專利名稱:一種人體標(biāo)示圖像監(jiān)測系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于醫(yī)療保健儀器領(lǐng)域和視頻監(jiān)控領(lǐng)域,具體涉及利用標(biāo)示物和圖像處理技術(shù)對人體的各種動作、狀態(tài)、位置及越界等進(jìn)行監(jiān)測。
背景技術(shù):
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、光電技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,基于圖像特征信息的目標(biāo)分類、目標(biāo)定位和目標(biāo)辨識技術(shù)已經(jīng)在軍事、交通、監(jiān)控、工業(yè)檢測、農(nóng)產(chǎn)品分級及雜質(zhì)剔除等方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。通常一個(gè)典型的圖像監(jiān)測系統(tǒng)包括光源、相機(jī)/攝像機(jī)/攝像頭、具備圖像采集功能的計(jì)算機(jī)、圖像處理算法及軟件、通訊/輸入輸出系統(tǒng)等幾個(gè)部分。
人們咳嗽、肌陣攣、體動、腿動、手動伴隨著動作,睡眠中翻身、踢被、蒙頭、尿床、打鼾、夜驚、夜啼、癲癇、夢游等也都伴隨著動作,特別對于小孩,踢被、蒙頭、尿床等很常見,人體某些異常一般在無意識中產(chǎn)生,且經(jīng)常發(fā)生在睡眠中,人一生中的睡眠時(shí)間達(dá)生命的1/3,如能及時(shí)或提前監(jiān)測到這些異常并適當(dāng)處理,對保護(hù)人的健康無異是有積極意義的。
尿床對任何人來講都是煩惱的事,一歲半開始小孩控制排尿的功能逐漸成熟,能在睡眠中感受到尿意而醒來排尿,三歲以上仍在睡眠中尿床而自己不知道,每周2次并持續(xù)半年以上則稱之為遺尿癥。目前,解決尿床問題除藥物外一般還用電子儀器輔助提醒,現(xiàn)有的解決尿床用的電子提醒儀器,其關(guān)鍵器件都是采用濕度傳感器,如CN89106808.2,與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)是探測到濕度變化后加上時(shí)間參數(shù)定時(shí)提醒,如CN97114225.4,其技術(shù)方案有以下缺點(diǎn),1、有尿濕度才變化,尿濕后才能提醒,不能提前預(yù)報(bào)尿床;2、金屬物及電子裝置置于人體之下,不舒服也不安全;3、正常的翻身等導(dǎo)致睡眠位置的變化使得尿濕區(qū)域偏離預(yù)設(shè)探頭的位置而造成報(bào)警成功率低;4、報(bào)警聲源離尿床者太近,易受驚嚇。
睡覺時(shí)蒙頭,由于人體的呼吸作用,被窩里的氧氣越來越少,二氧化碳越來越多,會造成供氧不足,特別是嬰兒,氣力微弱,如哭叫聲低,熟睡的父母聽不到,就會造成慢性不全性缺氧窒息,這種因捂而引起的病叫做“蒙被過吸綜合征”。同時(shí),嬰兒蒙頭睡眠,身體產(chǎn)生的熱量不易散發(fā)出來,加上嬰兒的體溫,調(diào)節(jié)中樞發(fā)育不完善,身體就會以大量出汗來降低體溫,容量造成脫水。避免蒙頭睡眠,現(xiàn)有的技術(shù)解決方案還沒有電子式的,只有睡具改進(jìn)式的,如CN97207313.2,該技術(shù)方案在被子邊開孔,缺點(diǎn)是人的頭部活動不方便舒服,影響翻身。趴睡與蒙頭睡對人的負(fù)面作用相近,目前還沒有解決趴睡的技術(shù)方案。
人在睡覺時(shí)有時(shí)會踢去被子,原因是被內(nèi)溫度太高或身體舒展的自然行為,并無壞處,但踢被后不及時(shí)蓋被卻可能導(dǎo)致受涼,特別是嬰幼兒容易踢被受涼,直接的后果是感冒發(fā)燒,咳嗽腹瀉,如處理不當(dāng),進(jìn)一步可能引發(fā)肺炎或哮喘,后果嚴(yán)重。小孩踢被受涼得病不僅影響發(fā)育成長,吃藥打針也痛苦,家長擔(dān)心小孩踢被,夜夜看護(hù),精神負(fù)擔(dān)很重,睡覺質(zhì)量不好,影響身體健康和正常的工作生活。人們?yōu)榻鉀Q睡覺踢被的問題,想了許多辦法,在專利檢索中,截止2005年9月,與“踢被”有關(guān)的申請就有專利4項(xiàng)、發(fā)明49項(xiàng),與“蹬被”有關(guān)的申請就有專利5項(xiàng)、發(fā)明48項(xiàng),可謂洋洋大觀;在以上所公布的技術(shù)方案中,按原理可歸納為三種測溫、測光及睡具改進(jìn);睡具改進(jìn)技術(shù)方案側(cè)重預(yù)防踢被,限制或束縛睡覺人的動作,缺點(diǎn)是影響了身體舒展和散熱,睡覺過熱對小孩身體更不利,如CN1650776A等;不管是測溫還是測光的技術(shù)方案,按使用條件區(qū)分可歸納為二種,接觸或非接觸;接觸式技術(shù)方案是在小孩的被子里面放置電子測量裝置,此方案缺點(diǎn)明顯,硬物置于人體身邊,不舒服,特別對于嬰幼兒,還具有一定的危險(xiǎn)性,如CN1187619A等。且所有的現(xiàn)有技術(shù)方案都不具備監(jiān)測人踢被后露出的具體部位,無法實(shí)施分級保護(hù)。與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)是使用電子裝置感知人體發(fā)射的紅外線來監(jiān)測踢被狀態(tài),可歸納為非接觸式技術(shù)方案,如CN1079066A,使用熱釋電紅外傳感器探知人體裸露在外的皮膚所發(fā)出的遠(yuǎn)紅外線,但其技術(shù)方案有以下缺點(diǎn)1、嬰幼兒一般由家長陪睡,當(dāng)大人的皮膚裸露出來會觸發(fā)誤報(bào)警;2、氣溫較高的春夏秋季節(jié),睡覺手腳露出被外,屬于正常,但會觸發(fā)誤報(bào)警;3、人在附近走動,會觸發(fā)誤報(bào)警;同時(shí)生活環(huán)境中遠(yuǎn)紅外線無處不在,光線的變化,電器的開關(guān)等均會影響該方案的實(shí)施,導(dǎo)致該方案對使用環(huán)境要求苛刻。
越界報(bào)警裝置一般由紅外線發(fā)射和接收器組成,如CN2465408,缺點(diǎn)是誤報(bào)率高,得不到影像,紅外攝像報(bào)警裝置如CN2692939,雖可得到影像但要求高功率的紅外燈,成本高。
為解決現(xiàn)有技術(shù)方案的缺點(diǎn),本人開發(fā)了一種人體標(biāo)示圖像監(jiān)測系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
1、要解決的技術(shù)問題本發(fā)明目的在于提供一種舒適性好、安全性高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、靈敏度高、使用直觀方便、成本底、基于保護(hù)人們安全和健康需要的一種人體標(biāo)示圖像監(jiān)測系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)。
2、技術(shù)方案本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種人體標(biāo)示圖像監(jiān)測系統(tǒng),其用于識別人體的各種動作、狀態(tài)、位置、部位等,該系統(tǒng)包括(a)標(biāo)示裝置,包含至少一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物或一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物組,設(shè)置于人體或人體服飾或人體附近,用來標(biāo)示人體,如人體的各種動作、狀態(tài)、位置、部位等,標(biāo)示裝置采用逆反光材料或發(fā)光材料制成,在光照射后,會產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,所述的特征信息可以是面積、形狀、顏色、亮度、符號、記號、尺寸、刻度、圖案、位置等中的一種或多種信息的組合;(b)發(fā)光裝置,包括至少一個(gè)光源,用于提供光線照射所述標(biāo)示裝置及周邊環(huán)境,使得所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,發(fā)光裝置優(yōu)選地與所述的識別裝置同步;(c)識別裝置,與所述的發(fā)光裝置共同作用,用于獲得供所述計(jì)算機(jī)裝置處理的所述標(biāo)示裝置的圖像特征信息及環(huán)境信息,包括至少一個(gè)具有觀察域的攝像單元,還優(yōu)選地包括一個(gè)濾光元件,觀察域包含所述的人體或人體服飾或人體附近,從所述標(biāo)示裝置發(fā)出透過濾光元件到識別裝置獲得的所述特征光的集合構(gòu)成光路,光路的斷、通、變化均導(dǎo)致識別裝置獲得的圖像特征信息的變化;(d)計(jì)算機(jī)裝置,與所述識別裝置采用有線或無線的方式通信,提供所述