一種檢測跌倒的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測跌倒的方法和裝置，包括如下步驟：獲取信號接收器檢測到的測試信號強(qiáng)度，得到檢測數(shù)據(jù)；將所述檢測數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，識別出被測區(qū)域中目標(biāo)物，其中基準(zhǔn)數(shù)據(jù)是被測區(qū)域內(nèi)沒有目標(biāo)物時通過預(yù)先測量得到的檢測數(shù)據(jù)；將當(dāng)前檢測到的目標(biāo)物與之前識別的目標(biāo)物比較，判斷是否有目標(biāo)物消失；如有第一目標(biāo)物消失則判定所述第一目標(biāo)物跌倒。本發(fā)明安裝方便、識別準(zhǔn)確率高。
【專利說明】
-種檢測跌倒的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及跌倒檢測技術(shù)，尤其設(shè)及一種檢測人體跌倒的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，很多地方存在跌到檢測的需求，尤其是人體跌倒檢測領(lǐng)域。在人口老齡 化日益凸顯的當(dāng)今社會，跌倒已然成為一個不可忽視的危害公眾健康問題。據(jù)世界衛(wèi)生組 織的數(shù)據(jù)，每年大約有30%的65歲W上老年人發(fā)生過一次跌倒，15%發(fā)生兩次W上跌倒。截 止2015年，我國老年人已突破1.5億，其中約有4000萬老年人會在一年中發(fā)生跌倒事故。在 所有的跌倒事故中，約有50% W上發(fā)生在家中。老年人跌倒后，如果得不到及時救助，將會 造成嚴(yán)重的身體和屯、理傷害，甚至導(dǎo)致死亡。因此，構(gòu)建有效的跌倒檢測系統(tǒng)，特別是在居 家環(huán)境中，是減少跌倒傷害的重要途徑。社會大眾對運類系統(tǒng)有著廣泛而迫切的應(yīng)用需求。
[0003] 目前，跌倒檢測的方法根據(jù)檢測對象的不同主要分為兩類:基于姿態(tài)的檢測和基 于運動的檢測。前者是利用視覺傳感器或者鋪設(shè)于地板上的壓力傳感器捕獲人體跌倒后的 姿態(tài)影像，通過圖像分析手段實現(xiàn)跌倒事件的檢測。中國發(fā)明專利201110267262.0、 201410136974.2等都是基于運一原理設(shè)計，根據(jù)圖像中人體高寬比、中屯、位置和有效面積 等特征進(jìn)行跌倒判決。然而，人體姿態(tài)是復(fù)雜變形體，具有多樣性和多義性的特點，并且存 在個體差異，難W精準(zhǔn)界定跌倒姿態(tài)與正?；顒幼藨B(tài)的區(qū)別，影響檢測效果。
[0004] 基于運動檢測的系統(tǒng)一般是采用穿戴于人體的加速度傳感器捕捉跌倒引起的加 速度突然變化。運類系統(tǒng)實質(zhì)檢測的是劇烈的運動變化，日常大幅度活動如跑跳、彎腰等都 可能引起系統(tǒng)誤判。此外，當(dāng)人體小幅度跌倒時，可能會因為加速度變化不明顯而導(dǎo)致漏 判。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明為要解決的技術(shù)問題，提供一種檢測跌倒的方 法和裝置。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種檢測跌倒的方法，包括如下步驟：
[000引獲取信號接收器檢測到的測試信號強(qiáng)度，得到檢測數(shù)據(jù)；
[0009] 將所述檢測數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，識別出被測區(qū)域中目標(biāo)物，其中基準(zhǔn)數(shù)
[0010] 據(jù)是被測區(qū)域內(nèi)沒有目標(biāo)物時通過預(yù)先測量得到的檢測數(shù)據(jù)；
[0011] 將當(dāng)前檢測到的目標(biāo)物與之前識別的目標(biāo)物比較，判斷是否有目標(biāo)物消失；
[0012]
[0013] 如有第一目標(biāo)物消失則判定所述第一目標(biāo)物跌倒。
[0014] 所述測試信號由信號發(fā)射器發(fā)出，一個信號發(fā)射器發(fā)出的測試信號至少能被一個 信號接收器接收到。
