當(dāng)你以為實感技術(shù)只是讓機(jī)器擁有更多花哨的功能，它已經(jīng)開始無微不至地關(guān)注你的健康，當(dāng)你以為只有背背佳才能幫你矯正坐姿，已有神器遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越它的地位。且看英特爾實感技術(shù)如何化身大白，幫你擁有完美身形。

實感技術(shù)無疑是今年CES舞臺上的閃耀明星?？剖逶贑ES主題演講中騎著的Segway平衡車就裝有全新的英特爾實感ZR300攝像頭，擁有“視覺”的它不僅可以成為你的代步工具，還能變成機(jī)器人為你端茶倒水，或與其他智能產(chǎn)品互動。此外，同期登臺的Yuneec無人機(jī)Typhoon H也同樣搭載英特爾實感技術(shù)，從而獲得實時跟隨主人，記錄主人運動中颯爽英姿的能力。

實感技術(shù)能讓設(shè)備具有人類一樣的感知能力。據(jù)英特爾實感技術(shù)相關(guān)負(fù)責(zé)人Achntya Bhowmik透露，目前英特爾一方面是縮小實感攝像頭的尺寸，讓其能適用于手機(jī)、手表等隨身智能設(shè)備，另一方面則是打造一系列軟件庫，讓實感技術(shù)可以做更多事情，比如手勢識別、臉部識別、背景移除、3D掃描+打印、機(jī)器人人物識別以及無人機(jī)避障、增強(qiáng)現(xiàn)實應(yīng)用、虛擬裝飾掩飾等應(yīng)用場景延伸。

隨著實感技術(shù)的普及與廣泛應(yīng)用，游戲體驗將更加真實，機(jī)器人將更能知冷知熱，手機(jī)、電腦將更加炫酷而又實用。除此之外，還有更多讓人意想不到的日常生活應(yīng)用！

科再奇在CES上展示了Ninebot公司的Segway個人平衡車，它可以變成一個機(jī)器人

無論是學(xué)生還是普通上班族，我們坐在桌前的時間越來越多，而其中對著電腦的時間更是占了一大部分，而正確的坐姿往往并不舒服和自由，久而久之不良坐姿則會對我們的肩頸腰椎造成巨大傷害。除了背背佳，你天天面對的電腦可是提醒你保持正確坐姿的最佳監(jiān)督者，其中的秘密就是CES大熱的實感技術(shù)。奧妙就在文中揭曉。

本文首先介紹英特爾實感設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)以及該設(shè)備是如何獲得現(xiàn)實場景下的三維數(shù)據(jù)。針對本課題，利用英特爾實感技術(shù)官方SDK提取出用戶面部大約70個特征點的三維數(shù)據(jù)。這些特征點的三維數(shù)據(jù)就是本文坐姿檢測算法的基礎(chǔ)。在獲得用戶面部70多個點的三維數(shù)據(jù)之后，計算出用戶此時頭部的轉(zhuǎn)動及俯仰角度，頭部與計算機(jī)顯示屏之間的距離，并投入使用；支持向量機(jī)（SVM）行訓(xùn)練和識別實驗，實現(xiàn)了對“歪頭”、“駝背”、“仰視過大”、“俯視過大”、“距離屏幕過近”等不良坐姿的判定，并經(jīng)過多次實驗驗證。通過與MySQL數(shù)據(jù)庫的結(jié)合，將坐姿特征、每日不同坐姿的時間長度記錄下來，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，生成報表給到用戶，從而達(dá)到完整的檢測、提醒、矯正目的。

實時坐姿 檢測算法 硬 件及開發(fā)環(huán)境

實感技術(shù)是英特爾推出的深度攝像頭，最新一代設(shè)備是全VGA分辨率（640 x 480 60fps）的深度攝像頭，另外具有1080p分辨率的RGB攝像頭，在拍攝1080p畫面的時候傳輸速率為30fps，檢測范圍在0.2米至1.2米之間，根據(jù)不同的使用場景和算法，檢測距離也不一樣。目前已有多款筆記本電腦配置實感攝像頭，本文采用的是開發(fā)版本的實感攝像頭，為開發(fā)人員而設(shè)，如下圖所示。

開發(fā)款攝像頭

開發(fā)款的基本尺寸是150mm x 30mm x 58mm，根據(jù)官方介紹開發(fā)需要的環(huán)境配置如下：

具備USB 3.0接口，根據(jù)實際測試，臺式機(jī)最好使用后置USB3.0接口，保證足夠穩(wěn)定的供電

官方建議使用第四代以及之后的酷睿系列CPU

在本次開發(fā)過程中使用的是第三代Core i5 CPU

需要注意的是，目前英特爾實感技術(shù)SDK僅支持Windows 8.1以及之后的Windows操作系統(tǒng)，而且是64位，暫不支持Mac OS 以及Linux。

坐 姿檢測系統(tǒng)設(shè)計

整套坐姿檢測系統(tǒng)的設(shè)計流程如下圖所示。

坐姿檢測系統(tǒng)流程圖

坐姿檢測系統(tǒng)一共分為五個主要部分，分別是用戶信息的錄入，設(shè)備初始化以及圖像預(yù)處理，緊接著就是最核心的實時坐姿檢測，進(jìn)而將坐姿信息進(jìn)行統(tǒng)計，并在適當(dāng)?shù)臅r候進(jìn)行結(jié)果展示與提醒。其中實時坐姿檢測模塊是本文的重點研究方向，設(shè)計流程如下圖所示。

實時坐姿檢測模塊流程圖

在實時坐姿檢測中，如果開啟目光跟蹤技術(shù)，則利用目光跟蹤技術(shù)進(jìn)行校正，進(jìn)行輔助判斷，以增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