軟件工具的運(yùn)行環(huán)境,用來處理來自所述識別裝置的信息(優(yōu)選地至少一個(gè)被處理成增強(qiáng)圖像的圖像),分析出所述標(biāo)示裝置的特征信息與計(jì)算機(jī)裝置中存儲的信息進(jìn)行比較;(e)駐留在所述計(jì)算機(jī)裝置中的軟件工具,包括存儲的信息,如參數(shù)、提醒條件、圖像特征等,提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,以及將包括增強(qiáng)圖像的處理分析出的所述標(biāo)示裝置的特征信息與存儲的信息(優(yōu)選地是圖像特征)進(jìn)行比較,因而確定人體的各種動作、狀態(tài)、位置、部位等,并根據(jù)提醒條件判斷是否需要所述提醒裝置發(fā)出提醒;(f)提醒裝置,與所述計(jì)算機(jī)裝置采用有線或無線的連接通信,用于接受所述軟件工具的判斷結(jié)果或文字或圖像,發(fā)出提醒信息,如文字或圖片或聲音或振動或閃光提醒等;一種踢被圖像監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)包括(a)標(biāo)示裝置,包含至少一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物或一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物組,設(shè)置于人體表面或人體服飾表面與蓋被之間,用來標(biāo)示人踢被的狀態(tài)及暴露部位,標(biāo)示裝置在光照射后,會產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,所述的特征信息可以是面積、形狀、顏色、亮度、標(biāo)記、符號、尺寸、刻度、圖案、位置等中的一種或多種信息的組合,標(biāo)示裝置優(yōu)選地采用逆反光材料或發(fā)光材料制成,且優(yōu)選地是用寬度不等的線條標(biāo)示人體不同部位;(b)發(fā)光裝置,包括至少一個(gè)光源,用于提供光線照射所述標(biāo)示裝置及周邊環(huán)境,使得所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,發(fā)光裝置優(yōu)選地與所述的識別裝置同步;(c)識別裝置,與所述的發(fā)光裝置共同作用,用于獲得供所述計(jì)算機(jī)裝置處理的所述標(biāo)示裝置的圖像特征信息及環(huán)境信息,包括至少一個(gè)具有觀察域的攝像單元,還優(yōu)選地包括一個(gè)濾光元件,觀察域包含所述的人體表面或人體服飾表面,從所述標(biāo)示裝置發(fā)出透過濾光元件到識別裝置獲得的所述特征光的集合構(gòu)成光路,當(dāng)人體蓋好被子時(shí),光路斷,當(dāng)人體踢去蓋被時(shí),光路通,光路的斷、通、變化均導(dǎo)致識別裝置獲得的圖像特征信息的變化;(d)計(jì)算機(jī)裝置,與所述識別裝置采用有線或無線的方式通信,提供所述軟件工具的運(yùn)行環(huán)境,用來處理來自所述識別裝置的信息(優(yōu)選地至少一個(gè)被處理成增強(qiáng)圖像的圖像),分析出所述標(biāo)示裝置的特征信息與計(jì)算機(jī)裝置中存儲的信息進(jìn)行比較;(e)駐留在所述計(jì)算機(jī)裝置中的軟件工具,包括存儲的信息,如參數(shù)、提醒條件、圖像特征等,提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,以及將包括增強(qiáng)圖像的處理分析出的所述標(biāo)示裝置的特征信息與存儲的信息(優(yōu)選地是圖像特征,如寬度)進(jìn)行比較(優(yōu)選地是標(biāo)示裝置特征信息存在對應(yīng)踢被且計(jì)算出寬度值對應(yīng)暴露的人體部位),因而確定踢被狀態(tài)及暴露的人體部位,并根據(jù)提醒條件判斷是否需要所述提醒裝置發(fā)出提醒;(f)提醒裝置,與所述計(jì)算機(jī)裝置采用有線或無線的連接通信,用于接受所述軟件工具的判斷結(jié)果或文字或圖像,發(fā)出提醒信息,如文字或圖片或聲音或振動或閃光提醒等;一種蒙頭及趴睡圖像監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)包括(a)標(biāo)示裝置,包含至少一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物或一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物組,設(shè)置于人頭部表面或頭部附近表面,用來標(biāo)示蒙頭或趴睡的狀態(tài),標(biāo)示裝置在光照射后,會產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,所述的特征信息可以是面積、形狀、顏色、亮度、標(biāo)記、符號、尺寸、刻度、圖案、位置等中的一種或多種信息的組合,標(biāo)示裝置優(yōu)選地采用逆反光材料或發(fā)光材料制成,且優(yōu)選地是用面積標(biāo)示蒙頭或趴睡狀態(tài);(b)發(fā)光裝置,包括至少一個(gè)光源,用于提供光線照射所述標(biāo)示裝置及周邊環(huán)境,使得所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,發(fā)光裝置優(yōu)選地與所述的識別裝置同步,優(yōu)選地采用發(fā)出不可見光的光源,光源優(yōu)選地是頻閃的;(c)識別裝置,與所述的發(fā)光裝置共同作用,用于獲得供所述計(jì)算機(jī)裝置處理的所述標(biāo)示裝置的圖像特征信息及環(huán)境信息,包括至少一個(gè)具有觀察域的攝像單元,還優(yōu)選地包括一個(gè)濾光元件,觀察域包含所述的人頭部表面或頭部附近表面,濾光元件其光譜響應(yīng)特性與所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生的特征光光譜特性相匹配以避免環(huán)境光干擾,從所述標(biāo)示裝置發(fā)出透過濾光元件到識別裝置獲得的所述特征光的集合構(gòu)成光路,當(dāng)發(fā)生蒙頭或趴睡現(xiàn)象時(shí),所述標(biāo)示裝置被逐步遮蓋,光路因此逐步變小,完全遮蓋時(shí)光路斷,光路的斷、通、變化均導(dǎo)致識別裝置獲得的圖像特征信息的變化;(d)計(jì)算機(jī)裝置,與所述識別裝置采用有線或無線的方式通信,提供所述軟件工具的運(yùn)行環(huán)境,用來處理來自所述識別裝置的信息(優(yōu)選地至少一個(gè)被處理成增強(qiáng)圖像的圖像),分析出所述標(biāo)示裝置的特征信息與計(jì)算機(jī)裝置中存儲的信息進(jìn)行比較;(e)駐留在所述計(jì)算機(jī)裝置中的軟件工具,包括存儲的信息,如參數(shù)、提醒條件、圖像特征等,提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,以及將包括增強(qiáng)圖像的處理分析出的所述標(biāo)示裝置的特征信息與存儲的信息(優(yōu)選地是圖像特征,如面積)進(jìn)行比較(優(yōu)選地是所述標(biāo)示裝置的面積值不多于存儲的面積值),因而確定蒙頭或趴睡狀態(tài),并根據(jù)提醒條件判斷是否需要所述提醒裝置發(fā)出提醒;(f)提醒裝置,與所述計(jì)算機(jī)裝置采用有線或無線的連接通信,用于接受所述軟件工具的判斷結(jié)果或文字或圖像,發(fā)出提醒信息,如文字或圖片或聲音或振動或閃光提醒等;一種尿床圖像監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)包括(a)標(biāo)示裝置,包含至少一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物或一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物組,設(shè)置于人身體表面或蓋被的表面,用來標(biāo)示尿床和預(yù)報(bào)尿床現(xiàn)象,標(biāo)示裝置在光照射后,會產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,所述的特征信息可以是面積、形狀、顏色、亮度、標(biāo)記、符號、尺寸、刻度、圖案、位置等中的一種或多種信息的組合,標(biāo)示裝置優(yōu)選地采用逆反光材料或發(fā)光材料制成;(b)發(fā)光裝置,包括至少一個(gè)光源,用于提供光線照射所述標(biāo)示裝置及周邊環(huán)境,使得所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,發(fā)光裝置優(yōu)選地與所述的識別裝置同步,優(yōu)選地采用發(fā)出不可見光的光源,光源優(yōu)選地是頻閃的;(c)識別裝置,與所述的發(fā)光裝置共同作用,用于獲得供所述計(jì)算機(jī)裝置處理的所述標(biāo)示裝置的圖像特征信息及環(huán)境信息,包括至少一個(gè)具有觀察域的攝像單元,還優(yōu)選地包括一個(gè)濾光元件,觀察域包含所述的人身體表面或蓋被的表面,濾光元件其光譜響應(yīng)特性與所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生的特征光光譜特性相匹配以避免環(huán)境光干擾,從所述標(biāo)示裝置發(fā)出透過濾光元件到識別裝置獲得的所述特征光的集合構(gòu)成光路,當(dāng)發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生尿床現(xiàn)象時(shí),人因不適感會挪動身體,帶動所述標(biāo)示裝置,光路因此變化,光路的斷、通、變化均導(dǎo)致識別裝置獲得的圖像特征信息的變化;
