[發明專利]一種用于壓力傳感陣列的人類睡姿識別方法

在審

• 申請號: 202310331079.5
• 申請日: 2023-03-31
• 公開（公告）號: CN116563940A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 尚杰;胡振宇;方建波;李潤偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: G06V40/20
• 分類號: G06V40/20;A61B5/11;A61B5/103;A61B5/00;G06V10/30;G06V10/40;G06V10/764;G06V10/82;G06N3/0464;G06N3/047;G06N3/08
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 袁波

本發明提供了一種用于壓力傳感陣列的人類睡姿識別方法，包括：步驟S1,每隔預設時間間隔，獲取用戶躺于壓力傳感陣列上的一段實時壓力數據；步驟S2，針對每段實時壓力數據進行去噪、去極值和融合平均預處理得到對應的預處理后實時壓力數據；步驟S3，針對每個預處理后實時壓力數據，進行圖片化處理得到對應的實時灰度圖像；步驟S4，針對每張實時灰度圖像，將實時灰度圖像輸入至預先訓練得到的殘差卷積神經網絡的睡姿識別模型中，得到表征用戶睡眠姿勢類別的睡姿識別結果。有益效果是本發明能夠準確地識別出用戶臥床時的睡眠姿態，且識別速度快，能夠很好的用于臥床睡姿檢測。

技術領域

本發明涉及信號處理與模式識別的技術領域，具體而言，涉及一種用于壓力傳感陣列的人類睡姿識別方法。

背景技術

近些年來，人工智能技術得到了飛速的發展，在這個時代背景下，健康監測也走進了人們的生活中，隨著經濟不斷飛速發展，生活水平不斷提高，人們在購買家居產品時不僅僅滿足于基本的需求了，轉而追求具有更加智能化的科技產品，這些產品往往具有安全性、交互性等新型特性，隨著傳感技術和互聯網技術的不斷融合，越來越多的研究人員開始利用各種傳感器來對人類進行健康監測。

睡眠姿勢在評估睡眠質量和預防褥瘡方面起著至關重要的作用，對于睡眠姿勢的研究可以在很大程度上幫助患者調整睡眠姿勢來預防褥瘡，近年來一直受到研究者的關注，目前，開發出來的識別方法主要可分為三類：(1)基于攝像頭采集的圖像和視頻的視覺特征提取；(2)基于可穿戴設備記錄的體征分析；(3)基于壓力傳感陣列的壓力信息提取與識別。

但是上述基于圖像和視頻的識別方法由于需要基礎的攝像頭裝置，識別結果會受到視野明暗的干擾，且存在泄露隱私的問題，而基于可穿戴設備的識別方法容易使用戶在睡眠時感到不適，且體征評估對睡眠姿態的分析準確性較低，基于壓力傳感陣列的識別方法通常通過采集用戶的呼吸、體動以及心律信號造成的壓力變化來進行睡眠質量分析，僅基于壓力數值上的變化分析不能做到準確地識別出用戶臥床時的睡眠姿態。

發明內容

本發明要解決的問題是：提供一種用于壓力傳感陣列的人類睡姿識別方法，能夠不受視野明暗的干擾，避免泄露隱私，保證用戶睡眠時的舒適性，且能夠準確地識別出用戶臥床時的睡眠姿態。

為解決上述問題，本發明提供一種用于壓力傳感陣列的人類睡姿識別方法，預先于床板上鋪設壓力傳感陣列，并于所述壓力傳感陣列上鋪設床墊以供用戶躺于所述床墊上進行睡眠，所述人類睡姿識別方法包括以下步驟：

步驟S1,每隔預設時間間隔，獲取用戶躺于所述壓力傳感陣列上的一段實時壓力數據；

步驟S2，針對每段所述實時壓力數據，對所述實時壓力數據進行去噪、去極值和融合平均預處理得到對應的預處理后實時壓力數據；

步驟S3，針對每個所述預處理后實時壓力數據，對所述預處理后實時壓力數據進行圖片化處理得到對應的一實時灰度圖像；

步驟S4，針對每張所述實時灰度圖像，將所述實時灰度圖像輸入至預先訓練得到的殘差卷積神經網絡的睡姿識別模型中，得到表征用戶睡眠姿勢類別的睡姿識別結果。

優選的，所述壓力傳感陣列上設有168個壓力傳感點，則所述步驟S1中，通過每個所述壓力傳感點獲取用戶躺于所述壓力傳感陣列上的傳感數據，并將各所述傳感數據整合為所述實時壓力數據。

優選的，所述壓力傳感陣列上設有藍牙通信模組，所述藍牙通信模組的輸入端分別連接各所述壓力傳感點，所述藍牙通信模組的輸出端連接外部的上位機，則所述步驟S1中，通過所述上位機于所述藍牙通信模組獲取各所述壓力傳感點輸出的所述傳感數據并整合為所述實時壓力數據。

優選的，所述步驟S4中，所述睡姿識別結果表征的所述睡眠姿勢類別包括仰臥、左側臥、右側臥、趴臥、左側蜷縮和右側蜷縮。

優選的，執行所述步驟S1之前還包括一模型訓練過程，所述模型訓練過程包括以下步驟：