【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于人體姿勢檢測，具體是指一種人體姿勢檢測系統、方法與設備。
技術介紹
1、基礎設施建設和工業化進程的安全一直是國家的重點關注對象。長期以來，中國政府針對建筑工程施工安全出臺了不同的條例和規章制度，極大推動各級政府和施工管理者對工地安全管理水平的提高。然而由于工程管理成本和管理人員數量的限制，難以對工地現場人員準確實時管控，對人員的工作狀態以及存在的安全隱患管理更是無從談起。
2、為提高現場人員的安全性、更好地保護工人的健康，目前已經出現一些智能安全帽研究成果。2022年金陵科技學院電子信息工程學院梁楷博等人組成的團隊，通過北斗定位技術以及阿里云平臺，結合mpu6050慣性傳感器，設計出一款可以檢測摔倒并通過阿里云平臺進行報警的智能安全帽。2022年西安電子科技大學劉歡基于gb/228181協議設計了一款智能安全帽系統，該系統結合物聯網技術、空間定位技術、移動通信及多媒體等技術，實現了視頻監控、語音對講、協同定位以及安全報警等多種功能。2022年哈爾濱理工大學趙鵬結合zigbee技術以及onenet云平臺、android軟件針對有限空間作業環境制作了一款智能安全帽，其中包括了溫度檢測、有毒氣體氣體濃度檢測、心率血氧檢測以及電量檢測等功能。2022年telkom大學的fahrurrasyid等人針對印尼摩托車事故劇增的現象，使用心跳脈沖傳感器、gps定位模塊等設計出一款，可以通過心率檢測嗜睡并發出警報同時可以通過谷歌地圖對傷者進行定位跟蹤的智能安全帽，此外該智能安全帽還配備了sos呼救功能。
3、
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種能夠準確檢測人體姿勢，充分挖掘動態非線性人體空間數據中深層次隱藏信息，檢測精度高的人體姿勢檢測系統、方法與設備。
2、為實現上述目的，本專利技術一種人體檢測系統，包括單片機、紅外避障傳感器、壓力傳感器、光敏電阻傳感器、溫度傳感器、溫濕度傳感器、有毒氣體傳感器、氣壓傳感器、粉塵傳感器、gps定位模塊、語音合成模塊、陀螺儀模塊、加速度傳感器、脈搏血氧傳感器、攝像頭模塊、oled顯示屏模塊、wifi模塊，其中陀螺儀模塊和加速度傳感器屬于慣性傳感器imu；單片機從各種傳感器和模塊中采集環境、生理以及位置參數由單片機進行數據處理，通過wifi模塊上傳到服務器，在單片機和服務器做出對應的決策和控制。
3、作為本專利技術進一步的方案：所述溫度傳感器是ds18b20溫度傳感器、溫濕度傳感器是dht11溫濕度傳感器、語音合成模塊是syn6288語音合成模塊，陀螺儀模塊是mpu6050陀螺儀模塊，加速度傳感器是adxl345加速度傳感器，脈搏血氧傳感器是max30102脈搏血氧傳感器，wifi模塊是esp8266wifi模塊。
4、本專利技術的一種人體姿勢檢測方法，包括離線建模階段、在線人體姿勢檢測階段，其特征在于，所述離線建模階段包括以下步驟：
5、步驟1：數據預處理，通過編碼器bi-mixgu模型對人體姿勢檢測系統中的慣性傳感器imu數據進行處理并生成樣本集；
6、步驟2：根據樣本自相關性和樣本集生成數據序列；
7、步驟3：對步驟2生成的數據序列標準化；
8、步驟4：確定動態混合變分自編碼分類dmvaec模型的結構和優化問題目標函數的參數，隨機生成模型參數作為模型參數初始值；
9、步驟5：使用隨機梯度下降sgd方法求解優化問題，保存dmvaec模型的最優參數值；
10、在線人體姿勢檢測階段包括以下步驟：
11、步驟1：在線從imu采集人體姿勢數據進行處理生成樣本；
12、步驟2：生成新樣本對應的序列數據并進行標準化；
