[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于慣性傳感器的沖牙質(zhì)量檢測(cè)評(píng)估系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910696148.6
• 申請(qǐng)日: 2019-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110265135A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛建偉;范博宇;歐陽(yáng)真超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)杭州創(chuàng)新研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G16H40/63
• 分類(lèi)號(hào): G16H40/63;G16H10/60;A61C17/02;G06N3/04
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專(zhuān)利事務(wù)所 11121
• 代理人: 祗志潔

1.一種基于慣性傳感器的沖牙質(zhì)量檢測(cè)評(píng)估系統(tǒng)，包括：安裝在沖牙器手柄上的慣性傳感器、藍(lán)牙通信模塊和微型單片機(jī)，安裝在智能設(shè)備上的口腔智能衛(wèi)士應(yīng)用程序APP，以及Web云平臺(tái)；

所述的慣性傳感器包含三軸加速度傳感器和三軸角速度傳感器，用于采集用戶(hù)沖牙過(guò)程中的手部動(dòng)作信息數(shù)據(jù)；所述的微型單片機(jī)對(duì)慣性傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解包和量程轉(zhuǎn)換，輸出的三軸加速度和三軸角速度數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙通信模塊傳輸給智能設(shè)備端；

所述的口腔智能衛(wèi)士APP包括沖牙數(shù)據(jù)標(biāo)定模塊、特征提取模塊、模型訓(xùn)練模塊和實(shí)時(shí)沖牙檢測(cè)評(píng)估模塊；沖牙數(shù)據(jù)標(biāo)定模塊對(duì)接收到的三軸加速度和三軸角速度數(shù)據(jù)，進(jìn)行18個(gè)口腔沖牙檢測(cè)事件的標(biāo)定，18個(gè)檢測(cè)事件包括16個(gè)牙齒區(qū)域以及漱口和噪聲事件；特征提取模塊對(duì)接收到的三軸加速度和三軸角速度數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后，對(duì)數(shù)據(jù)使用傅里葉變化分析后的最佳窗口分片，對(duì)時(shí)間片內(nèi)每一軸的加速度、角速度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)特征提取，抽取的統(tǒng)計(jì)特征包括最大值、最小值、平均值、眾數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、中位數(shù)和上、下四分位數(shù)共八個(gè)特征，一個(gè)時(shí)間片內(nèi)提取的統(tǒng)計(jì)特征組成一條特征向量；對(duì)標(biāo)定的慣性傳感器數(shù)據(jù)提取特征向量后形成訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；模型訓(xùn)練模塊將訓(xùn)練數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集，選取多個(gè)不同的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，進(jìn)行模型訓(xùn)練，選取其中分類(lèi)效果最佳的模型集成最終模型；模型訓(xùn)練模塊對(duì)選取的模型采用主成分分析法進(jìn)行優(yōu)化，以減少輸入的特征數(shù)量，并將優(yōu)化后的最終模型存儲(chǔ)到口腔智能衛(wèi)士APP中的實(shí)時(shí)沖牙檢測(cè)評(píng)估模塊中；

實(shí)時(shí)沖牙檢測(cè)評(píng)估模塊在用戶(hù)沖牙時(shí)運(yùn)行；慣性傳感器實(shí)時(shí)采集用戶(hù)沖牙過(guò)程中的手部動(dòng)作信息數(shù)據(jù)，經(jīng)解包和量程轉(zhuǎn)換后傳輸給特征提取模塊；特征提取模塊對(duì)接收到的三軸加速度和三軸角速度數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理和特征提取，將得到的特征向量輸入實(shí)時(shí)沖牙檢測(cè)評(píng)估模塊；實(shí)時(shí)沖牙檢測(cè)評(píng)估模塊對(duì)輸入的特征向量通過(guò)最終模型檢測(cè)事件，記錄16個(gè)口腔區(qū)域的清潔時(shí)間，在APP界面對(duì)當(dāng)前用戶(hù)正在沖洗的牙面通過(guò)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行高亮閃爍顯示，在用戶(hù)一次沖牙結(jié)束后，對(duì)未達(dá)到目標(biāo)時(shí)間的口腔區(qū)域進(jìn)行標(biāo)示，同時(shí)將用戶(hù)的沖牙數(shù)據(jù)同步上傳到Web云平臺(tái)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖牙質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的特征提取模塊在分片時(shí)，設(shè)置滑動(dòng)窗口的長(zhǎng)度為1s，滑動(dòng)步長(zhǎng)為0.5s。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖牙質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的Web云平臺(tái)接收實(shí)時(shí)沖牙檢測(cè)評(píng)估模塊上傳的用戶(hù)沖牙數(shù)據(jù)，生成沖牙日志。