(d)計(jì)算機(jī)裝置,與所述識別裝置采用有線或無線的方式通信,提供所述軟件工具的運(yùn)行環(huán)境,用來處理來自所述識別裝置的信息(優(yōu)選地至少一個(gè)被處理成增強(qiáng)圖像的圖像),分析出所述標(biāo)示裝置的特征信息與計(jì)算機(jī)裝置中存儲的信息進(jìn)行比較;(e)駐留在所述計(jì)算機(jī)裝置中的軟件工具,包括存儲的信息,如參數(shù)、提醒條件、身體動作頻率和尿間隔時(shí)間等,提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,計(jì)算前一次尿的時(shí)間到現(xiàn)在的時(shí)間間隔,以及將包括增強(qiáng)圖像的處理分析出的所述標(biāo)示裝置的特征信息與存儲的信息(優(yōu)選地是圖像特征,如位置)進(jìn)行比較,當(dāng)所述標(biāo)示裝置的圖像特征信息的變化頻率不小于存儲的身體動作頻率,且前一次尿的時(shí)間到現(xiàn)在的時(shí)間間隔不小于尿間隔時(shí)間,因而確定將要尿床或已經(jīng)尿床,并根據(jù)提醒條件判斷是否需要所述提醒裝置發(fā)出提醒;(f)提醒裝置,與所述計(jì)算機(jī)裝置采用有線或無線的連接通信,用于接受所述軟件工具的判斷結(jié)果或文字或圖像,發(fā)出提醒信息,如文字或圖片或聲音或振動或閃光提醒等;一種越界圖像監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)包括(a)標(biāo)示裝置,包含至少一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物或一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物組,設(shè)置于環(huán)境物的表面,如窗邊或床邊或門邊或墻面或路面等,用來標(biāo)示邊界,標(biāo)示裝置采用逆反光材料或發(fā)光材料制成,在光照射后,會產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,所述的特征信息可以是面積、形狀、顏色、亮度、標(biāo)記、符號、尺寸、刻度、圖案、位置等中的一種或多種信息的組合,優(yōu)選地是用柵格圖案標(biāo)示邊界;(b)發(fā)光裝置,包括至少一個(gè)光源,用于提供光線照射所述標(biāo)示裝置及周邊環(huán)境,使得所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,發(fā)光裝置優(yōu)選地與所述的識別裝置同步,優(yōu)選地采用發(fā)出不可見光的光源,光源優(yōu)選地是頻閃的;(c)識別裝置,與所述的發(fā)光裝置共同作用,用于獲得供所述計(jì)算機(jī)裝置處理的所述標(biāo)示裝置的圖像特征信息及環(huán)境信息,包括至少一個(gè)具有觀察域的攝像單元和,還優(yōu)選地包括一個(gè)濾光元件,觀察域包含所述的環(huán)境物的表面,濾光元件其光譜響應(yīng)特性與所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生的特征光光譜特性相匹配以避免環(huán)境光干擾,從所述標(biāo)示裝置發(fā)出透過濾光元件到識別裝置獲得的所述特征光的集合構(gòu)成光路,當(dāng)發(fā)生穿越所述邊界行為時(shí),會遮擋標(biāo)示裝置,光路因此變化,光路的斷、通、變化均導(dǎo)致識別裝置獲得的圖像特征信息的變化;(d)計(jì)算機(jī)裝置,與所述識別裝置采用有線或無線的方式通信,提供所述軟件工具的運(yùn)行環(huán)境,用來處理來自所述識別裝置的信息(優(yōu)選地至少一個(gè)被處理成增強(qiáng)圖像的圖像),分析出所述標(biāo)示裝置的特征信息與計(jì)算機(jī)裝置中存儲的信息進(jìn)行比較;(e)駐留在所述計(jì)算機(jī)裝置中的軟件工具,包括存儲的信息,如參數(shù)、提醒條件、圖像特征等,提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,以及將包括增強(qiáng)圖像的處理分析出的所述標(biāo)示裝置的特征信息與存儲的信息(優(yōu)選地是圖像特征,如棋盤格圖案)進(jìn)行比較,因而確定越界及越界物的大小和形狀,并根據(jù)提醒條件判斷是否需要所述提醒裝置發(fā)出提醒;(f)提醒裝置,與所述計(jì)算機(jī)裝置采用有線或無線的連接通信,用于接受所述軟件工具的判斷結(jié)果或文字或圖像,發(fā)出提醒信息,如文字或圖片或聲音或振動或閃光提醒等;對以上任一系統(tǒng),其中所述識別裝置至少包含一個(gè)濾光元件,其光譜響應(yīng)特性與所述發(fā)光裝置照射所述標(biāo)示裝置后產(chǎn)生的特征光的光譜特性相匹配以避免環(huán)境光干擾,即濾光元件容許特征光的通過而阻止環(huán)境中其它光的通過,因而提高所述識別裝置獲得的圖像質(zhì)量;對以上任一系統(tǒng),其中所述發(fā)光裝置包括至少一個(gè)發(fā)光峰值波長大于800nm的LED光源,以避免環(huán)境光的干擾,適應(yīng)日夜使用;對以上任一系統(tǒng),其中所述標(biāo)示裝置由逆反光材料制成,所述發(fā)光裝置發(fā)出的光線處于逆反光材料的有效入射角內(nèi),所述識別裝置設(shè)置于逆反光材料入射角對應(yīng)的有效觀測角內(nèi);對以上任一系統(tǒng),其中所述識別裝置包含的攝像單元是是數(shù)字式的,攝像單元內(nèi)置的感光組件其主要元件為CCD或CMOS圖像傳感器,攝像單元可以是攝像頭、攝像機(jī)、照相機(jī)等;對以上任一系統(tǒng),其中所述發(fā)光裝置包括的光源采用閃光燈,且與所述的識別裝置同步工作,以節(jié)省能源,。
對以上任一系統(tǒng),其中所述發(fā)光裝置包括的光源由一個(gè)或多個(gè)LED組件構(gòu)成,當(dāng)LED組件超過一個(gè)時(shí),在以攝像單元鏡頭的外透鏡中心點(diǎn)為圓心的圓周上等間距設(shè)置LED組件,以更好的利用光能。
對以上任一系統(tǒng),當(dāng)所述標(biāo)示裝置由逆反光材料制成時(shí),其最大逆反射系數(shù)不小于50,其中所述識別裝置包含的攝像單元的視場角與所述發(fā)光裝置包括的光源的發(fā)射角之差的絕對值小于30,從所述攝像單元鏡頭外透鏡中心到所述光源的發(fā)光光軸垂直距離小于15cm,當(dāng)所述標(biāo)示裝置由發(fā)光材料制成時(shí),經(jīng)所述發(fā)光裝置作為激發(fā)源照射后1小時(shí)內(nèi)發(fā)光亮度不小于50mcd/m2。
對以上任一系統(tǒng),考慮性價(jià)比最優(yōu)和本發(fā)明最常應(yīng)用環(huán)境,其中所述發(fā)光裝置包括的光源可采用發(fā)光峰值波長在800nm到1000nm之間的紅外光源。
對以上任一系統(tǒng),其中所述的計(jì)算機(jī)裝置、軟件工具、提醒裝置一般集成在一起,在外表上看是一臺外置發(fā)光裝置(包括光源)和識別裝置(包括攝像單元,如攝像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像頭等)且具備圖像采集處理功能的PC計(jì)算機(jī)或智能處理機(jī),計(jì)算機(jī)裝置也可以使用微處理器,把所述的發(fā)光裝置、識別裝置、計(jì)算機(jī)裝置、軟件工具、提醒裝置集成一臺智能圖像傳感器或一臺小巧的攝像手機(jī),所述提醒裝置也可以是帶處理器的智能裝置。