[0015] 所述跌倒檢測區(qū)域內(nèi)的測試信號需滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，其中所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)是指在所述 跌倒檢測區(qū)域的范圍內(nèi)，所述目標(biāo)物至少能被兩個信號發(fā)射器發(fā)射的測試信號交叉直射。
[0016] 進(jìn)一步的，所述獲取信號接收器檢測到的測試信號強(qiáng)度是通過執(zhí)行W下步驟得到 的：
[0017] 信號接收器識別出不同信號發(fā)射器發(fā)出的測試信號；
[0018] 測量并記錄下所述測試信號的強(qiáng)度；
[0019] 讀取每個信號接收器記錄的測量數(shù)據(jù)。
[0020] 所述信號接收器識別出不同信號發(fā)射器發(fā)出的測試信號，是通過設(shè)置信號發(fā)射器 按時分復(fù)用的方法依次輪詢發(fā)射測試信號，信號接收器根據(jù)各信號發(fā)射器分配的時間片識 別出不同信號發(fā)射器發(fā)出的測試信號。
[0021] 所述信號接收器識別出不同信號發(fā)射器發(fā)出的測試信號，是通過設(shè)置信號發(fā)射器 按頻分復(fù)用的方法設(shè)置每個信號發(fā)射器按不同的頻率發(fā)射測試信號，信號接收器根據(jù)各 信號發(fā)射器分配的頻率識別出不同信號發(fā)射器發(fā)出的測試信號。
[0022] 所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)是通過預(yù)先測量得到的，即當(dāng)檢測區(qū)域范圍內(nèi)沒有任何目標(biāo)物時， 檢測到的檢測數(shù)據(jù)就是基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[0023] 所述識別出被測區(qū)域中目標(biāo)物，包括W下步驟：
[0024] 將基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與所述檢測數(shù)據(jù)比較；
[0025] 識別出差值大于第一閥值的所有點，其中所述每個點代表一個目標(biāo)物；
[0026] 根據(jù)所述識別出的點，計算得到目標(biāo)物的位置信息。
[0027] 進(jìn)一步的，所述的檢測跌倒的方法，還包括第二閥值，將連續(xù)兩次檢測中識別出的 目標(biāo)物的位置信息進(jìn)行計算得到目標(biāo)物間距離信息，距離小于第二閥值的目標(biāo)物，判斷為 同一個目標(biāo)物。
[0028] 所述的檢測跌倒的方法，還包括第=閥值，當(dāng)目標(biāo)物消失時間大于第=閥值時，判 斷為目標(biāo)物跌倒。
[0029] 進(jìn)一步的，還包括信息素，根據(jù)信息素的減少程度判斷目標(biāo)物是否跌倒，其中，所 述信息素是根據(jù)所述檢測數(shù)據(jù)生成的。
[0030] 進(jìn)一步的，所述信息素 S(t) = (l-p)S(t-l)+s(t)，其中P為揮發(fā)率，S(Z)二卽 Mt)為高斯卷積核，決定信息素的擴(kuò)散程度；i(〇為經(jīng)過計算的當(dāng)前檢測數(shù)據(jù)信息。
[0031] 所述i的是通過對當(dāng)前檢測數(shù)據(jù)信息利用魯棒稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)算法計算得到的。
[0032] 進(jìn)一步的，所述的檢測跌倒的方法，還包括特殊區(qū)域，如果目標(biāo)物消失的位置在所 述特殊區(qū)域附近，則認(rèn)為目標(biāo)物未跌倒。
[0033] 更進(jìn)一步的，所述特殊區(qū)域為口、床、沙發(fā)或椅子所在區(qū)域，所述目標(biāo)物為人體。
[0034] -種檢測跌倒的裝置，包括：
[0035] 信號發(fā)射單元，用于發(fā)射所述測試信號；
[0036] 信號接收單元，用于接收所述測試信號；
[0037] 測試信號獲取單元，用于獲取各信號接收器檢測到的測試信號強(qiáng)度，得到檢測數(shù) 據(jù)；
[0038] 識別單元，用于將所述檢測數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，識別出被測區(qū)域中目標(biāo)物；
