本發(fā)明涉及監(jiān)護(hù)系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于kinect的病房病患監(jiān)護(hù)系統(tǒng)及監(jiān)護(hù)方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)身體健康的關(guān)注也在不斷提高，特別是在各國(guó)社會(huì)老齡化的提前到來(lái)，人們對(duì)醫(yī)療資源的需求量越來(lái)越大，對(duì)醫(yī)療質(zhì)量和效率要求越來(lái)越高，使得健康護(hù)理和醫(yī)療資源的短缺問(wèn)題愈加明顯。

醫(yī)院是人們就醫(yī)的主要場(chǎng)所，在醫(yī)院接受住院治療的病人在就醫(yī)人員占到很大比例。目前，我國(guó)絕大多數(shù)醫(yī)院對(duì)住院患者所采用的監(jiān)護(hù)方法，都是使用人工監(jiān)護(hù)的傳統(tǒng)方法。但是人工監(jiān)護(hù)這種監(jiān)護(hù)方式需要監(jiān)護(hù)人員實(shí)時(shí)陪護(hù)在病人身旁，特別是重病住院患者，需要監(jiān)護(hù)人員全天候陪護(hù)，對(duì)監(jiān)護(hù)人員來(lái)說(shuō)非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力。同時(shí)對(duì)于家境困難和需要長(zhǎng)期住院的病患人員來(lái)說(shuō)，人工監(jiān)護(hù)的成本較高，難以長(zhǎng)期承擔(dān)，如果由患者家屬進(jìn)行監(jiān)護(hù)工作，由于缺乏專(zhuān)業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，很難滿(mǎn)足病患的要求甚至?xí)嬖诎踩[患。另外監(jiān)護(hù)人員也不能保證時(shí)時(shí)刻刻陪護(hù)在病患身邊，當(dāng)監(jiān)護(hù)人員臨時(shí)有事不在身邊時(shí)，病人的緊急請(qǐng)求和需求不能的得到及時(shí)響應(yīng)和滿(mǎn)足，病人在需要活動(dòng)時(shí)不能得到及時(shí)陪護(hù)，病人在未經(jīng)醫(yī)生和護(hù)士同意的情況下擅自活動(dòng)時(shí)也無(wú)法被提醒和警告，病人發(fā)生意外時(shí)不能及時(shí)對(duì)病人進(jìn)行救護(hù)，這些情況都會(huì)為病人帶來(lái)極大的不便和安全隱患。隨著人們對(duì)醫(yī)療資源的需求量越來(lái)越大，人工監(jiān)護(hù)的人力資源越來(lái)越稀缺，成本越來(lái)越高，效率越來(lái)越低，人工監(jiān)護(hù)的這種傳統(tǒng)的監(jiān)護(hù)方法越來(lái)越難以滿(mǎn)足病患對(duì)醫(yī)院醫(yī)療護(hù)理的需求。

針對(duì)人工監(jiān)護(hù)存在的問(wèn)題各大醫(yī)院和養(yǎng)老中心開(kāi)始采用智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，但目前的智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)沒(méi)有對(duì)病房住院患者的動(dòng)作、聲音、位置等信息同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、識(shí)別、預(yù)警，并對(duì)獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理和無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程發(fā)送，同時(shí)還存在成本高、設(shè)備復(fù)雜、功能不全、精確度低等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于kinect設(shè)備的病房病患監(jiān)護(hù)系統(tǒng)及監(jiān)護(hù)方法，通過(guò)對(duì)病人的動(dòng)作、語(yǔ)音、位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)病人的異常行為、活動(dòng)位置、語(yǔ)音請(qǐng)求的自動(dòng)判定和報(bào)警。

本發(fā)明提供一種基于kinect設(shè)備的病房病患監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，包括：

kinect設(shè)備，用于獲取待監(jiān)護(hù)病人的彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)；

病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備，對(duì)kinect設(shè)備獲取的彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并根據(jù)分析結(jié)果發(fā)送報(bào)警信息；

報(bào)警模塊，根據(jù)病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備發(fā)送的報(bào)警信息進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警；

無(wú)線(xiàn)通信模塊，用于將報(bào)警信息發(fā)送給使用者，并接收使用者的指導(dǎo)建議；

移動(dòng)終端，用于將接收到的報(bào)警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并將使用者提出的指導(dǎo)建議發(fā)送回病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備，提醒監(jiān)護(hù)人員進(jìn)行處理。

在本發(fā)明的基于kinect設(shè)備的病房病患監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，所述病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備包括：

數(shù)據(jù)處理模塊，用于對(duì)彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，并構(gòu)建人體骨骼向量模型，計(jì)算人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣；

數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊處理和分類(lèi)的數(shù)據(jù)；

動(dòng)作識(shí)別及判定模塊，根據(jù)病人當(dāng)前動(dòng)作的人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣判斷病人動(dòng)作是否處于危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)，如果病人動(dòng)作屬于危險(xiǎn)動(dòng)作則發(fā)送報(bào)警信息；

空間位置判定模塊，根據(jù)關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算病人在病房中的坐標(biāo)，判斷病人坐標(biāo)是否在報(bào)警活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，如果病人處于報(bào)警活動(dòng)區(qū)域內(nèi)則發(fā)送報(bào)警信息；