3、有益效果同現(xiàn)有技術(shù)比較,由于本發(fā)明的標(biāo)示裝置使用柔性的逆反光材料或發(fā)光材料,容易制成各種形狀并附著于各種介質(zhì)上,容易加工成包含標(biāo)記、符號、圖案、刻度或其它信息,因此容易適應(yīng)于各種工作環(huán)境;使用柔性的逆反光材料的隱蔽性也好,光回歸反射特性使得光源發(fā)出的光大部分被反射回光源附近,光源能量利用率高,可以不使用平行光光源,成本降低;逆反射材料在較寬的入射角和觀測角條件下,能將投射過來的光定向反射回光源方向,因此確定發(fā)光裝置(光源)和識別裝置(如攝像機(jī)等)的安裝位置容易;因回歸反射光的補(bǔ)償而在識別裝置(如攝像機(jī)等)獲取的圖像中,被測目標(biāo)部分與環(huán)境的亮度差明顯,間接降低了圖像中的噪聲,從而提高了圖像質(zhì)量,采集到的圖像中顯現(xiàn)標(biāo)示裝置明顯的特征(點(diǎn),輪廓,形狀、位置等),有利于后續(xù)的目標(biāo)分類、目標(biāo)定位和目標(biāo)辨識處理。
本發(fā)明使用的標(biāo)示裝置容易制成輕薄柔軟之物,可與睡衣褲、枕頭、蓋被等睡具渾然一體,無硬物置于睡眠環(huán)境,自然的睡眠方式無須任何改變,因此舒適性好,安全性高;當(dāng)采用逆反光材料制成標(biāo)示裝置且發(fā)光裝置(光源)采用紅外光源時(shí),可全天24小時(shí)監(jiān)測,不受開關(guān)燈及人員走動等家居活動的影響,因此環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng);標(biāo)示裝置設(shè)計(jì)成含特征信息并置于人體需要監(jiān)測部位,可準(zhǔn)確監(jiān)測到需要保護(hù)的人體部位,甚至人體部位露出被外數(shù)毫米的都可正常監(jiān)測,因此靈敏度高;標(biāo)示裝置作為輕薄柔軟之物,容易附著于各種介質(zhì)上,且攝取的圖像可以存儲回放,因此使用直觀方便;本發(fā)明監(jiān)測范圍大,如在幼兒園中使用時(shí)可一并監(jiān)測數(shù)十人的踢被、蒙頭、尿床、趴睡等情況,同時(shí)逆反光材料將光反射回光源,對光源功率要求底,因此成本底。
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明,但本發(fā)明不限于附圖所示。
圖1為一種人體標(biāo)示圖像監(jiān)測系統(tǒng)示意圖;圖2為一種踢被圖像監(jiān)測系統(tǒng)示意圖;圖3為一種蒙頭及趴睡圖像監(jiān)測系統(tǒng)示意圖;圖4為一種尿床圖像監(jiān)測系統(tǒng)示意圖;圖5為一種越界圖像監(jiān)測系統(tǒng)示意圖;
具體實(shí)施例方式
如圖1為本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例,一種人體標(biāo)示圖像監(jiān)測系統(tǒng)示意圖本實(shí)施例的目的是確定小孩是否在設(shè)定的場地戲耍,發(fā)光裝置是提供光線的紅外LED光源(b),識別裝置是用來攝取圖像的CCD攝像頭(c)以及用于調(diào)節(jié)光線的濾光元件,標(biāo)示裝置是用來標(biāo)示人體的由逆反光材料制作的標(biāo)示物(a),計(jì)算機(jī)裝置是一臺內(nèi)置圖像采集卡的pc計(jì)算機(jī)(d),與所述識別裝置相連,軟件工具(e)在計(jì)算機(jī)(d)的內(nèi)存中運(yùn)行,并存儲了信息,如參數(shù)、提醒條件、圖像特征等,和提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,提醒裝置是內(nèi)嵌于計(jì)算機(jī)中的喇叭(f),標(biāo)示物(a)的逆反射系數(shù)大于300的反光布,濾光元件設(shè)置于攝像頭(c)的鏡頭外,光源(b)和攝像頭(c)設(shè)置于標(biāo)示物(a)反光面的同一側(cè),小孩佩帶標(biāo)示物(a)以及戲耍場地處于攝像頭(c)光學(xué)系統(tǒng)的視場內(nèi),光源(b)發(fā)出的光線處于標(biāo)示物(a)逆反光材料的有效入射角內(nèi),攝像頭(c)鏡頭設(shè)置于入射角對應(yīng)的有效觀測角內(nèi),濾光元件的光學(xué)特性避免環(huán)境光干擾而讓標(biāo)示物(a)對光源(b)的逆反光透過攝像頭(c)的鏡頭,攝像頭(c)獲得的逆反光光線的集合構(gòu)成光路,小孩如果不在設(shè)定的場地戲耍,則光路斷,計(jì)算機(jī)(d)發(fā)送指令到內(nèi)置圖像采集卡控制攝像頭(c)采集圖像保存到存儲單元并顯示在屏幕上,因回歸反射光的補(bǔ)償而計(jì)算機(jī)(d)獲取的圖像中,因標(biāo)示物(a)與環(huán)境的亮度差明顯,采集到的圖像中標(biāo)示物(a)顯現(xiàn)明顯的特征且亮度最高,軟件工具(e)讀取存儲單元中存儲的標(biāo)示物(a)并計(jì)算出最高亮度值與預(yù)先存儲的圖像亮度閥值進(jìn)行比較,當(dāng)計(jì)算出最高亮度值不小于存儲的圖像亮度閥值,因而確定小孩在設(shè)定的場地戲耍,反之,則小孩已超出場地之外,并根據(jù)提醒條件超出場地之外的時(shí)間是否大于允許值來判斷是否需要所述喇叭(f)發(fā)出提醒聲音,如果是,則軟件工具(e)控制計(jì)算機(jī)(d)驅(qū)動喇叭(f)發(fā)出提醒聲音。
如圖2為本發(fā)明的第2個(gè)實(shí)施例,為一種踢被圖像監(jiān)測系統(tǒng)示意圖發(fā)光裝置是峰值波長850nm左右的紅外LED光源(b),附著在手機(jī)(d)的攝像頭(c)近旁,識別裝置是用來攝取圖像的手機(jī)CMOS攝像頭(c)以及用于調(diào)節(jié)光線的濾光元件;標(biāo)示裝置是用來標(biāo)示踢被的由逆反光材料制作的標(biāo)示物(a);計(jì)算機(jī)裝置是一臺手機(jī)(d),內(nèi)嵌所述的識別裝置,軟件工具(e)在手機(jī)(d)的內(nèi)存中運(yùn)行,并存儲了信息,如參數(shù)、提醒條件、圖像特征等,和提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,提醒裝置是一臺電話機(jī)或另一部手機(jī)(f),標(biāo)示物(a)由逆反射系數(shù)大于300的逆反光材料制作的反光布切條,附著在人體需要監(jiān)測踢被的部位,以不同的寬度對應(yīng)不同部位,光源(b)照射處于攝像頭(c)光學(xué)系統(tǒng)的視場內(nèi)的睡眠區(qū)域,用于調(diào)節(jié)光線的濾光元件,設(shè)置于攝像頭(c)鏡頭外,光源(b)發(fā)出的光線處于標(biāo)示物(a)逆反光材料的有效入射角內(nèi),攝像頭(c)鏡頭設(shè)置于入射角對應(yīng)的有效觀測角內(nèi),濾光元件的光學(xué)特性避免環(huán)境光干擾而讓標(biāo)示物(a)對光源(b)的逆反光透過攝像頭(c)的鏡頭,攝像頭(c)獲得的逆反光光線的集合構(gòu)成光路,當(dāng)蓋好被子后,光路斷,踢被后,光路通,導(dǎo)致攝像頭(c)獲得的標(biāo)示物(a)圖像特征的變化,因標(biāo)示物(a)與環(huán)境的亮度差明顯,手機(jī)(d)采集到的圖像中標(biāo)示物(a)顯現(xiàn)明顯的特征且亮度最高,軟件工具(e)讀取采集到的圖像并計(jì)算出最高亮度值與預(yù)先存儲的圖像亮度閥值進(jìn)行比較,當(dāng)計(jì)算出最高亮度值不小于存儲的圖像亮度閥值,因而確定已經(jīng)踢被,同時(shí)計(jì)算分析采集到的圖像中標(biāo)示物(a)的寬度,得到對應(yīng)的踢被后暴露部位,并根據(jù)提醒條件如夏天露出手腳不需提醒而冬天需要提醒等,來判斷是否需要發(fā)出提醒,如果滿足提醒條件,則軟件工具(e)控制手機(jī)(d)撥號到另一部手機(jī)(f)發(fā)出提醒聲音或振動。
