[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

本發明提供一種基于壓力圖像進行睡姿識別的頸枕高度調節方法及裝置，高度調節方法包括初步判斷人體姿勢、識別人體俯躺及仰躺和建立頭頸部高度隨姿勢變化模型；高度調節裝置包括枕頭外皮、壓力傳感器、橫板、側板、電動推桿、固定柱、轉軸、控制單元、羽絨填充層、電源模塊和壓力傳感器陣列，電源模塊提供傳感器及控制器電源，壓力傳感器陣列收集人體壓力圖像，壓力傳感器接收頭部壓力數據，控制單元綜合分析人體壓力圖像信息和頭部壓力數據，并通過控制電動推桿使側板轉動，改變頸枕高度。上述裝置及方法精簡了特征計算，提高了對俯躺和仰躺的識別速度及精度，實現了通過壓力圖像識別睡姿調節頸枕高度保護人體的目的。

技術領域

本發明涉及睡姿識別技術，特別涉及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及裝置。

背景技術

越來越多的研究表明仰臥枕高和側臥枕高與病人頸椎病的產生成正相關。枕頭高度的不恰當會增加脊椎負擔并且影響休息質量。而在根據身姿調節枕高保護頸椎的產品中，現有的睡姿識別技術主要有通過攝像頭采集的圖像識別和對壓力傳感器的壓力識別。通過攝像頭采集的圖像進行識別，難以忽略實際情況中被子等物品的影響和夜光光線弱的影響，且產品安裝難度大、影響房屋美觀。通過壓力傳感器識別的方法解決了被子遮擋和夜間較暗的問題，但現有算法往往存在識別模式多但精度低和運算速度較慢等缺點。

發明內容

因此為了進一步提高效果和效率，本發明提供了一種精簡的睡姿識別方法。在睡姿識別方法中，針對睡眠中俯仰躺及不同側躺的傾斜程度，通過計算壓力傳感器壓力密度變化，結合人體在不同姿勢下的壓力分布信息和最佳枕高信息，提出了一種基于壓力圖像處理的睡姿識別方法，并得到了最佳枕高與不同睡姿的關系。

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

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；

步驟S3：識別人體俯躺和仰躺；