語(yǔ)音識(shí)別模塊，用于對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別，提醒監(jiān)護(hù)人員及時(shí)響應(yīng)病人的要求；若音頻數(shù)據(jù)中含有緊急呼救的指令時(shí)，發(fā)送報(bào)警信息；

人機(jī)互動(dòng)模塊，包括用于顯示彩色圖像、深度圖像以及報(bào)警信息內(nèi)容的顯示單元和用于調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、病人信息并輸入控制指令的指令輸入單元。

在本發(fā)明的基于kinect設(shè)備的病房病患監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括：

圖像處理單元，用于清除彩色圖像數(shù)據(jù)和深度圖像數(shù)據(jù)中的噪點(diǎn)；

語(yǔ)音處理單元，用于濾除音頻數(shù)據(jù)中的噪聲數(shù)據(jù)；

關(guān)節(jié)點(diǎn)處理單元，用于消除關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的抖動(dòng)和噪聲干擾；

建模單元，根據(jù)處理后的關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建人體骨骼向量模型；

計(jì)算單元，根據(jù)人體骨骼向量模型計(jì)算人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣。

在本發(fā)明的基于kinect設(shè)備的病房病患監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，所述動(dòng)作識(shí)別及判定模塊包括：

危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)集，用于存儲(chǔ)提前錄制的危險(xiǎn)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，

動(dòng)作識(shí)別單元，用于將病人當(dāng)前動(dòng)作的人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣與提前錄制的危險(xiǎn)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果病人動(dòng)作處于危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)的判定范圍內(nèi)，則視為危險(xiǎn)動(dòng)作，并發(fā)送報(bào)警信息。

在本發(fā)明的基于kinect設(shè)備的病房病患監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，所述空間位置判定模塊包括：

報(bào)警活動(dòng)區(qū)域設(shè)定單元，根據(jù)深度圖像數(shù)據(jù)計(jì)算病房中各位置相對(duì)于kinect設(shè)備的空間坐標(biāo)并設(shè)定病人的報(bào)警活動(dòng)區(qū)域；

坐標(biāo)計(jì)算單元，根據(jù)關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中的關(guān)節(jié)點(diǎn)空間坐標(biāo)信息計(jì)算病人在病房中的坐標(biāo)；

判定單元，將病人坐標(biāo)和報(bào)警活動(dòng)區(qū)域進(jìn)行比較，如果病人處于報(bào)警活動(dòng)區(qū)域，則發(fā)送報(bào)警信息。

本發(fā)明還提供一種基于kinect設(shè)備的病房病患監(jiān)護(hù)方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)獲取待監(jiān)護(hù)病人的彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)；

2)對(duì)獲取的彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并根據(jù)分析結(jié)果發(fā)送報(bào)警信息；

3)根據(jù)報(bào)警信息進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警；

4)將報(bào)警信息發(fā)送給使用者，并接收使用者的指導(dǎo)建議；

5)將接收到的報(bào)警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并發(fā)送使用者提出的指導(dǎo)建議回，提醒監(jiān)護(hù)人員進(jìn)行處理。

在本發(fā)明的基于kinect設(shè)備的病房病患監(jiān)護(hù)方法中，步驟2)具體為：

2.1)對(duì)彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，并構(gòu)建人體骨骼向量模型，計(jì)算人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣；

2.2)存儲(chǔ)經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊處理和分類(lèi)的數(shù)據(jù)；

2.3)根據(jù)病人當(dāng)前動(dòng)作的人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣判斷病人動(dòng)作是否處于危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)，如果病人動(dòng)作屬于危險(xiǎn)動(dòng)作則發(fā)送報(bào)警信息；

2.4)根據(jù)關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算病人在病房中的坐標(biāo)，判斷病人坐標(biāo)是否在報(bào)警活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，如果病人處于報(bào)警活動(dòng)區(qū)域內(nèi)則發(fā)送報(bào)警信息；

2.5)對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別，提醒監(jiān)護(hù)人員及時(shí)響應(yīng)病人的要求；若音頻數(shù)據(jù)中含有緊急呼救的指令時(shí)，發(fā)送報(bào)警信息；

2.6)顯示彩色圖像、深度圖像以及報(bào)警信息內(nèi)容，調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、病人信息并輸入控制指令。

在本發(fā)明的基于kinect設(shè)備的病房病患監(jiān)護(hù)方法中，步驟2.1)具體為：

清除彩色圖像數(shù)據(jù)和深度圖像數(shù)據(jù)中的噪點(diǎn)；

濾除音頻數(shù)據(jù)中的噪聲數(shù)據(jù)；

消除關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的抖動(dòng)和噪聲干擾；

根據(jù)處理后的關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建人體骨骼向量模型；

根據(jù)人體骨骼向量模型計(jì)算人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣。

在本發(fā)明的基于kinect設(shè)備的病房病患監(jiān)護(hù)方法中，，步驟2.3)具體為：

存儲(chǔ)提前錄制的危險(xiǎn)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

將病人當(dāng)前動(dòng)作的人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣與提前錄制的危險(xiǎn)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果病人動(dòng)作處于危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)的判定范圍內(nèi)，則視為危險(xiǎn)動(dòng)作，并發(fā)送報(bào)警信息。

在本發(fā)明的基于kinect設(shè)備的病房病患監(jiān)護(hù)方法中，，步驟2.4)具體為：

根據(jù)深度圖像數(shù)據(jù)計(jì)算病房中各位置相對(duì)于kinect設(shè)備的空間坐標(biāo)并設(shè)定病人的報(bào)警活動(dòng)區(qū)域；

