[發明專利]基于壓力圖像進行睡姿識別處理的頸枕高度調節方法及裝置

有效

• 申請號: 202010820060.3
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN112001286B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 張立國;馬子薦;金梅;劉強;李媛媛;李福昆
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06V40/10
• 分類號: G06V40/10;G06F17/10;G01L5/00;G01C9/00;A47G9/10
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰

1.一種基于壓力圖像進行睡姿識別處理的頸枕高度調節方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟S1：確定最佳枕高和調節方式；

建立最佳枕高預測函數Y：

其中，Y₁為無頸椎病時的最佳枕高、Y₂為有頸椎病時的最佳枕高、Y₃為仰躺枕高、Y₄為側躺枕高、C為有無頸椎病，C為0代表無頸椎病，C為1代表有頸椎病、λ為頸枕高度調節度、F為調節方式函數；

用戶可通過改變調節時間t_s和冪次γ選擇調節方式函數F：

x為高度調節過程中調節到當前高度所用時間，t_s為高度調節所用總時間，為常數；

步驟S2：初步判斷人體俯仰躺和側躺；

S21、由M*W個壓力傳感器組成的壓力檢測陣列收集人體在床上的壓力信息，將獲得的壓力值轉換為0-255的灰度值，轉換表達式為：

其中，P為灰度值、N為壓力傳感器壓力、N_max為壓力最大值、N_min為壓力最小值；

S22、計算壓力密度ρ：

其中，N_i為壓力值，P_ij為壓力點個數；

引入雙閾值K₁、K₂，當壓力圖像的壓力密度ρ大于K₁時，人體為俯仰躺，若壓力圖像的壓力密度ρ小于K₂時，人體為側躺；

當壓力圖像的壓力密度ρ介于K₁和K₂之間時，不能準確區分人體處于俯仰躺還是側躺，此時人體為俯仰躺、未完全側躺或已側躺，通過引入壓力圖像的平衡度標準來判斷人體姿勢所處狀態；

設定閾值K₃、K₄，對壓力圖像進行底帽變換去除噪聲影響，同時選取若干灰度值大于K₅的壓力灰度圖位置點，選取該點附近n*n個點進行平均差計算，平均差C₃為

式中，P_p為n*n個點灰度值的平均值，P_ij為位置為(i，j)處的灰度值，當C₃開始大于梯度閾值K₃時，該點值為輪廓點，對各個輪廓點的位置進行統計，此時壓力圖像的平衡度B為：

B＝|∑L_i-∑R_i| (8)

式中，L_i為中心線左邊輪廓點，R_i為中心線右邊輪廓點；

構造影響函數r：

當r處于0到K₃時為仰俯躺，當r處于K₄到0時為側躺，當r處于其它值時人體為未完全側躺狀態；

步驟S3：識別人體俯躺和仰躺；

通過基于局部對稱性和灰度統計特征的壓力密集區域定位方法對壓力密集區域進行定位，將壓力密度大的區域進行中心對稱變換，然后與原圖像加權平均得到變換圖像，獲得標準差C₁：

式中，M_i為檢測窗口中的每個統計點，每個點記為1，N_ij為該點壓力值；

遍歷各區域位置信息得到中心位置信息，將上下兩個標準差最大的情況進行標記，得到兩定位范圍，對定位范圍進行比較，即：

式中，S_上、S_下分別為距離頭部中心Z最近的檢測窗口區域和最遠的檢測窗口區域，a為上部分面積所占上下兩部分面積比例，當a大于K₆且S_上和S_下的距離d小于K₇時人體為仰躺姿勢，其余為俯躺姿勢，其中d為S_上和S_下中心位置間的距離，K₆為0.6，K₇與上半身長H2相等；

步驟S4：建立頭頸部高度隨姿勢變化模型，根據上述步驟檢測的人體姿勢調節最佳枕高。