[0039] 基準(zhǔn)數(shù)據(jù)單元，用于生成所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)；
[0040] 判斷單元，用于將所述目標(biāo)物與之前識別的目標(biāo)物相比較，判斷是否有目標(biāo)物消 失；
[0041] 控制單元，用于配置其他單元，并根據(jù)判斷單元的判斷結(jié)果，判定是否有目標(biāo)物跌 倒。
[0042] 進(jìn)一步的，所述信號接收單元，最低安裝高度要高于目標(biāo)物跌倒后的高度;所述信 號接收單元，最高安裝高度要低于所述目標(biāo)物未跌倒前的高度。
[0043] 更進(jìn)一步的，所述信號接收單元安裝高度為距地面1米。
[0044] 進(jìn)一步的，所述信號發(fā)射單元為ZigBee或WiFi信號發(fā)射器;所述信號接收單元為 Zi濁ee或WiFi信號接收器。
[0045] 進(jìn)一步的，所述檢測跌倒的裝置，還包括計時單元，所述計時單元實現(xiàn)對目標(biāo)物消 失時間的計時功能。
[0046] 所述信號發(fā)射器產(chǎn)生的信號滿足所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的要求，即在跌倒檢測區(qū)域范圍內(nèi) 目標(biāo)物能被至少兩個不同源的測試信號交叉直射。
[0047] 進(jìn)一步的，所述檢測跌倒的裝置，還包括濾波器，實現(xiàn)對上述測試信號進(jìn)行濾波處 理。
[0048] 更進(jìn)一步的，所述濾波器采用平滑線性濾波器。
[0049] 進(jìn)一步的，所述檢測跌倒的裝置，信號發(fā)射器采用時分復(fù)用的方法，依次輪詢發(fā)射 特定無線信號。
[0050] 進(jìn)一步的，所述檢測跌倒的裝置，信號發(fā)射器采用頻分復(fù)用的方法，不同信號發(fā)射 器采用不同的頻率發(fā)射特定無線信號。
[0051] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：
[0052] 1、通過無線信號檢測跌倒，利用無線信號的穿透性，沒有盲區(qū)，避免了基于圖像分 析檢測時的視覺盲區(qū)的影響。
[0053] 2、通過在檢測區(qū)域設(shè)置無線信號來檢測跌倒，方便設(shè)置，免去了通過設(shè)置壓力傳 感器的方法檢測時壓力傳感器設(shè)置困難的問題。
[0054] 3、通過無線信號檢測跌倒，不用在被測物上安裝設(shè)備或傳感器，免去了通過加速 度檢測方式必須在被測物上安裝設(shè)備或傳感器的麻煩。
[0055] 4、信號發(fā)射器和信號接收器使用市電，避免了穿戴式檢測電池沒電時無法工作的 問題。
[0056] 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予W實施，并且為了讓本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂， 特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0057] 圖1是按照本發(fā)明一實施方式檢測跌倒的方法的流程圖；
[0058] 圖2是本發(fā)明一種實施例示意圖；
[0059] 圖3是本發(fā)明另一種實施例示意圖；
[0060] 圖4是圖3中檢測方法對應(yīng)的測試信號強(qiáng)度的一種記錄方式；
[0061] 圖5是本發(fā)明一種實施方式中實現(xiàn)識別被測區(qū)域中目標(biāo)物的方法；
[0062] 圖6是圖1中步驟102完成測試信號的檢測，得到檢測數(shù)據(jù)的一種方法；
[0063] 圖7是圖I中步驟103完成目標(biāo)物識別步驟的一種方法；
[0064] 圖8是按照本發(fā)明一實施方式用于檢測跌倒的裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0065] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0066] 圖1是按照本發(fā)明一實施方式檢測跌倒的方法的流程圖。該流程開始于步驟101。 然后，在步驟102檢測跌倒檢測區(qū)域內(nèi)的測試信號的信號強(qiáng)度，單位為DB。運里對測試信號 的檢測是通過檢測特征值實現(xiàn)的，所述特征值可W是信號強(qiáng)度，也可W是相位，或者是頻 率，或者是其他具有區(qū)別特征的特征值。