根據(jù)關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中的關(guān)節(jié)點(diǎn)空間坐標(biāo)信息計(jì)算病人在病房中的坐標(biāo)；

將病人坐標(biāo)和報(bào)警活動(dòng)區(qū)域進(jìn)行比較，如果病人處于報(bào)警活動(dòng)區(qū)域，則發(fā)送報(bào)警信息。

本發(fā)明的基于kinect設(shè)備的病房病患監(jiān)護(hù)系統(tǒng)及監(jiān)護(hù)方法至少具有以下有益效果：

1)本發(fā)明通過(guò)對(duì)病人的動(dòng)作、語(yǔ)音、在病房中的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)住院病人的異常行為、活動(dòng)位置、語(yǔ)音請(qǐng)求的自動(dòng)判定、報(bào)警，提醒監(jiān)護(hù)人員及時(shí)查看和看護(hù)病人，且在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中不僅可以對(duì)病人的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和存儲(chǔ)，還可以實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)和信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊傳送到醫(yī)護(hù)人員、患者親屬的移動(dòng)終端中，方便及時(shí)了解病人的狀態(tài)，并向監(jiān)護(hù)人員及時(shí)提出看護(hù)建議。

2)本發(fā)明不僅能對(duì)病人的活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警，為病人的護(hù)理提供較大的便利，而且可以對(duì)病人的信息進(jìn)行有效地管理，方便后續(xù)的治療，具有良好的可靠性和實(shí)用性。

3)本發(fā)明監(jiān)護(hù)系統(tǒng)無(wú)需病人穿戴任何硬件設(shè)備和傳感器，僅通過(guò)kinect設(shè)備獲取的圖像和音頻數(shù)據(jù)就可以對(duì)病人進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)看護(hù)和報(bào)警，提高了病房病人監(jiān)護(hù)的實(shí)時(shí)性，大大降低了人工監(jiān)護(hù)的成本，提高人工監(jiān)護(hù)的效率，使病人的需求能夠得到及時(shí)的響應(yīng)，降低了安全隱患，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的基于kinect的病房病患監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式中的kinect追蹤的20個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)示意圖；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式中的kinect建立的三維空間的坐標(biāo)系示意圖；

圖4是本發(fā)明具體實(shí)施方式中的人體骨骼向量模型的示意圖；

圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式中的人體骨骼向量的骨骼特征值示意圖；

圖6是本發(fā)明的基于kinect的病房病患監(jiān)護(hù)方法的流程圖；

圖7是本發(fā)明具體實(shí)施方式中的病房病患監(jiān)護(hù)方法的流程圖；

圖8是本發(fā)明具體實(shí)施方式中的動(dòng)作識(shí)別及判定過(guò)程流程圖；

圖9是本發(fā)明具體實(shí)施方式中的空間位置判定過(guò)程流程圖；

圖10是本發(fā)明具體實(shí)施方式中的語(yǔ)音識(shí)別模塊的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的基于kinect的病房病患監(jiān)護(hù)系統(tǒng)及監(jiān)護(hù)方法進(jìn)行說(shuō)明。

如圖1所示本發(fā)明的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)包括：kinect設(shè)備1、病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備2、報(bào)警模塊3、無(wú)線(xiàn)通信模塊4以及移動(dòng)終端5。其中，kinect設(shè)備1設(shè)置于病房?jī)?nèi)，用于實(shí)時(shí)獲取待監(jiān)護(hù)病人的彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)。病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備2設(shè)置于醫(yī)院監(jiān)控中心，用于對(duì)kinect設(shè)備1獲取的彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并根據(jù)分析結(jié)果發(fā)送報(bào)警信息。報(bào)警模塊3根據(jù)病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備2發(fā)送的報(bào)警信息進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，進(jìn)而提示監(jiān)護(hù)人員。監(jiān)護(hù)人員在查看病房視頻圖像后可根據(jù)情況通過(guò)揚(yáng)聲器提醒通知病人。無(wú)線(xiàn)通信模塊4用于將報(bào)警信息發(fā)送給移動(dòng)終端5的使用者，并接收使用者的反饋的指導(dǎo)建議。移動(dòng)終端5用于將接收到的報(bào)警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，使用者根據(jù)報(bào)警信息進(jìn)行判斷分析，提出指導(dǎo)建議。并通過(guò)移動(dòng)終端5將指導(dǎo)建議發(fā)送回病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備2，提醒監(jiān)護(hù)人員進(jìn)行處理。