如圖3為本發(fā)明的第3個(gè)實(shí)施例,為一種蒙頭及趴睡圖像監(jiān)測系統(tǒng)示意圖發(fā)光裝置是峰值波長850nm左右的紅外LED光源(b),附著在手機(jī)(d)的攝像頭(c)近旁,識別裝置是用來攝取圖像的手機(jī)CMOS攝像頭(c)以及用于調(diào)節(jié)光線的濾光元件;標(biāo)示裝置是用來標(biāo)示蒙頭及趴睡的由逆反光材料制作的標(biāo)示物(a);計(jì)算機(jī)裝置是一臺手機(jī)(d),內(nèi)嵌所述的識別裝置,軟件工具(e)在手機(jī)(d)的內(nèi)存中運(yùn)行,并存儲了信息,如參數(shù)、提醒條件、圖像特征等,和提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,提醒裝置是一臺電話機(jī)或另一部手機(jī)(f),標(biāo)示物(a)由逆反射系數(shù)大于300的逆反光材料制作的反光線,附著在頭部(如下巴或額頭處或鼻部或系在頭發(fā)上),光源(b)照射處于攝像頭(e)光學(xué)系統(tǒng)的視場內(nèi)的睡眠區(qū)域,用于調(diào)節(jié)光線的濾光元件,設(shè)置于攝像頭(c)鏡頭外,光源(b)發(fā)出的光線處于標(biāo)示物(a)逆反光材料的有效入射角內(nèi),攝像頭(c)鏡頭設(shè)置于入射角對應(yīng)的有效觀測角內(nèi),濾光元件的光學(xué)特性避免環(huán)境光干擾而讓標(biāo)示物(a)對光源(b)的逆反光透過攝像頭(c)的鏡頭,攝像頭(c)獲得的逆反光光線的集合構(gòu)成光路,當(dāng)發(fā)生蒙頭或趴睡時(shí),光路逐步被遮擋,導(dǎo)致攝像頭(c)獲得的標(biāo)示物(a)圖像特征的變化,因標(biāo)示物(a)與環(huán)境的亮度差明顯,手機(jī)(d)采集到的圖像中標(biāo)示物(a)顯現(xiàn)明顯的特征且亮度最高,軟件工具(e)讀取采集到的圖像并計(jì)算出最高亮度值與預(yù)先存儲的圖像亮度閥值進(jìn)行比較,當(dāng)計(jì)算出最高亮度值不大于存儲的圖像亮度閥值,因而確定已經(jīng)蒙頭或趴睡,同時(shí)計(jì)算分析采集到的圖像中標(biāo)示物(a)的面積,得到對應(yīng)的蒙頭及趴睡程度,當(dāng)面積等于0,則意味著頭部附著的標(biāo)示物(a)全部被遮住,并根據(jù)提醒條件如標(biāo)示物(a)被遮住的面積多少等,來判斷是否需要發(fā)出提醒,如果滿足提醒條件,則軟件工具(e)控制手機(jī)(d)撥號到另一部手機(jī)(f)發(fā)出提醒聲音或振動。
如圖4為本發(fā)明的第4個(gè)實(shí)施例,為一種尿床圖像監(jiān)測系統(tǒng)示意圖發(fā)光裝置是峰值波長940nm左右的紅外LED光源(b),附著在手機(jī)(d)的攝像頭(c)近旁,識別裝置是用來攝取圖像的手機(jī)CMOS攝像頭(c)以及用于調(diào)節(jié)光線的濾光元件;標(biāo)示裝置是用來標(biāo)示蒙頭及趴睡的由逆反光材料制作的標(biāo)示物(a);計(jì)算機(jī)裝置是一臺手機(jī)(d),內(nèi)嵌所述的識別裝置,軟件工具(e)在手機(jī)(d)的內(nèi)存中運(yùn)行,并存儲了信息,如參數(shù)、提醒條件、圖像特征等,和提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,提醒裝置是一臺電話機(jī)或另一部手機(jī)(f),標(biāo)示物(a)由逆反射系數(shù)大于300的逆反光材料制作的反光布切條,附著在蓋被表面,光源(b)照射處于攝像頭(c)光學(xué)系統(tǒng)的視場內(nèi)的睡眠區(qū)域,用于調(diào)節(jié)光線的濾光元件,設(shè)置于攝像頭(c)鏡頭內(nèi),光源(b)發(fā)出的光線處于標(biāo)示物(a)逆反光材料的有效入射角內(nèi),攝像頭(c)鏡頭設(shè)置于入射角對應(yīng)的有效觀測角內(nèi),濾光元件的光學(xué)特性避免環(huán)境光干擾而讓標(biāo)示物(a)對光源(b)的逆反光透過攝像頭(c)的鏡頭,攝像頭(c)獲得的逆反光光線的集合構(gòu)成光路,尿床前后,人因不適感而挪動身體,附著在蓋被表面的標(biāo)示物(a)隨之動,光路變化,導(dǎo)致攝像頭(c)獲得的標(biāo)示物(a)圖像特征的變化,因標(biāo)示物(a)與環(huán)境的亮度差明顯,手機(jī)(d)采集到的圖像中標(biāo)示物(a)顯現(xiàn)明顯的特征且亮度最高,軟件工具(e)計(jì)算前一次尿的時(shí)間到現(xiàn)在的時(shí)間間隔,讀取采集到的圖像并計(jì)算出標(biāo)示物(a)圖像特征(位置)的變化頻率與預(yù)先存儲的身體動作頻率進(jìn)行比較,當(dāng)標(biāo)示物(a)圖像特征(位置)的變化頻率不小于預(yù)先存儲的身體動作頻率,且前一次尿的時(shí)間到現(xiàn)在的間隔時(shí)間不小于預(yù)先存儲的尿間隔時(shí)間,因而確定將要尿床或已經(jīng)尿床,并根據(jù)提醒條件如夏天易于清理尿床后果而不用提醒,冬天則需要提醒等,來判斷是否需要發(fā)出提醒,如果滿足提醒條件,則軟件工具(e)控制手機(jī)(d)撥號到另一部手機(jī)(f)發(fā)出提醒聲音或振動。
如圖5為本發(fā)明的第5個(gè)實(shí)施例,一種越界圖像監(jiān)測系統(tǒng)示意圖發(fā)光裝置是峰值波長940nm左右的紅外LED光源(b),識別裝置是用來攝取圖像的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(c)以及用于調(diào)節(jié)光線的濾光元件;標(biāo)示裝置是用來標(biāo)示蒙頭及趴睡的由逆反光材料制作的標(biāo)示物(a);計(jì)算機(jī)裝置是一臺帶有圖像采集功能的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)(d),與所述的識別裝置通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接獲得網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)攝取的圖像,軟件工具(e)在手機(jī)計(jì)算機(jī)(d)的內(nèi)存中運(yùn)行,并存儲了信息,如參數(shù)、提醒條件、圖像特征等,和提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,提醒裝置是內(nèi)嵌計(jì)算機(jī)(d)中的喇叭(f),標(biāo)示物(a)由逆反射系數(shù)大于50的逆反光涂料,刷在需要監(jiān)測區(qū)域的墻面成柵格圖案,處于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(c)光學(xué)系統(tǒng)的視場內(nèi)和光源(b)照射下,用于調(diào)節(jié)光線的濾光元件,設(shè)置于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(c)鏡頭外,光源(b)發(fā)出的光線處于標(biāo)示物(a)逆反光材料的有效入射角內(nèi),網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(c)鏡頭設(shè)置于入射角對應(yīng)的有效觀測角內(nèi),濾光元件的光學(xué)特性避免環(huán)境光干擾而讓標(biāo)示物(a)對光源(b)的逆反光透過網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(c)的鏡頭,網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(c)獲得的逆反光光線的集合構(gòu)成光路,當(dāng)有人或物經(jīng)過監(jiān)測區(qū)域,遮擋了光路,光路變化,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(c)獲得的標(biāo)示物(a)圖像特征的變化,因標(biāo)示物(a)與環(huán)境的亮度差明顯,網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)(d)采集到的圖像中標(biāo)示物(a)顯現(xiàn)明顯的特征,軟件工具(e)讀取采集到的圖像并計(jì)算出標(biāo)示物(a)圖像特征(圖案)的與預(yù)先存儲的圖像特征(圖案)進(jìn)行比較,當(dāng)標(biāo)示物(a)圖像特征有變化,則確定有越界行為發(fā)生,進(jìn)一步計(jì)算標(biāo)示物(a)圖像特征(圖案)變化的大小,得出越界人或物的大小尺寸,根據(jù)提醒條件如老鼠尺寸大小的越界行為的不用提醒,而大小像人尺寸的越界行為需要提醒等,來判斷是否需要發(fā)出提醒,如果滿足提醒條件,則軟件工具(e)控制網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)(d)驅(qū)動喇叭(f)發(fā)出提醒聲音。
本發(fā)明的工作原理光源在物理學(xué)上指能發(fā)出一定波長范圍的電磁波的物體,可以是天然光源或人工光源??梢姽獾碾姶挪ǖ牟ㄩL范圍約在紅光的0.77微米到紫光的0.39微米之間。波長在0.77微米以上到1000微米左右的電磁波稱為“紅外光”或“紅外線”。在0.39微米以下到0.04微米左右的稱“紫外線”。波長在0.77~3微米為近紅外區(qū);3~30微米為中紅外區(qū);30~1000微米為遠(yuǎn)紅外區(qū)??梢姽獾陌l(fā)射或反射能引起人的視覺,紅外線和紫外線不能引起人的視覺,但都可以用光學(xué)儀器或攝影方法去量度和探測這種發(fā)光/反光體的存在。