[0067] 跌倒檢測區(qū)域內(nèi)的測試信號是由信號發(fā)射器產(chǎn)生的。為實現(xiàn)跌倒檢測區(qū)域內(nèi)目標(biāo) 物跌倒的檢測，信號發(fā)射器產(chǎn)生的測試信號需滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)。在此對信號發(fā)射器產(chǎn)生的 測試信號的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行簡要的討論。對于跌倒檢測區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)物，例如人體，根據(jù)測試環(huán)境 和要求的不同，測試信號需滿足不同的標(biāo)準(zhǔn)。對于簡單的環(huán)境，如圖2所示的房間，當(dāng)目標(biāo)物 如人的數(shù)量為一個時，信號發(fā)射器可W設(shè)置在房間的一側(cè)，在與信號發(fā)射器對應(yīng)的另一側(cè) 設(shè)置信號接收器。設(shè)置的信號發(fā)射器的數(shù)量和信號發(fā)射器產(chǎn)生的無線信號的福射張角有 關(guān)，張角越大，需要的信號發(fā)射器的數(shù)量越少;信號接收器的數(shù)量和被測物的體積和尺寸相 關(guān)，體積、尺寸越大則需要的接收器的數(shù)量越少，反之，則越多。一個信號發(fā)射器發(fā)出的測試 信號至少要能被一個信號接收器接收到。對于目標(biāo)物為人時，一般信號接收器每隔5~20厘 米設(shè)置一個。在圖2中，房間左側(cè)的信號發(fā)射器發(fā)出無線信號，房間右側(cè)的信號接收器接收 信號，由于人體對信號的影響，信號接收器采集到的接收信號會產(chǎn)生變化，如信號強(qiáng)度會由 于人體的阻擋而衰減，而當(dāng)人體跌倒時阻擋消失，接收信號的衰減也隨之消失，即可實現(xiàn)人 體跌倒的檢測。此種方法比較簡單，不能實現(xiàn)被測人員的準(zhǔn)確定位，只能實現(xiàn)一個維度上的 檢測，對于復(fù)雜情況，如:兩個或多個人并排站立，此時就不能實現(xiàn)準(zhǔn)確的跌倒檢測。
[0068] 如圖3所示，如要實現(xiàn)對被測人員的準(zhǔn)確定位，則要求所述跌倒檢測區(qū)域內(nèi)的特定 無線信號需滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，其中所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)是指在所述跌倒檢測區(qū)域的范圍內(nèi)，所述目 標(biāo)物如人體，被至少兩個不同源的信號發(fā)射器發(fā)出的測試信號交叉直射。通過確定交叉點 的位置，即可確定所述目標(biāo)物如人體的具體位置。
[0069] 圖4是圖3中檢測方法對應(yīng)的測試信號強(qiáng)度的一種記錄方式，在步驟102中，完成一 次測試信號的檢測后得到的檢測數(shù)據(jù)可W用數(shù)列表示，檢測數(shù)據(jù)是個m行n列的數(shù)列，其中m 的值等于信號接收器的數(shù)量，n的值等于信號發(fā)射器的數(shù)量。每一列代表同一信號發(fā)射器發(fā) 射的測試信號，每行代表同一信號接收器接收到的不同信號發(fā)射器發(fā)射的測試信號。數(shù)列 中的每一個值代表其所在行的信號接收器接收到的所在列的信號發(fā)射器產(chǎn)生的測試信號 的強(qiáng)度值大小。
[0070] 在步驟103,將步驟102中檢測到的檢測數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。其中基準(zhǔn)數(shù)據(jù) 是通過預(yù)先測量得到的，即當(dāng)?shù)箼z測區(qū)域范圍內(nèi)沒有任何目標(biāo)物時，信號接收器檢測到 的檢測數(shù)據(jù)就是基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。通過將檢測到的檢測數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較可W識別出被測區(qū)域 內(nèi)的目標(biāo)物，具體識別方法有多種方式，此處詳細(xì)說明一種檢測識別方法，該方法不對能達(dá) 到本發(fā)明目的的其他方法構(gòu)成任何限制。