kinect設(shè)備1使用微軟公司于2014年10月推出的kinectv2.0，該設(shè)備包含以下組成部分：彩色攝像頭、深度攝像頭、紅外線(xiàn)發(fā)射器、麥克風(fēng)陣列、仰角控制馬達(dá)、基座、usb數(shù)據(jù)線(xiàn)。彩色攝像頭是rgb攝像頭，用來(lái)獲取病房?jī)?nèi)病人的彩色圖像數(shù)據(jù)，每秒鐘最多獲取30幀rgb格式圖像，分辨率為1920×1080，可以非常清晰且連續(xù)地拍攝到病房中的場(chǎng)景。深度攝像頭和紅外線(xiàn)發(fā)射器用于獲取病房?jī)?nèi)病人的深度圖像數(shù)據(jù)，每秒鐘可獲取30幀的深度圖像，深度圖像通過(guò)圖像中每個(gè)像素的顏色深度來(lái)表示該像素和kinect設(shè)備1之間的實(shí)際距離，用來(lái)檢測(cè)病人和kinect設(shè)備1的相對(duì)位置，在本發(fā)明的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中用于測(cè)定病人在病房中的實(shí)際坐標(biāo)。麥克風(fēng)陣列可用于語(yǔ)音識(shí)別，獲取病房?jī)?nèi)病人的音頻數(shù)據(jù)，其音頻系統(tǒng)采用四元線(xiàn)性麥克風(fēng)陣列技術(shù)，排列可呈線(xiàn)形或“l(fā)”形，其采用了先進(jìn)的噪音抑制、回聲消除以及用于識(shí)別當(dāng)前聲源的波束形成技術(shù)等，可有效的消除背景噪音的干擾，提高識(shí)別率，即使在吵雜的環(huán)境中，也可以清晰地捕獲病人的微弱語(yǔ)音。仰角控制馬達(dá)可以調(diào)整kinect設(shè)備1的仰角，從而改變各個(gè)攝像頭的角度，安裝在合適的位置就可以全方位的觀(guān)察病房中的情形?；惭b在待監(jiān)護(hù)病人病床床頭的墻上，安裝高度為高于病床床頭1米處，水平安裝位置為病床的正中間，安裝傾角為水平方向向下傾角45°，kinect設(shè)備1的傾角可以通過(guò)病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備2進(jìn)行調(diào)整。kinect設(shè)備1通過(guò)自身的usb數(shù)據(jù)線(xiàn)連接到醫(yī)院監(jiān)控中心的病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備2上，用于進(jìn)行彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及控制指令的數(shù)據(jù)的雙向傳輸。

病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備2包括數(shù)據(jù)處理模塊21、數(shù)據(jù)庫(kù)22、動(dòng)作識(shí)別及判定模塊23、空間位置判定模塊24、語(yǔ)音識(shí)別模塊25以及人機(jī)互動(dòng)模塊26。數(shù)據(jù)處理模塊21用于對(duì)彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，并構(gòu)建人體骨骼向量模型，計(jì)算人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣。

數(shù)據(jù)處理模塊21包括：圖像處理單元、語(yǔ)音處理單元、關(guān)節(jié)點(diǎn)處理單元、建模單元以及計(jì)算單元。圖像處理單元用于清除彩色圖像數(shù)據(jù)和深度圖像數(shù)據(jù)中的噪點(diǎn)。語(yǔ)音處理單元用于濾除音頻數(shù)據(jù)中的噪聲數(shù)據(jù)。關(guān)節(jié)點(diǎn)處理單元用于對(duì)人體骨骼的關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)置關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍，如果數(shù)據(jù)的波動(dòng)范圍過(guò)大，即對(duì)數(shù)據(jù)大小進(jìn)行限幅，限幅大小為數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍值，并進(jìn)行多次采集后進(jìn)行均值濾波，用以消除骨骼的關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的抖動(dòng)。建模單元根據(jù)處理后的關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建人體骨骼向量模型。計(jì)算單元根據(jù)人體骨骼向量模型計(jì)算人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣。

建模單元中人體骨骼向量模型的構(gòu)建方式如下：

先對(duì)kinect設(shè)備1采集到的關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行限幅和均值濾波處理，處理后的關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包含關(guān)節(jié)點(diǎn)的種類(lèi)、關(guān)節(jié)點(diǎn)的追蹤狀態(tài)、關(guān)節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)等信息。關(guān)節(jié)點(diǎn)的種類(lèi)信息記錄的是kinect設(shè)置1總共能采集到的關(guān)節(jié)點(diǎn)的種類(lèi)。kinect設(shè)備1并不是采集人體的所有關(guān)節(jié)點(diǎn)，只是追蹤人體的25個(gè)能夠反映人體姿勢(shì)特征的關(guān)節(jié)點(diǎn)，本發(fā)明使用其中的20個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)來(lái)構(gòu)建人體骨骼向量模型，這些關(guān)節(jié)點(diǎn)分別是：頭部、頸部、左肩、右肩、左肘、右肘、左腕、右腕、左手、右手、脊柱中心、骻骨中心、左骻、右骻、左膝、右膝、左腳踝、右腳踝、左腳、右腳，如圖2所示。關(guān)節(jié)點(diǎn)的追蹤狀態(tài)包括三種：tracked(已追蹤到)，untacked(未追蹤到)，inferrd(可預(yù)測(cè)到)。關(guān)節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)信息采用空間三維坐標(biāo)系，坐標(biāo)單位是厘米。從kinect設(shè)置1的視角方向看，x軸的正半軸是向左延伸，與機(jī)身平行，x軸即表示三維空間的左右。y軸的正半軸是向上延伸，與機(jī)身垂直，y軸即表示三維空間的上下。z軸的正半軸是向前延伸的，與kinect設(shè)備1的三組攝像頭的朝向一致，與圖像平面相垂直，z軸即表示三維空間的前后，該坐標(biāo)系遵守右手螺旋定則，紅外線(xiàn)發(fā)射器是空間坐標(biāo)系原點(diǎn)，kinect設(shè)備1獲取的人體骨架模型的三維空間的坐標(biāo)系如圖3所示。