攝像單元包括常見的攝像器材,如攝像機(jī)、照相機(jī)、攝像頭等,實(shí)際上是一個(gè)光電轉(zhuǎn)換裝置,即將圖像傳感器所接受到的光學(xué)圖像,轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)所能處理的電信號;典型的光電轉(zhuǎn)換器件為真空攝像管、CCD、CMOS圖像傳感器。使用時(shí),由攝像器材和配套的鏡頭構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng),在某些應(yīng)用上,鏡頭還包括調(diào)節(jié)光線的濾光元件,如濾光鏡/片/膜等,用來控制光強(qiáng),過濾通過光譜;CCD型和CMOS型圖像傳感器在光檢測方面都利用了硅的光電效應(yīng)原理,不同點(diǎn)在于像素光生電荷的讀出方式。一般的圖像傳感器可工作在400nm~1100nm波長范圍內(nèi),現(xiàn)已出現(xiàn)對波長大于1300nm的紅外光敏感的圖像傳感器。圖像傳感器的光譜特性使它不僅能感受可見光,而且可以感受紅外光。光學(xué)系統(tǒng)能夠清晰成像的物空間范圍,稱為視場或觀察域。
紅外燈按其紅外光輻射機(jī)理分為半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)紅外燈和熱輻射紅外燈兩種。熱輻射紅外燈是利用熱輻射現(xiàn)象,其不足之處是包含可見光成份,即有紅暴,且使用壽命短,能耗高。半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)紅外燈由紅外輻射效率高的材料(常用砷化鎵)制成PN結(jié),外加正向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光。光譜功率分布為中心波長830~950nm,半峰帶寬約40nm左右,它是窄帶分布。其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以完全無紅暴或僅有微弱紅暴,且壽命長和能耗低。隨著技術(shù)的進(jìn)步,已出現(xiàn)發(fā)光峰值波長大于1100nm的半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)。紅外發(fā)光LED組件是有一個(gè)或多個(gè)LED芯片、發(fā)光驅(qū)動電路、控制電路等組合在一個(gè)管殼內(nèi),一般為了能獲得高亮光束,將多枚LED芯片嵌裝在了一個(gè)封裝單元,在封裝內(nèi)部還設(shè)置了反射板,如LED-Array陣列等。實(shí)際使用時(shí),也把波長715nm的LED歸于紅外LED。半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)的最大輻射強(qiáng)度一般在光軸的正前方,并隨輻射方向與光軸夾角的增加而減小。輻射強(qiáng)度為最大值的50%的角度稱為半強(qiáng)度輻射角。不同封裝工藝型號的紅外發(fā)光二極管的輻射角度有所不同。光源的光譜輻射強(qiáng)度與波長的關(guān)系稱為光譜能量分布,光源的光譜輻射強(qiáng)度的相對值與波長的關(guān)系稱為相對光譜能量分布。相對光譜能量曲線上最高峰值所對應(yīng)的波長稱為峰值波長。
發(fā)光是人類最早注意和利用的自然現(xiàn)象之一。有一類材料,受各種能源激發(fā)后,能變所吸收的能量為熱輻射以外的可見光,稱此類材料為發(fā)光材料。發(fā)光材料的發(fā)光性能主要取決于發(fā)光材料的性質(zhì)。通常按不同的激發(fā)方式來區(qū)分各種類型的發(fā)光,如電致發(fā)光、陰極射線發(fā)光、輻射發(fā)光、熱致發(fā)光、電致發(fā)光等。激發(fā)源隔(撤)離后能繼續(xù)發(fā)光的時(shí)間稱作余輝,現(xiàn)在已開發(fā)出余輝時(shí)間大于8小時(shí)的長余輝發(fā)光材料。發(fā)光材料的名稱可以是發(fā)光膜、發(fā)光板、發(fā)光塑料母料、發(fā)光陶瓷釉料、發(fā)光搪瓷釉料、發(fā)光化纖、發(fā)光油漆、發(fā)光油墨、發(fā)光涂料、發(fā)光印花漿、發(fā)光紙等。
回歸反射是一種光學(xué)現(xiàn)象,逆反光材料是利用玻璃微珠或微棱鏡在一定條件下對入射光線進(jìn)行內(nèi)全反射這一特性而制成,當(dāng)一束光線投射到逆反光材料上,反射光線能按投射方向在很小的錐角內(nèi)返回到入射方向,而且在投射光線方向有較大變化范圍變化時(shí),它仍能保持這個(gè)特性;因此在光源附近能醒目地見到逆反光材料以及所構(gòu)成的圖案,特別在暗環(huán)境中,在同樣光照條件下,逆反光材料比相鄰部分在攝像頭采集的圖像中亮度明顯高。逆反光材料是一種新型材料,其構(gòu)成元件是微棱鏡或玻璃珠,微棱鏡也有稱為微角錐棱鏡陣列或棱錐,玻璃珠也有稱為玻璃微珠或微珠。逆反光材料的名稱可以是反光布、反光膜、反光熱貼、反光晶格、反光帶、反光油墨、反光漆、反光涂料、反光革、反光織帶、反光松緊帶、反光絲等。
視覺是人類最高級的感知器官,毫無疑問,圖像在人類感知中扮演著最重要的角色。然而人類感知只限于電磁波譜的視覺波段,成像機(jī)器則可覆蓋幾乎全部電磁波譜。圖像處理是從采集到的圖像中提取特征及識別特定物體的處理,圖像特征包括邊緣、輪廓、顏色、亮度、大小、位置等。用計(jì)算機(jī)去模擬人類視覺,包括理解和推理并根據(jù)視覺采取行動,屬于人工智能范疇,盡管它的發(fā)展比預(yù)期的要慢的多,但相信將在各行各業(yè)得到更廣泛的應(yīng)用。
遺尿癥與夢游癥及夜驚一起,是發(fā)生于非眼快動睡眠第3-4期深睡階段的三大睡眠障礙。遺尿癥最常見,遺尿癥患者可兼有睡行癥或夜驚。近年來,科研人員對遺尿癥患兒作全部睡眠期的腦電圖和多導(dǎo)生理儀描記,發(fā)現(xiàn)遺尿都發(fā)生在睡眠的前1/3階段,當(dāng)時(shí)正處于非眼動睡眠的第3-4期深睡之中。遺尿有一系列過程,其開始是軀體顯得不安寧,肌張力增加,心搏加速,呼吸急促或暫停,皮膚電阻降低,這是一組覺醒征兆,在腦電圖上同時(shí)出現(xiàn)相應(yīng)波動顯示,過了幾十秒鐘或幾分鐘,該兒童便在深睡中尿床了。人在睡眠中,膀胱的充盈需要一段時(shí)間,并且每次膀胱的充盈所需的時(shí)間不盡相同,因此可以通過觀察找出規(guī)律,根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)置尿間隔時(shí)間參數(shù)值,每當(dāng)產(chǎn)生尿意時(shí),大人可以較順利醒來,而小孩因?yàn)椴贿m感而挪動身體,并且在單位時(shí)間內(nèi),其發(fā)生的次數(shù)要大于正常翻身次數(shù),因此也可以通過觀察,根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)置尿床身體動作頻率,來對應(yīng)攝像單元采集到的圖像特征變化頻率,尿床后由于不適感,小孩也會盡量挪動身體離開尿濕的地方,當(dāng)身體動作時(shí),標(biāo)示物(a)的圖像特征發(fā)生變化,因此身動的頻率和發(fā)生的時(shí)間,不但可以用此信息來預(yù)報(bào)尿床也可以監(jiān)測到已經(jīng)尿床。
本發(fā)明使用攝像方式獲取被監(jiān)測對象的圖像,由于使用了新材料,采集到的圖像中顯現(xiàn)被測目標(biāo)明顯的特征(點(diǎn),輪廓,形狀、位置等),提高了圖像質(zhì)量,使得容易利用圖像處理技術(shù)分析識別標(biāo)示物的圖像特征,從而方便的實(shí)現(xiàn)監(jiān)測的目的,本發(fā)明是一種無損、非接觸、安全舒適、使用簡單直觀、大范圍、低成本的攝像監(jiān)測方案,相比現(xiàn)有技術(shù)具有明顯的優(yōu)進(jìn)性。
權(quán)利要求
1.一種人體標(biāo)示圖像監(jiān)測系統(tǒng),其用于識別人體的各種動作、狀態(tài)、位置、部位等,該系統(tǒng)包括(a)標(biāo)示裝置,包含至少一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物或一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物組,設(shè)置于人體或人體服飾或人體附近,用來標(biāo)示人體,如人體的各種動作、狀態(tài)、位置、部位等,標(biāo)示裝置采用逆反光材料或發(fā)光材料制成,在光照射后,會產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,所述的特征信息可以是面積、形狀、顏色、亮度、符號、記號、尺寸、刻度、圖案、位置等中的一種或多種信息的組合;(b)發(fā)光裝置,包括至少一個(gè)光源,用于提供光線照射所述標(biāo)示裝置及周邊環(huán)境,使得所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,發(fā)光裝置優(yōu)選地與所述的識別裝置同步;(c)識別裝置,與所述的發(fā)光裝置共同作用,用于獲得供所述計(jì)算機(jī)裝置處理的所述標(biāo)示裝置的圖像特征信息及環(huán