算 法判定

用戶的頭部運動以及頭部狀態(tài)是主要的特征提取空間，通過實感技術(shù)在三維坐標(biāo)中，對頭部的仰角（PITCH，繞X軸旋轉(zhuǎn)）、偏航角（YAW，繞Y軸旋轉(zhuǎn)）、翻滾角（ROLL，繞Z軸旋轉(zhuǎn)）、高度信息、空間位置信息進(jìn)行坐標(biāo)變換提取，將轉(zhuǎn)換過的數(shù)據(jù)進(jìn)行卡爾曼濾波，獲得較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)進(jìn)行坐姿比對，并且頭部信息各項參數(shù)滿足一定指標(biāo)，則判定該用戶的坐姿是端正的，如下圖所示。

用戶坐標(biāo)系

當(dāng)歐拉角的翻滾角ROLL的絕對值大于10度的時候，可以認(rèn)為用戶左右歪頭幅度過大，是錯誤的坐姿，需要進(jìn)行提醒。準(zhǔn)確來說，當(dāng)ROLL值為正10度以上的時候，用戶頭部向右傾斜角度過大，當(dāng)值為負(fù)10度以上的時候，用戶頭部向左傾斜角度過大；當(dāng)歐拉角的YAW的絕對值大于18度的時候，可以認(rèn)為用戶頭部的左右轉(zhuǎn)頭扭頭的幅度過大。這樣的錯誤坐姿經(jīng)常出現(xiàn)在程序員群體中，因為很多程序員都是用兩臺顯示器或多臺顯示器，由于桌子不夠大，用戶與顯示器之間距離過近，在觀看顯示器的時候需要大幅度的扭頭，對頸肩部造成額外負(fù)擔(dān)，屬于不良坐姿。當(dāng)YAW值大于正18度的時候，用戶頭部向右旋轉(zhuǎn)幅度過大，當(dāng)YAW值小于負(fù)18度的時候，用戶頭部向左旋轉(zhuǎn)的幅度過大；當(dāng)歐拉角的PITCH值加5之后的絕對值大于25度，則可以判定用戶的頭部俯仰程度過大，屬于不正確坐姿。通常情況下，用戶在使用電腦的時候顯示器都會略低于用戶的頭部高度，而最適宜的坐姿也不是頭部一定要平視顯示器，而是稍微低一點點頭，這樣有助于減輕肩部脊椎的壓力，適合長時間工作。更準(zhǔn)確地說，當(dāng)歐拉角的PITCH值大于20度，用戶是仰起頭在看顯示器畫面，出現(xiàn)這種情況的典型錯誤坐姿就是手托下巴抬頭看顯示器，如下圖所示，在閱讀長段文字或者瀏覽視頻內(nèi)容的時候經(jīng)常會出現(xiàn)這樣的坐姿，而當(dāng)歐拉角的PITCH值小于負(fù)30度的時候，用戶低頭幅度過大，可以判定用戶坐姿不正確，這種情況下對脊柱的損傷較為嚴(yán)重，出現(xiàn)這種不良坐姿的多為佩戴眼鏡的用戶。

手托下巴的錯誤坐姿

另外一種典型的錯誤坐姿就是距離顯示器過近，通過實感技術(shù)的深度信息，可以快速獲得用戶的頭部、肩部相對于攝像頭的距離，并且可以精確獲得用戶的眼睛距離攝像頭的距離信息，因此可以快速判斷用戶是否距離顯示器過近。本文實驗的顯示器尺寸是17寸，用戶與顯示器的最佳距離在70厘米至80厘米，小于70厘米的時候距離顯示器過近，通常這樣的情況都是因為駝背造成的，而反過來，不但會對視力造成嚴(yán)重?fù)p傷，也會加重駝背的情況。正確坐姿如下圖所示。

正確坐姿

實 驗結(jié)果分析

實驗組數(shù)為4組，每組一名同學(xué)，共四人，實驗結(jié)果數(shù)據(jù)如下：

第一組，實驗天數(shù)5天

第二組，實驗天數(shù)5天

第三組，實驗天數(shù)5天

第四組，實驗天數(shù)5天

通過對不同實驗對象的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，算法的準(zhǔn)確率在90%以上，相比于傳統(tǒng)的智能硬件識別方法的40%，準(zhǔn)確率有了大幅提升。但是在實驗中也發(fā)現(xiàn)，第二組的檢測準(zhǔn)確率較低，通過對測試同學(xué)的身高、視力等信息進(jìn)行了解，還發(fā)現(xiàn)另外一個重要因素，用戶平時使用的桌子大小、座椅高低對用戶的坐姿會造成很大影響，一套合適的座椅書桌也是非常有必要的。

E nding來啦~

本文設(shè)計了一種利用英特爾實感攝像頭完成的實時坐姿檢測算法，適用人群為需要長時間坐在電腦前工作的白領(lǐng)或者程序員群體，綜合分析用戶頭部、眼部的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判斷用戶當(dāng)前坐姿是否端正，相比于傳統(tǒng)的智能硬件解決方案，省去了單獨佩戴智能硬件設(shè)備的繁瑣，并且極大提高了檢測準(zhǔn)確度，達(dá)到了90%以上，同時極低的誤警率也保證了在實際應(yīng)用場景中不會干擾到用戶的正常工作。在算法和整體系統(tǒng)軟件的設(shè)計上，仍有一定的優(yōu)化改進(jìn)空間，在對圖像信息進(jìn)行處理之前，可以采用更好的圖像降噪算法，用戶面部特征數(shù)據(jù)在處理的時候可以進(jìn)行濾波處理，以減少采集數(shù)據(jù)誤差及跳變對檢測造成的影響。