人體骨骼向量是將由kinect設(shè)備1所識(shí)別出來(lái)的20個(gè)人體關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相鄰關(guān)節(jié)點(diǎn)相連而得到的。本發(fā)明共選取15個(gè)骨骼向量，根據(jù)所屬身體不同部位分為上肢骨骼向量，下肢骨骼向量及軀干骨骼向量，同時(shí)采用統(tǒng)一命名的方式來(lái)對(duì)所有骨骼向量進(jìn)行命名，即以起點(diǎn)在前終點(diǎn)在后的關(guān)節(jié)名稱(chēng)聯(lián)合的方式來(lái)命名人體骨骼向量，例如右肘到右手的骨骼向量為右肘-右手向量。若令關(guān)節(jié)點(diǎn)j1的空間坐標(biāo)為j1＝(x1,y1,z1)，同時(shí)設(shè)關(guān)節(jié)點(diǎn)j2的空間坐標(biāo)為j2＝(x2,y2,z2)，令由j1指向j2的骨骼向量s為s＝(x,y,z)。則骨骼向量s和關(guān)節(jié)點(diǎn)j1和關(guān)節(jié)點(diǎn)j2的關(guān)系如式1所示。

s＝j(luò)2-j1＝(x2-x1,y2-y1,z2-z1)(1)

上肢骨骼向量共有4個(gè)，即圖4中的a1、a2、a3、a4向量。其對(duì)應(yīng)的骨骼向量分別為：左肩-左肘向量、左肘-左腕向量、右肩-右肘向量、右肘-右腕向量。下肢骨骼向量共有4個(gè)，即圖4中的b1、b2、b3、b4向量。其對(duì)應(yīng)的骨骼向量分別為：左骻-左膝向量、左膝-左腳踝向量、右骻-右膝向量、右膝-右腳踝向量。軀干骨骼向量共7個(gè)，即圖4中的c1到c7向量。其對(duì)應(yīng)的骨骼向量分別為頸部-頭部向量、頸部-左肩向量、頸部-右肩向量、頸部-脊柱向量、脊柱-骻骨中心向量、骻骨中心-左骻向量、骻骨中心-右骻向量，從而構(gòu)建完成如圖4所示人體骨骼向量模型。

計(jì)算單元根據(jù)圖4所示的人體骨骼向量模型計(jì)算人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣的過(guò)程如下：

將骨骼特征值定義為一個(gè)骨骼向量的方向角度值，令關(guān)節(jié)點(diǎn)1與關(guān)節(jié)點(diǎn)2的空間三維坐標(biāo)分別為(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)，則關(guān)節(jié)1到關(guān)節(jié)2的骨骼向量vr的具體表達(dá)式如下：

vr＝(x2-x1)i+(y2-y1)j+(z2-z1)k(2)

根據(jù)數(shù)學(xué)上的反三角函數(shù)定義可得，骨骼向量的方向角度值α，β，γ的求取公式如下：

則骨骼特征值為

如圖5所示為骨骼向量的骨骼特征值。

對(duì)于人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣p，其表示方法如下：

從而構(gòu)建出人體骨骼向量模型和人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣。

數(shù)據(jù)庫(kù)22用于存儲(chǔ)經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊21處理和分類(lèi)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)22使用sqlserver對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，數(shù)據(jù)庫(kù)22存有彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)、人體骨骼向量模型以及人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣等數(shù)據(jù)。

動(dòng)作識(shí)別及判定模塊23用于根據(jù)病人當(dāng)前動(dòng)作的人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣判斷病人動(dòng)作是否處于危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)，如果病人動(dòng)作屬于危險(xiǎn)動(dòng)作則發(fā)送報(bào)警信息。

動(dòng)作識(shí)別及判定模塊23包括危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)集和動(dòng)作識(shí)別單元。危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)集用于存儲(chǔ)提前錄制的危險(xiǎn)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)集將病人的危險(xiǎn)動(dòng)作收錄并存儲(chǔ)kinect設(shè)備1不斷地進(jìn)行訓(xùn)練所得到的人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣數(shù)據(jù)。當(dāng)病人出現(xiàn)類(lèi)似危險(xiǎn)動(dòng)作時(shí)意味著病人目前可能有危險(xiǎn)，比如摔倒，磕碰，昏厥等動(dòng)作。動(dòng)作識(shí)別單元用于將病人當(dāng)前動(dòng)作的人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣與提前錄制的危險(xiǎn)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果病人動(dòng)作處于危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)的判定范圍內(nèi)，則視為危險(xiǎn)動(dòng)作，并發(fā)送報(bào)警信息。發(fā)送給報(bào)警模塊3的信息中包括病人信息、病人位置、病人危險(xiǎn)動(dòng)作類(lèi)型及危險(xiǎn)動(dòng)作相似度。

危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)集的構(gòu)建方式如下：采集所有病人的危險(xiǎn)動(dòng)作的樣本數(shù)據(jù)后，獲取的所有數(shù)據(jù)按照骨骼特征提取的步驟，使用關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)依次計(jì)算人體骨骼向量，計(jì)算骨骼特征值，得到人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣。假設(shè)某危險(xiǎn)動(dòng)作共n個(gè)矩陣樣本數(shù)據(jù)，令第i個(gè)矩陣數(shù)據(jù)的矩陣數(shù)據(jù)為pi，則