)境信息,包括至少一個(gè)具有觀察域的攝像單元,還優(yōu)選地包括一個(gè)濾光元件,觀察域包含所述的人體或人體服飾或人體附近,從所述標(biāo)示裝置發(fā)出透過濾光元件到識別裝置獲得的所述特征光的集合構(gòu)成光路,光路的斷、通、變化均導(dǎo)致識別裝置獲得的圖像特征信息的變化;(d)計(jì)算機(jī)裝置,與所述識別裝置采用有線或無線的方式通信,提供所述軟件工具的運(yùn)行環(huán)境,用來處理來自所述識別裝置的信息(優(yōu)選地至少一個(gè)被處理成增強(qiáng)圖像的圖像),分析出所述標(biāo)示裝置的特征信息與計(jì)算機(jī)裝置中存儲的信息進(jìn)行比較;(e)駐留在所述計(jì)算機(jī)裝置中的軟件工具,包括存儲的信息,如參數(shù)、提醒條件、圖像特征等,提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,以及將包括增強(qiáng)圖像的處理分析出的所述標(biāo)示裝置的特征信息與存儲的信息(優(yōu)選地是圖像特征)進(jìn)行比較,因而確定人體的各種動作、狀態(tài)、位置、部位等,并根據(jù)提醒條件判斷是否需要所述提醒裝置發(fā)出提醒;(f)提醒裝置,與所述計(jì)算機(jī)裝置采用有線或無線的連接通信,用于接受所述軟件工具的判斷結(jié)果或文字或圖像,發(fā)出提醒信息,如文字或圖片或聲音或振動或閃光提醒等;
2.一種踢被圖像監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)包括(a)標(biāo)示裝置,包含至少一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物或一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物組,設(shè)置于人體表面或人體服飾表面與蓋被之間,用來標(biāo)示人踢被的狀態(tài)及暴露部位,標(biāo)示裝置在光照射后,會產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,所述的特征信息可以是面積、形狀、顏色、亮度、標(biāo)記、符號、尺寸、刻度、圖案、位置等中的一種或多種信息的組合,標(biāo)示裝置優(yōu)選地采用逆反光材料或發(fā)光材料制成,且優(yōu)選地是用寬度不等的線條標(biāo)示人體不同部位;(b)發(fā)光裝置,包括至少一個(gè)光源,用于提供光線照射所述標(biāo)示裝置及周邊環(huán)境,使得所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,發(fā)光裝置優(yōu)選地與所述的識別裝置同步;(c)識別裝置,與所述的發(fā)光裝置共同作用,用于獲得供所述計(jì)算機(jī)裝置處理的所述標(biāo)示裝置的圖像特征信息及環(huán)境信息,包括至少一個(gè)具有觀察域的攝像單元,還優(yōu)選地包括一個(gè)濾光元件,觀察域包含所述的人體表面或人體服飾表面,從所述標(biāo)示裝置發(fā)出透過濾光元件到識別裝置獲得的所述特征光的集合構(gòu)成光路,當(dāng)人體蓋好被子時(shí),光路斷,當(dāng)人體踢去蓋被時(shí),光路通,光路的斷、通、變化均導(dǎo)致識別裝置獲得的圖像特征信息的變化;(d)計(jì)算機(jī)裝置,與所述識別裝置采用有線或無線的方式通信,提供所述軟件工具的運(yùn)行環(huán)境,用來處理來自所述識別裝置的信息(優(yōu)選地至少一個(gè)被處理成增強(qiáng)圖像的圖像),分析出所述標(biāo)示裝置的特征信息與計(jì)算機(jī)裝置中存儲的信息進(jìn)行比較;(e)駐留在所述計(jì)算機(jī)裝置中的軟件工具,包括存儲的信息,如參數(shù)、提醒條件、圖像特征等,提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,以及將包括增強(qiáng)圖像的處理分析出的所述標(biāo)示裝置的特征信息與存儲的信息(優(yōu)選地是圖像特征,如寬度)進(jìn)行比較(優(yōu)選地是標(biāo)示裝置特征信息存在對應(yīng)踢被且計(jì)算出寬度值對應(yīng)暴露的人體部位),因而確定踢被狀態(tài)及暴露的人體部位,并根據(jù)提醒條件判斷是否需要所述提醒裝置發(fā)出提醒;(f)提醒裝置,與所述計(jì)算機(jī)裝置采用有線或無線的連接通信,用于接受所述軟件工具的判斷結(jié)果或文字或圖像,發(fā)出提醒信息,如文字或圖片或聲音或振動或閃光提醒等;
3.一種蒙頭及趴睡圖像監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)包括(a)標(biāo)示裝置,包含至少一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物或一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物組,設(shè)置于人頭部表面或頭部附近表面,用來標(biāo)示蒙頭或趴睡的狀態(tài),標(biāo)示裝置在光照射后,會產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,所述的特征信息可以是面積、形狀、顏色、亮度、標(biāo)記、符號、尺寸、刻度、圖案、位置等中的一種或多種信息的組合,標(biāo)示裝置優(yōu)選地采用逆反光材料或發(fā)光材料制成,且優(yōu)選地是用面積標(biāo)示蒙頭或趴睡狀態(tài);(b)發(fā)光裝置,包括至少一個(gè)光源,用于提供光線照射所述標(biāo)示裝置及周邊環(huán)境,使得所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,發(fā)光裝置優(yōu)選地與所述的識別裝置同步,優(yōu)選地采用發(fā)出不可見光的光源,光源優(yōu)選地是頻閃的;(c)識別裝置,與所述的發(fā)光裝置共同作用,用于獲得供所述計(jì)算機(jī)裝置處理的所述標(biāo)示裝置的圖像特征信息及環(huán)境信息,包括至少一個(gè)具有觀察域的攝像單元,還優(yōu)選地包括一個(gè)濾光元件,觀察域包含所述的人頭部表面或頭部附近表面,濾光元件其光譜響應(yīng)特性與所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生的特征光光譜特性相匹配以避免環(huán)境光干擾,從所述標(biāo)示裝置發(fā)出透過濾光元件到識別裝置獲得的所述特征光的集合構(gòu)成光路,當(dāng)發(fā)生蒙頭或趴睡現(xiàn)象時(shí),所述標(biāo)示裝置被逐步遮蓋,光路因此逐步變小,完全遮蓋時(shí)光路斷,光路的斷、通、變化均導(dǎo)致識別裝置獲得的圖像特征信息的變化;(d)計(jì)算機(jī)裝置,與所述識別裝置采用有線或無線的方式通信,提供所述軟件工具的運(yùn)行環(huán)境,用來處理來自所述識別裝置的信息(優(yōu)選地至少一個(gè)被處理成增強(qiáng)圖像的圖像),分析出所述標(biāo)示裝置的特征信息與計(jì)算機(jī)裝置中存儲的信息進(jìn)行比較;(e)駐留在所述計(jì)算機(jī)裝置中的軟件工具,包括存儲的信息,如參數(shù)、提醒條件、圖像特征等,提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,以及將包括增強(qiáng)圖像的處理分析出的所述標(biāo)示裝置的特征信息與存儲的信息(優(yōu)選地是圖像特征,如面積)進(jìn)行比較(優(yōu)選地是所述標(biāo)示裝置的面積值不多于存儲的面積值),因而確定蒙頭或趴睡狀態(tài),并根據(jù)提醒條件判斷是否需要所述提醒裝置發(fā)出提醒;(f)提醒裝置,與所述計(jì)算機(jī)裝置采用有線或無線的連接通信,用于接受所述軟件工具的判斷結(jié)果或文字或圖像,發(fā)出提醒信息,如文字或圖片或聲音或振動或閃光提醒等;
