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北京信息科技大学北京市传感器重点实验室，北京 100101

0 引言

2019年4月，国家卫健委疾控局副局长张勇在新闻发布会上指出，2018年全国儿童青少年总体近视率为53.6%，近视防控任务艰巨[1]。2020年4月21日，习近平总书记在陕西省安康市平利县老县镇中心小学考察时说：“现在孩子普遍眼镜化，这是我的隐忧[2]。”近年来，我国儿童青少年近视发病率呈上升趋势，原因之一就是不正确的读写姿势。另外，不良坐姿还会影响青少年的成长发育，造成脊柱弯曲等问题。教师和家长都十分注意监督和提醒儿童保持正确的学习姿势，但对许多家长来说难以做到时时刻刻的监督。

针对此类问题，目前市场上有支撑起儿童头部、强制保持眼睛与书本距离和通过座椅背带强制儿童背部沿座椅挺直的产品等，均为功能单一、强制性的产品，容易影响儿童学习时的舒适度，分散注意力。本文设计了基于人工智能的儿童坐姿监测系统，通过摄像头和神经网络识别儿童在读书学习时的错误坐姿，并及时通过语音进行提醒。

对儿童错误坐姿的识别通过卷积神经网络实现。卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）是一种深层前馈神经网络，在20世纪60年代，由Hubel和Wiesel首先提出，Fukushima K[3]在1980年提出第一个卷积神经网络的实现网络，目前已成功应用于图像识别，在大型图像处理方面表现出色[4-5]。本系统移植到微型电脑（树莓派），通过摄像头拍摄照片，针对儿童学习时比较容易出现的低头、歪头、趴在桌子上、高低肩等4种错误坐姿，通过神经网络识别，在检测到儿童保持错误坐姿时，发出相应的语音，提醒儿童纠正。……