[0071] 圖5示出本發(fā)明一種實施方式中實現(xiàn)識別被測區(qū)域中目標(biāo)物的方法。圖5中信號接 收器和信號發(fā)射器是一體的，封裝在同一個外殼下，統(tǒng)稱為信號器;選取某一個信號器作為 二維坐標(biāo)的原點，如將左下角的信號器定為坐標(biāo)的原點，按其他信號器的相對位置，在坐標(biāo) 圖中標(biāo)示出其坐標(biāo)。檢測數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)組中的每個數(shù)據(jù)，可W在坐標(biāo)圖上對應(yīng)到確定的一 個發(fā)射信號的信號器到接收信號的信號器的鏈路;如檢測數(shù)據(jù)中第二行第=列的數(shù)據(jù)，對 應(yīng)的就是3號信號器發(fā)射到2號信號器接收的一條鏈路。
[0072] 將檢測數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，即將基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與檢測數(shù)據(jù)相同行列位置的值做差， 如果該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與檢測數(shù)據(jù)差值大于第一閥值，則認(rèn)為該鏈路上存在目標(biāo)物，并將其對應(yīng) 的鏈路在坐標(biāo)圖上用直線連起來。將所有存在目標(biāo)物的鏈路都在坐標(biāo)圖上用直線標(biāo)出。在 坐標(biāo)圖上找出兩條不同鏈路的交叉點，每個交叉點就是一個目標(biāo)物。在圖5中，由于目標(biāo)物 人體的遮擋，從1號信號器到7號信號器鏈路，從5號信號器到8號信號器鏈路的信號強(qiáng)度衰 減大于第一閥值，將運兩條鏈路對應(yīng)的在坐標(biāo)圖中連起來，連線的交叉點即是目標(biāo)物在二 維坐標(biāo)中的位置。所述第一閥值和具體的目標(biāo)物有關(guān)，當(dāng)目標(biāo)物對測試信號的衰減作用較 大時，第一閥值也較大；當(dāng)目標(biāo)物對測試信號的衰減作用較小時，第一閥值也較小。當(dāng)目標(biāo) 物為人體時，第一閥值一般為1~5,尤其當(dāng)?shù)谝婚y值為3時對人體的識別效果較好，并能有 效減少誤判。
[0073] 步驟104,將當(dāng)前識別到的目標(biāo)物與之前已識別的目標(biāo)物作比較。如果有之前識別 的目標(biāo)物不在當(dāng)前識別的目標(biāo)物范圍內(nèi)，表明有目標(biāo)物消失，消失的目標(biāo)物可能不止一個， 將消失的目標(biāo)物按序號編號為第一目標(biāo)物，第二目標(biāo)物等;當(dāng)至少有一個目標(biāo)物消失時，即 如有第一目標(biāo)物消失則判定所述第一目標(biāo)物跌倒。
[0074] 信號發(fā)射器可W采用時分復(fù)用的方法工作，即信號器按編號輪詢發(fā)射信號，每次 輪詢到則發(fā)射信號1毫秒。信號器內(nèi)的接收器除去自己發(fā)射信號的時間，其他時刻都在工 作，檢測其他信號器發(fā)射的信號的強(qiáng)度。
[0075] 信號發(fā)射器也可W采用頻分復(fù)用的方法工作，即信號發(fā)射器采用不同的頻率發(fā)射 信號，信號接收器通過信號的頻率來區(qū)分不同的信號發(fā)射器，并檢測信號的強(qiáng)度。
[0076] 圖6示出圖1中步驟102完成測試信號的檢測，得到檢測數(shù)據(jù)的一種方法。圖1中的 步驟102包括步驟6(n到603。在步驟601選中一個信號接收器，讀取該信號接收器測量到的 每一個信號發(fā)射器的信號強(qiáng)度;在步驟602，判斷是否還有其他信號接收器未被讀取，如有 則選中該信號接收器，重復(fù)601的步驟;在步驟603,生成檢測數(shù)據(jù);檢測數(shù)據(jù)是個m行n列的 數(shù)組，其中m的值等于信號接收器的數(shù)量，n的值等于信號發(fā)射器的數(shù)量。每一列代表同一信 號發(fā)射器發(fā)射的測試信號，每行代表同一信號接收器接收到的測試信號。數(shù)組中的每一個 值代表其所在行的信號接收器接收到的所在列的信號發(fā)射器產(chǎn)生的測試信號的強(qiáng)度值大 小。