4.一種尿床圖像監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)包括(a)標(biāo)示裝置,包含至少一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物或一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物組,設(shè)置于人身體表面或蓋被的表面,用來標(biāo)示尿床和預(yù)報(bào)尿床現(xiàn)象,標(biāo)示裝置在光照射后,會產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,所述的特征信息可以是面積、形狀、顏色、亮度、標(biāo)記、符號、尺寸、刻度、圖案、位置等中的一種或多種信息的組合,標(biāo)示裝置優(yōu)選地采用逆反光材料或發(fā)光材料制成;(b)發(fā)光裝置,包括至少一個(gè)光源,用于提供光線照射所述標(biāo)示裝置及周邊環(huán)境,使得所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,發(fā)光裝置優(yōu)選地與所述的識別裝置同步,優(yōu)選地采用發(fā)出不可見光的光源,光源優(yōu)選地是頻閃的;(c)識別裝置,與所述的發(fā)光裝置共同作用,用于獲得供所述計(jì)算機(jī)裝置處理的所述標(biāo)示裝置的圖像特征信息及環(huán)境信息,包括至少一個(gè)具有觀察域的攝像單元,還優(yōu)選地包括一個(gè)濾光元件,觀察域包含所述的人身體表面或蓋被的表面,濾光元件其光譜響應(yīng)特性與所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生的特征光光譜特性相匹配以避免環(huán)境光干擾,從所述標(biāo)示裝置發(fā)出透過濾光元件到識別裝置獲得的所述特征光的集合構(gòu)成光路,當(dāng)發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生尿床現(xiàn)象時(shí),人因不適感會挪動身體,帶動所述標(biāo)示裝置,光路因此變化,光路的斷、通、變化均導(dǎo)致識別裝置獲得的圖像特征信息的變化;(d)計(jì)算機(jī)裝置,與所述識別裝置采用有線或無線的方式通信,提供所述軟件工具的運(yùn)行環(huán)境,用來處理來自所述識別裝置的信息(優(yōu)選地至少一個(gè)被處理成增強(qiáng)圖像的圖像),分析出所述標(biāo)示裝置的特征信息與計(jì)算機(jī)裝置中存儲的信息進(jìn)行比較;(e)駐留在所述計(jì)算機(jī)裝置中的軟件工具,包括存儲的信息,如參數(shù)、提醒條件、身體動作頻率和尿間隔時(shí)間等,提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,計(jì)算前一次尿的時(shí)間到現(xiàn)在的時(shí)間間隔,以及將包括增強(qiáng)圖像的處理分析出的所述標(biāo)示裝置的特征信息與存儲的信息(優(yōu)選地是圖像特征,如位置)進(jìn)行比較,當(dāng)所述標(biāo)示裝置的圖像特征信息的變化頻率不小于存儲的身體動作頻率,且前一次尿的時(shí)間到現(xiàn)在的時(shí)間間隔不小于尿間隔時(shí)間,因而確定將要尿床或已經(jīng)尿床,并根據(jù)提醒條件判斷是否需要所述提醒裝置發(fā)出提醒;(f)提醒裝置,與所述計(jì)算機(jī)裝置采用有線或無線的連接通信,用于接受所述軟件工具的判斷結(jié)果或文字或圖像,發(fā)出提醒信息,如文字或圖片或聲音或振動或閃光提醒等;
5.一種越界圖像監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)包括(a)標(biāo)示裝置,包含至少一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物或一個(gè)具有特征信息的標(biāo)示物組,設(shè)置于環(huán)境物的表面,如窗邊或床邊或門邊或墻面或路面等,用來標(biāo)示邊界,標(biāo)示裝置采用逆反光材料或發(fā)光材料制成,在光照射后,會產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,所述的特征信息可以是面積、形狀、顏色、亮度、標(biāo)記、符號、尺寸、刻度、圖案、位置等中的一種或多種信息的組合,優(yōu)選地是用柵格圖案標(biāo)示邊界;(b)發(fā)光裝置,包括至少一個(gè)光源,用于提供光線照射所述標(biāo)示裝置及周邊環(huán)境,使得所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生區(qū)別環(huán)境光的特征光,發(fā)光裝置優(yōu)選地與所述的識別裝置同步,優(yōu)選地采用發(fā)出不可見光的光源,光源優(yōu)選地是頻閃的;(c)識別裝置,與所述的發(fā)光裝置共同作用,用于獲得供所述計(jì)算機(jī)裝置處理的所述標(biāo)示裝置的圖像特征信息及環(huán)境信息,包括至少一個(gè)具有觀察域的攝像單元和,還優(yōu)選地包括一個(gè)濾光元件,觀察域包含所述的環(huán)境物的表面,濾光元件其光譜響應(yīng)特性與所述標(biāo)示裝置產(chǎn)生的特征光光譜特性相匹配以避免環(huán)境光干擾,從所述標(biāo)示裝置發(fā)出透過濾光元件到識別裝置獲得的所述特征光的集合構(gòu)成光路,當(dāng)發(fā)生穿越所述邊界行為時(shí),會遮擋標(biāo)示裝置,光路因此變化,光路的斷、通、變化均導(dǎo)致識別裝置獲得的圖像特征信息的變化;(d)計(jì)算機(jī)裝置,與所述識別裝置采用有線或無線的方式通信,提供所述軟件工具的運(yùn)行環(huán)境,用來處理來自所述識別裝置的信息(優(yōu)選地至少一個(gè)被處理成增強(qiáng)圖像的圖像),分析出所述標(biāo)示裝置的特征信息與計(jì)算機(jī)裝置中存儲的信息進(jìn)行比較;(e)駐留在所述計(jì)算機(jī)裝置中的軟件工具,包括存儲的信息,如參數(shù)、提醒條件、圖像特征等,提供用于該系統(tǒng)的指令集和邏輯及用戶設(shè)置,以及將包括增強(qiáng)圖像的處理分析出的所述標(biāo)示裝置的特征信息與存儲的信息(優(yōu)選地是圖像特征,如棋盤格圖案)進(jìn)行比較,因而確定越界及越界物的大小和形狀,并根據(jù)提醒條件判斷是否需要所述提醒裝置發(fā)出提醒;(f)提醒裝置,與所述計(jì)算機(jī)裝置采用有線或無線的連接通信,用于接受所述軟件工具的判斷結(jié)果或文字或圖像,發(fā)出提醒信息,如文字或圖片或聲音或振動或閃光提醒等;
6.如權(quán)力要求1-5任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其中所述識別裝置至少包含一個(gè)濾光元件,其光譜響應(yīng)特性與所述發(fā)光裝置照射所述標(biāo)示裝置后產(chǎn)生的特征光的光譜特性相匹配以避免環(huán)境光干擾;
7.如權(quán)力要求1-5任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其中所述發(fā)光裝置包括至少一個(gè)發(fā)光峰值波長大于700nm的LED光源;
8.如權(quán)力要求1-5任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其中所述標(biāo)示裝置由逆反光材料制成,所述發(fā)光裝置發(fā)出的光線處于逆反光材料的有效入射角內(nèi),所述識別裝置設(shè)置于逆反光材料入射角對應(yīng)的有效觀測角內(nèi);
9.如權(quán)力要求1-5任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其中所述識別裝置包含的攝像單元是是數(shù)字式的,攝像單元內(nèi)置的感光組件其主要元件為CCD或CMOS圖像傳感器;
10.如權(quán)力要求1-5任一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其中所述發(fā)光裝置包括的光源采用閃光燈,且與所述的識別裝置同步工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種人體標(biāo)示圖像監(jiān)測系統(tǒng);屬于醫(yī)療保健儀器領(lǐng)域和視頻監(jiān)控領(lǐng)域;包括(a)標(biāo)示裝置,(b)發(fā)光裝置,(c)識別裝置,(d)計(jì)算機(jī)裝置,(e)駐留在所述計(jì)算機(jī)裝置中的軟件工具,(f)提醒裝置;因利用新材料的光學(xué)特性,所產(chǎn)生的逆反光或發(fā)光的補(bǔ)償而在獲取的圖像中,被測標(biāo)示目標(biāo)圖像特征明顯,有利用后續(xù)的目標(biāo)分類、目標(biāo)定位和目標(biāo)辨識處理;該系統(tǒng)可應(yīng)用于一種踢被圖像監(jiān)測系統(tǒng),一種蒙頭及趴睡圖像監(jiān)測系統(tǒng),一種尿床圖像監(jiān)測系統(tǒng),一種越界圖像監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明是一種無損、非接觸、安全舒適、使用簡單直觀、大范圍、低成本的日夜攝像監(jiān)測方案。
文檔編號A61B10/00GK1939215SQ20061020063
公開日2007年4月4日 申請日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者劉星 申請人:劉星