令危險(xiǎn)動(dòng)作s的人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣為ps,則

同時(shí)需要根據(jù)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，為矩陣數(shù)據(jù)中的每個(gè)元素設(shè)置數(shù)據(jù)的波動(dòng)范圍，因?yàn)槊總€(gè)危險(xiǎn)動(dòng)作的數(shù)據(jù)并不是絕對(duì)的，可以在一定的幅度內(nèi)變化，表現(xiàn)在數(shù)據(jù)上就是每個(gè)骨骼向量的骨骼特征數(shù)據(jù)值可以在一定范圍內(nèi)變化。若令數(shù)據(jù)的最大波動(dòng)值為r且r>0，則標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì)骨骼特征矩陣的數(shù)據(jù)范圍是：

pmin≤ps≤pmax(10)

pmin是數(shù)據(jù)范圍的最小值，pmax是數(shù)據(jù)范圍的最大值。pmin和pmax的計(jì)算如下：

動(dòng)作識(shí)別及判定模塊23將r的值設(shè)置為10。按照相同的方式，計(jì)算得到所有標(biāo)準(zhǔn)危險(xiǎn)動(dòng)作的骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣。之后將這些危險(xiǎn)動(dòng)作的矩陣數(shù)據(jù)分類(lèi)后進(jìn)行存儲(chǔ)，組建危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)集。如果病人動(dòng)作的特征數(shù)據(jù)在pmin和pmax之間，則認(rèn)為是危險(xiǎn)動(dòng)作，發(fā)送報(bào)警信息給報(bào)警模塊3。

kinect設(shè)備1在建立人體骨骼模型時(shí)，會(huì)以自身位置為坐標(biāo)原點(diǎn)建立空間坐標(biāo)系?？臻g位置判定模塊24根據(jù)關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算病人在病房中的坐標(biāo)，判斷病人坐標(biāo)是否在報(bào)警活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，如果病人處于報(bào)警活動(dòng)區(qū)域內(nèi)則發(fā)送報(bào)警信息?？臻g位置判定模塊24包括報(bào)警活動(dòng)區(qū)域設(shè)定單元、坐標(biāo)計(jì)算單元以及判定單元。報(bào)警活動(dòng)區(qū)域設(shè)定單元利用深度圖像數(shù)據(jù)可以計(jì)算獲得病房中各個(gè)位置相對(duì)于kinect設(shè)備1的空間坐標(biāo)，由此設(shè)定病人的正?；顒?dòng)范圍和報(bào)警活動(dòng)區(qū)域。坐標(biāo)計(jì)算單元根據(jù)關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中的關(guān)節(jié)點(diǎn)空間坐標(biāo)信息計(jì)算病人在病房中的坐標(biāo)位置。判定單元將病人坐標(biāo)和報(bào)警活動(dòng)區(qū)域進(jìn)行比較，當(dāng)病人在沒(méi)有醫(yī)生的允許或沒(méi)有人幫扶的情況下，擅自離開(kāi)正?；顒?dòng)區(qū)域或進(jìn)入報(bào)警活動(dòng)區(qū)域時(shí)，則發(fā)送報(bào)警信息。報(bào)警信息包括病人信息，病人當(dāng)前坐標(biāo)位置，病人遠(yuǎn)離活動(dòng)區(qū)域的距離。

病人可以直接對(duì)著kinect設(shè)備1的麥克風(fēng)陣列說(shuō)話(huà)，發(fā)出語(yǔ)音控制指令。語(yǔ)音識(shí)別模塊25對(duì)采集到的音頻信息進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別后，提醒監(jiān)護(hù)人員及時(shí)響應(yīng)病人的要求。如若監(jiān)測(cè)到病人的語(yǔ)音要求中含有緊急呼救的語(yǔ)音控制指令時(shí)，發(fā)送報(bào)警信息。語(yǔ)音控制指令可以由醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心自己設(shè)定，可以使用人機(jī)交互模塊26中的指令輸入單元的“錄制語(yǔ)音指令”選項(xiàng)對(duì)語(yǔ)音指令進(jìn)行錄制，同時(shí)可以在“查看語(yǔ)音指令”選項(xiàng)中查看當(dāng)前已有的語(yǔ)音指令，雙擊語(yǔ)音指令會(huì)播放語(yǔ)音指令的內(nèi)容，同時(shí)也可以在“刪除語(yǔ)音指令”中刪除已有的語(yǔ)音指令。這樣可以根據(jù)醫(yī)院的需求，對(duì)語(yǔ)音指令庫(kù)的內(nèi)容進(jìn)行自定義修改，增加了語(yǔ)音指令的靈活性。kinect設(shè)備1采用了先進(jìn)的噪音抑制、回聲消除以及用于識(shí)別當(dāng)前聲源的波束形成技術(shù)等，可有效的消除背景噪音的干擾，提高識(shí)別率，即使在吵雜的環(huán)境中，kinect設(shè)備1也可以清晰地捕獲病人的微弱語(yǔ)音，如若監(jiān)測(cè)到病人的語(yǔ)音要求中含有緊急呼救等異常語(yǔ)音時(shí)，如急促的喘息聲，緊急的呼救聲，或病痛的呻吟聲等，語(yǔ)音識(shí)別模塊25自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信息給報(bào)警模塊3，報(bào)警信息包括病人信息，病人請(qǐng)求，病人位置，病人音頻數(shù)據(jù)。