13、步驟3：計算dmvaec模型輸出分類概率；
14、步驟4：確定人體姿勢類別，并發送給單片機系統；
15、步驟5：判斷姿勢是否異常，如果異常發出警示，發送給管理人員，否則繼續檢測新數據。
16、作為本專利技術進一步的方案：所述bi-mixgu模型是雙向混合門單元mixgu，所述mixgu是通過對遞歸單元神經網絡gru和精簡模型最小門單元mgu進行自適應加權構建而成。
17、作為本專利技術進一步的方案：所述動態混合變分自編碼分類dmvaec模型采用雙向mixgu從全體樣本數據集抽取全局隱變量信息以及分類信息，基于變分自編碼器vae框架，采用mixgu作為自編碼器從非線性動態人體姿勢數據中抽取全局信息以及多模態局部信息，使用神經網絡作為解碼器實現對輸入數據的重構，采用softmax分類器預測人體姿勢類別，引入流形學習很好地描述人體姿勢數據內在幾何結構信息，通過變分推理方法求取最優模型參數。
18、本專利技術的一種人體檢測設備，是安全帽，所述安全帽上包括人體檢測系統，所述單片機設置在安全帽里面的上部，安全帽包括照明開關、照明燈，照明開關和語音合成模塊分別放置于安全帽外部側面中間位置；光敏電阻傳感器位于安全帽帽檐正上方、照明燈以及oled顯示屏模塊分別置于安全帽正前方；攝像頭模塊設置于安全帽帽檐邊中間位置；壓力傳感器設置在安全帽內部頂部，直接與頭部接觸判斷安全帽佩戴是否正確；ds18b20溫度傳感器和max30102脈搏血氧傳感器放置在安全帽內部后面，與頭部緊密接觸；gps定位模塊設置在安全帽正面上方位置；紅外避障傳感器位于安全帽帽檐下方；安全帽的后部內側設有傳感器集成盒，集成盒內設置有溫濕度傳感器、有毒氣體傳感器、氣壓傳感器、粉塵傳感器、陀螺儀模塊、加速度傳感器、wifi模塊，用于測量外部環境參數以及人體姿勢位置數據。
19、作為本專利技術進一步的方案：所述安全帽工作電源由鋰電池提供。
20、與現有技術相比，本專利技術提出一種動態混合變分自編碼分類dmvaec模型的人體姿勢檢測方法。該模型采用雙向mixgu從全體樣本數據集抽取全局隱變量信息以及分類信息，基于變分自編碼器vae框架，采用mixgu作為自編碼器從非線性動態人體姿勢數據中抽取全局信息以及多模態局部信息，使用神經網絡作為解碼器實現對輸入數據的重構，采用softmax分類器預測人體姿勢類別，引入流形學習很好地描述人體姿勢數據內在幾何結構信息，通過變分推理方法求取最優模型參數。該技術通過引入mixgu深度學習模型充分挖掘數據集的隱藏非線性局部動態和全局幾何結構信息，通過引入變分推理技術較好降低人體姿勢數據噪聲的影響，提高了檢測精確度。
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1.一種人體姿勢檢測系統，包括單片機，其特征在于，還包括紅外避障傳感器、壓力傳感器、光敏電阻傳感器、溫度傳感器、溫濕度傳感器、有毒氣體傳感器、氣壓傳感器、粉塵傳感器、GPS定位模塊、語音合成模塊、陀螺儀模塊、加速度傳感器、脈搏血氧傳感器、攝像頭模塊、OLED顯示屏模塊、WIFI模塊，其中陀螺儀模塊和加速度傳感器屬于慣性傳感器IMU；單片機從各種傳感器和模塊中采集環境、生理以及位置參數由單片機進行數據處理，通過WIFI模塊上傳到服務器，在單片機和服務器做出對應的決策和控制。
2.根據權利要求1所述的一種人體姿勢檢測系統，其特征在于，所述溫度傳感器是DS18B20溫度傳感器、溫濕度傳感器是DHT11溫濕度傳感器、有毒氣體傳感器是MQ135有毒氣體傳感器、氣壓傳感器是BMP180氣壓傳感器、語音合成模塊是SYN6288語音合成模塊、陀螺儀模塊是MPU6050陀螺儀模塊、加速度傳感器是ADXL345加速度傳感器、脈搏血氧傳感器是MAX30102脈搏血氧傳感器，WIFI模塊是ESP8266WIFI模塊。
