肩坐标，然后分析预设关键点的坐标以及目标对象与坐姿提醒装置之间的距离和预设坐姿数据的偏差是否处于预设范围内。例如，实时采集到的头部顶点坐标与右肩坐标在x轴上相对距离为a，头部顶点坐标与右肩坐标在x轴上的预设距离为b，实时采集到的头部顶点坐标与右肩坐标在y轴上相对距离为c，头部顶点坐标与右肩坐标在y轴上的预设距离为d，当a相对b变小且变小幅度大于预设幅度，同时c相对d变小且变小幅度大于预设幅度时，由此判断用户从正确坐姿变为“右侧头坐姿”。又例如，当采集到头部顶端坐标与原点的距离相对原始距离变小且变小幅度大于预设幅度、同时用户与坐姿提醒装置之间的距离也相对原始距离变小且变小幅度大于预设幅度，说明用户从正确坐姿变为“趴卧姿势”。再例如，当采集到用户与坐姿提醒装置之间的距离相对原始距离变小且变小幅度大于预设幅度，但头部顶点坐标和左右肩部坐标相对预设坐姿数据没有变化或变化处于正常范围内，说明用户只是将椅子向前移动，当前距离桌子更近但坐姿仍保持正确。

在一实施方式中，根据坐姿数据与预设坐姿数据分析目标对象的坐姿时，还可根据目标对象的轮廓坐标确定第一轮廓形状，根据预设坐姿数据确定的第二轮廓形状，并分析第一轮廓形状与第二轮廓形状是否一致，或者，根据第一轮廓的面积与第二轮廓的面积差异是否在误差允许的范围内，若是，则说明用户坐姿正确，若否，则说明用户坐姿不准确。例如，当采集到头部顶点坐标和左右间部坐标与预设坐姿数据均不相同，且超出误差允许范围。此时确定用户的第一轮廓形状与第二轮廓形状是否一致，若一致，说明用户只是将椅子左右移动或前后移动，但坐姿仍然保持正确。

在一实施方式中，根据分析结果输出对应的提醒信息时，若坐姿数据符合预设坐姿数据，可以不提醒用户，提醒模块保持默认状态，如指示灯为绿色等。若坐姿数据不符合预设坐姿数据，则根据坐姿数据与预设坐姿数据的差异进行提醒。实际实现时，可根据坐姿数据与预设坐姿数据的差异程度，通过指示灯显示指定颜色。例如，可设置坐姿数据与预设坐姿数据偏差小于50％为轻微偏差，大于等于50％为严重偏差，当前坐姿轻微偏离正确坐姿，显示黄灯提醒；当前坐姿严重偏离正确坐姿，显示红灯提醒。还可根据坐姿数据与预设坐姿数据的差异类型，进行语音播报或播放指定铃音。例如，当用户从正确坐姿变成处于趴坐，语音提示用户“请不要趴坐”，以适应多种错误坐姿的提醒，更加智能化。

本实施例的坐姿提醒方法，通过获取目标对象的坐姿数据，坐姿数据包括目标对象的轮廓坐标和目标对象与坐姿提醒装置之间的距离；根据坐姿数据与预设坐姿数据分析目标对象的坐姿；根据分析结果输出对应的提醒信息。本申请的坐姿提醒方法从多个维度对坐姿判断分析，以较低成本实现了有效的坐姿提醒，同时保障了用户的隐私安全。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。