人機(jī)互動(dòng)模塊26提供監(jiān)護(hù)人員和病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備2的交互接口和界面。人機(jī)互動(dòng)模塊26包括用于顯示彩色圖像、深度圖像以及報(bào)警信息內(nèi)容的顯示單元和用于調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、病人信息并輸入控制指令的指令輸入單元。人體骨骼關(guān)節(jié)點(diǎn)模型通過(guò)3維—2維坐標(biāo)變換為2維模型后映射到彩色圖像和深度圖像上。圖像窗口大小和比例可以隨意調(diào)整，2維模型的大小和比例也可以隨窗口的變化而自動(dòng)變化。圖像顯示可以通過(guò)人機(jī)交互模塊26中的指令輸入單元的“開(kāi)啟/關(guān)閉彩色圖像”、“開(kāi)啟/關(guān)閉深度圖像”、“開(kāi)啟/關(guān)閉骨骼映射”按鈕進(jìn)行控制。監(jiān)護(hù)人員可以在顯示單元中查看病房中的視頻信息，查看病人當(dāng)前的活動(dòng)狀態(tài)，查看病人的位置，顯示危險(xiǎn)動(dòng)作報(bào)警內(nèi)容，顯示危險(xiǎn)位置報(bào)警內(nèi)容，緊急語(yǔ)音報(bào)警內(nèi)容?？梢酝ㄟ^(guò)指令輸入單元存儲(chǔ)和調(diào)取病人的信息，存儲(chǔ)和調(diào)取病人的監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)，輸入控制命令，與移動(dòng)終端5通信。

報(bào)警模塊3，接收來(lái)自動(dòng)作識(shí)別及判定模塊23、空間位置判定模塊24、語(yǔ)音識(shí)別模塊25、無(wú)線(xiàn)通信模塊4的信息。報(bào)警模塊3通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)的形式提醒監(jiān)控中心的監(jiān)護(hù)人員。報(bào)警的內(nèi)容在人機(jī)交互模塊26的顯示單元中進(jìn)行顯示。監(jiān)護(hù)人員在查看病房視頻圖像后可根據(jù)病房?jī)?nèi)情況通過(guò)揚(yáng)聲器6提醒通知病人，揚(yáng)聲器6安裝在病人的病房中，安裝在kinect設(shè)備1的正上方。同時(shí)報(bào)警模塊3會(huì)將信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊4發(fā)送給移動(dòng)終端5，移動(dòng)終端5也可將控制指令通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊4發(fā)送回報(bào)警模塊3，提醒監(jiān)護(hù)人員或給出看護(hù)建議。

無(wú)線(xiàn)通信模塊4用于實(shí)現(xiàn)報(bào)警模塊3和移動(dòng)終端5的通信。可以將報(bào)警信息傳輸至移動(dòng)終端5，同時(shí)無(wú)線(xiàn)通信模塊4將移動(dòng)終端發(fā)送過(guò)來(lái)的命令發(fā)送給報(bào)警模塊3。無(wú)線(xiàn)通信模塊4使用為gsm/gprs通信模塊，是一種將gsm射頻芯片、基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、功放器件等集成在一塊電路板上，具有g(shù)sm射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。無(wú)線(xiàn)通信模塊的通信芯片使用sim800c芯片，工作頻段可選擇在850m/900m/1800m/1900m，該模塊通過(guò)短信或gprs通信將信息發(fā)送給移動(dòng)終端。模塊輸入端通過(guò)串口或usb連接到醫(yī)院監(jiān)控中心的pc機(jī)上，與報(bào)警模塊3進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

移動(dòng)終端5用于將接收到的報(bào)警信息等進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，使用者通過(guò)上述信息進(jìn)行判斷分析，提出指導(dǎo)建議并將信息發(fā)送回病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備2，提醒監(jiān)護(hù)人員進(jìn)行處理。本發(fā)明中的移動(dòng)終端5為安裝在用戶(hù)手機(jī)上的andriodapp，可以接收來(lái)自無(wú)線(xiàn)通信模塊4的信息，并將控制指令發(fā)送回病患監(jiān)護(hù)管理設(shè)備2，內(nèi)容顯示在人機(jī)交互模塊26的顯示單元中。

如圖6所示為本發(fā)明基于kinect設(shè)備的病房病患監(jiān)護(hù)方法的流程圖，包括如下步驟：

1)獲取待監(jiān)護(hù)病人的彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)；

2)對(duì)獲取的彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并根據(jù)分析結(jié)果發(fā)送報(bào)警信息；

3)根據(jù)報(bào)警信息進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警；

4)將報(bào)警信息發(fā)送給使用者，并接收使用者的指導(dǎo)建議；

5)將接收到的報(bào)警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并發(fā)送使用者提出的指導(dǎo)建議回，提醒監(jiān)護(hù)人員進(jìn)行處理。

步驟2)具體為：

2.1)對(duì)彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，并構(gòu)建人體骨骼向量模型，計(jì)算人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣；

2.2)存儲(chǔ)經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊處理和分類(lèi)的數(shù)據(jù)；

2.3)根據(jù)病人當(dāng)前動(dòng)作的人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣判斷病人動(dòng)作是否處于危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)，如果病人動(dòng)作屬于危險(xiǎn)動(dòng)作則發(fā)送報(bào)警信息；

2.4)根據(jù)關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算病人在病房中的坐標(biāo)，判斷病人坐標(biāo)是否在報(bào)警活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，如果病人處于報(bào)警活動(dòng)區(qū)域內(nèi)則發(fā)送報(bào)警信息；