3.根據權利要求1所述的一種人體姿勢檢測系統的檢測方法，包括離
4.根據權利要求3所述的一種人體姿勢檢測方法，其特征在于，所述Bi-MIXGU模型是雙向混合門單元MIXGU，所述MIXGU是通過對遞歸單元神經網絡GRU和精簡模型最小門單元MGU進行自適應加權構建而成。
5.根據權利要求3所述的一種人體檢測方法，其特征在于，所述動態混合變分自編碼分類DMVAEC模型采用雙向MIXGU從全體樣本數據集抽取全局隱變量信息以及分類信息，基于變分自編碼器VAE框架，采用MIXGU作為自編碼器從非線性動態人體姿勢數據中抽取全局信息以及多模態局部信息，使用神經網絡作為解碼器實現對輸入數據的重構，采用softmax分類器預測人體姿勢類別，引入流形學習很好地描述人體姿勢數據內在幾何結構信息，通過變分推理方法求取最優模型參數。
6.一種人體姿勢檢測設備，其特征在于，所述人體檢測設備是安全帽，所述安全帽上包括人體檢測系統，所述單片機設置在安全帽里面的上部，安全帽包括照明開關、照明燈，照明開關和語音合成模塊分別放置于安全帽外部側面中間位置；光敏電阻傳感器位于安全帽帽檐正上方、照明燈以及OLED顯示屏模塊分別置于安全帽正前方；攝像頭模塊設置于安全帽帽檐邊中間位置；壓力傳感器設置在安全帽內部頂部，直接與頭部接觸判斷安全帽佩戴是否正確；DS18B20溫度傳感器和MAX30102脈搏血氧傳感器放置在安全帽內部后面；GPS定位模塊設置在安全帽正面上方位置；紅外避障傳感器位于安全帽帽檐下方；安全帽的后部內側設有傳感器集成盒，集成盒內設置有溫濕度傳感器、有毒氣體傳感器、氣壓傳感器、粉塵傳感器、陀螺儀模塊、加速度傳感器、WIFI模塊。
7.根據權利要求6所述的一種人體姿勢檢測設備，其特征在于，所述安全帽工作電源由鋰電池提供。
...【技術特征摘要】
1.一種人體姿勢檢測系統，包括單片機，其特征在于，還包括紅外避障傳感器、壓力傳感器、光敏電阻傳感器、溫度傳感器、溫濕度傳感器、有毒氣體傳感器、氣壓傳感器、粉塵傳感器、gps定位模塊、語音合成模塊、陀螺儀模塊、加速度傳感器、脈搏血氧傳感器、攝像頭模塊、oled顯示屏模塊、wifi模塊，其中陀螺儀模塊和加速度傳感器屬于慣性傳感器imu；單片機從各種傳感器和模塊中采集環境、生理以及位置參數由單片機進行數據處理，通過wifi模塊上傳到服務器，在單片機和服務器做出對應的決策和控制。
2.根據權利要求1所述的一種人體姿勢檢測系統，其特征在于，所述溫度傳感器是ds18b20溫度傳感器、溫濕度傳感器是dht11溫濕度傳感器、有毒氣體傳感器是mq135有毒氣體傳感器、氣壓傳感器是bmp180氣壓傳感器、語音合成模塊是syn6288語音合成模塊、陀螺儀模塊是mpu6050陀螺儀模塊、加速度傳感器是adxl345加速度傳感器、脈搏血氧傳感器是max30102脈搏血氧傳感器，wifi模塊是esp8266wifi模塊。
3.根據權利要求1所述的一種人體姿勢檢測系統的檢測方法，包括離線建模階段、在線人體姿勢檢測階段，其特征在于，所述離線建模階段包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的一種人體姿勢檢測方法，其特征在于，所述bi-mixgu模型是雙向混合門單元mixgu，所述mixgu是通過對遞歸單元神經網絡gru和精簡模型最小門單元mgu進行自適應加權構建而...
【專利技術屬性】
技術研發人員：顧張清，任世錦，魏明生，郝國生，曹建斌，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：
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