2.5)對(duì)音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別，提醒監(jiān)護(hù)人員及時(shí)響應(yīng)病人的要求；若音頻數(shù)據(jù)中含有緊急呼救的指令時(shí)，發(fā)送報(bào)警信息；

2.6)顯示彩色圖像、深度圖像以及報(bào)警信息內(nèi)容，調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、病人信息并輸入控制指令。

步驟2.1)具體為：

清除彩色圖像數(shù)據(jù)和深度圖像數(shù)據(jù)中的噪點(diǎn)；

濾除音頻數(shù)據(jù)中的噪聲數(shù)據(jù)；

消除關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的抖動(dòng)和噪聲干擾；

根據(jù)處理后的關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建人體骨骼向量模型；

根據(jù)人體骨骼向量模型計(jì)算人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣。

步驟2.1)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過(guò)程如圖7所示，處理過(guò)程如下：

對(duì)圖像數(shù)據(jù)、關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以及音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；對(duì)彩色圖像數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，去除數(shù)據(jù)中的噪點(diǎn)后存入數(shù)據(jù)庫(kù)22中；濾除音頻數(shù)據(jù)中的噪聲數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)22中；對(duì)人體骨骼的關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)置關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍，如果數(shù)據(jù)的波動(dòng)范圍過(guò)大于設(shè)定的關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍，即對(duì)數(shù)據(jù)大小進(jìn)行限幅，限幅大小為數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍值，并進(jìn)行多次采集后進(jìn)行均值濾波，用以消除骨骼的關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的抖動(dòng)，再根據(jù)處理后的關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建人體骨骼向量模型，根據(jù)人體骨骼向量模型計(jì)算人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣。

步驟2.3)具體為：

存儲(chǔ)提前錄制的危險(xiǎn)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

將病人當(dāng)前動(dòng)作的人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣與提前錄制的危險(xiǎn)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果病人動(dòng)作處于危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)的判定范圍內(nèi)，則視為危險(xiǎn)動(dòng)作，并發(fā)送報(bào)警信息。

步驟2.3)進(jìn)行動(dòng)作識(shí)別及判定的過(guò)程如圖8所示，處理過(guò)程如下：

獲取當(dāng)前人體骨骼特征數(shù)據(jù)矩陣，遍歷獨(dú)臂危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)集，計(jì)算所處數(shù)據(jù)范圍，判斷病人動(dòng)作處于危險(xiǎn)動(dòng)作數(shù)據(jù)的判定范圍內(nèi)，如果是則發(fā)送信息給報(bào)警模塊3并繼續(xù)獲取下一次數(shù)據(jù)，否則返回獲取下一次數(shù)據(jù)。

步驟2.4)具體為：

根據(jù)深度圖像數(shù)據(jù)計(jì)算病房中各位置相對(duì)于kinect設(shè)備的空間坐標(biāo)并設(shè)定病人的報(bào)警活動(dòng)區(qū)域；

根據(jù)關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中的關(guān)節(jié)點(diǎn)空間坐標(biāo)信息計(jì)算病人在病房中的坐標(biāo)；

將病人坐標(biāo)和報(bào)警活動(dòng)區(qū)域進(jìn)行比較，如果病人處于報(bào)警活動(dòng)區(qū)域，則發(fā)送報(bào)警信息。

步驟2.4)進(jìn)行病人空間位置判定的過(guò)程如圖9所示，處理過(guò)程如下：

獲取當(dāng)前病人關(guān)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算病人坐標(biāo)空間，將病人坐標(biāo)和報(bào)警活動(dòng)區(qū)域進(jìn)行比較，判斷病人是否在報(bào)警活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，如果是則發(fā)送信息給報(bào)警模塊3并繼續(xù)獲取下一次數(shù)據(jù)，否則返回獲取下一次數(shù)據(jù)。

如圖10所示為語(yǔ)音識(shí)別模塊的工作的流程圖，語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程如下：

獲取當(dāng)前病人音頻數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后判斷音頻數(shù)據(jù)是否為語(yǔ)音控制指令，如果是語(yǔ)音控制指令，則向監(jiān)護(hù)人員播放語(yǔ)音，繼續(xù)獲取下一次數(shù)據(jù)；如果不是語(yǔ)音控制指令則進(jìn)一步判斷是否為緊急呼救語(yǔ)音，如果是緊急呼救語(yǔ)音，則向報(bào)警模塊3發(fā)送報(bào)警信息，否則返回獲取下一次數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的監(jiān)護(hù)方法通過(guò)對(duì)病人的動(dòng)作、語(yǔ)音、位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)病人的異常行為、活動(dòng)位置、語(yǔ)音請(qǐng)求的自動(dòng)判定和報(bào)警。在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中不僅可以對(duì)病人的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和存儲(chǔ)，還可實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)和信息傳送到醫(yī)生和患者親屬的移動(dòng)終端中，方便及時(shí)了解病人的狀態(tài)，并向監(jiān)護(hù)人員及時(shí)反饋看護(hù)建議。本發(fā)明不僅能對(duì)病人的活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警，為病人的護(hù)理提供較大的便利，而且可以對(duì)病人的信息進(jìn)行有效地管理，方便后續(xù)的治療，具有良好的可靠性和實(shí)用性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施實(shí)例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改，等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。