[0077] 圖7示出圖1中步驟103完成目標(biāo)物識別步驟的例子。在步驟701，將基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與測 試數(shù)據(jù)比較，即將基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與測試數(shù)據(jù)對應(yīng)數(shù)組上相同位置的值做差。在步驟702,找出測 試數(shù)據(jù)矩陣中所有差值大于第一閥值的點。在步驟703計算目標(biāo)物的具體位置，此處列舉其 中一種計算方法，該方法不對其他任何方法起到限定作用。具體為:如圖5所示，在二維坐標(biāo) 圖上根據(jù)信號接收器和信號發(fā)射器的位置關(guān)系，將其標(biāo)識;將步驟702中得到的點，根據(jù)其 行列信息，在二維坐標(biāo)圖上將其代表的鏈路用直線連起來;在坐標(biāo)圖上找到鏈路的交叉點； 每個交叉點對應(yīng)一個目標(biāo)物。在步驟704，根據(jù)位置信息對目標(biāo)物進(jìn)行編號并記錄下識別到 的目標(biāo)物的具體二維坐標(biāo)位置信息和編號。
[0078] 進(jìn)一步的，在步驟704,對目標(biāo)物進(jìn)行編號時，由于目標(biāo)物，如人，是會運動的，所W 有可能兩次不同的測試數(shù)據(jù)中識別的不同位置上的人，實際上是同一個人。為解決運個問 題，引入第二閥值，即將連續(xù)兩次測量中識別的目標(biāo)物在二維坐標(biāo)中的位置進(jìn)行比較，當(dāng)位 置間距離小于第二閥值時，則認(rèn)為是同一個目標(biāo)物。第二閥值和每次測量之間隔的時間長 短相關(guān)，測量的頻度越高，第二閥值越小，但系統(tǒng)功耗越大；測量的頻度越低，第二閥值越 大，系統(tǒng)功耗越小，但測試準(zhǔn)確度降低;根據(jù)實際測試，測量的頻度控制在每秒50次左右，系 統(tǒng)功耗較為合適，識別準(zhǔn)確率較高。此時第二閥值為5厘米。
[0079] 進(jìn)一步的，在上述步驟104中通過判斷是否有已識別的目標(biāo)物消失來判斷目標(biāo)物 是否跌倒。當(dāng)目標(biāo)物為人時，有可能造成誤判，如當(dāng)人短時間蹲下或彎腰時，由于檢測不到 人體對信號的遮擋，可能會造成誤判跌倒。為解決運個問題，引入第S閥值，只有當(dāng)目標(biāo)物 消失的時間超過第=閥值時才認(rèn)為目標(biāo)物跌倒。
[0080] 進(jìn)一步的，還可W通過信息素來判別目標(biāo)物的跌倒。具體的，當(dāng)目標(biāo)物跌倒時，當(dāng) 前檢測數(shù)據(jù)中目標(biāo)物對鏈路信號的遮擋消失，從而導(dǎo)致信息素隨之減少，通過檢測信息素 的減少可W判別目標(biāo)物是否跌倒。所述信息素是通過所述檢測數(shù)據(jù)生成的，即通過一段時 間內(nèi)的測試信號的信號強(qiáng)度集合來生成信息素，具體方法如下，述信息素生成的方法為S (t) = (l-p)S(t-l)+s(t)，其中s(/) =如)0h(〇，s(t)為當(dāng)前時刻t的實時信息素點值;h(t) 為高斯卷積核，決定實時信息素點值的擴(kuò)散程度；i的為經(jīng)過計算的當(dāng)前檢測數(shù)據(jù)信息，所 述iW是通過對當(dāng)前檢測數(shù)據(jù)信息利用魯棒稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)算法計算得到的。設(shè)定揮發(fā)率 P，則可生成截止t時刻的陰影衰落信息素圖S(t) = (l-p)S(t-l)+s(t)，揮發(fā)率P取值在0到1 之間，包括0和1兩個端點值。不同的揮發(fā)率P代表信息素歷史數(shù)據(jù)的揮發(fā)程度，P越大揮發(fā)速 率越快，P越小揮發(fā)程度越慢。
[0081] 此處舉例說明一種信息素的具體生成方法，本方法不對本發(fā)明的其他實現(xiàn)方法構(gòu) 成限制。將被檢測區(qū)域分為N像素，t時刻陰影衰落分布記為x(t) = {xi(t)|i = l，…，N}。當(dāng) 目標(biāo)物位于像素 i時，xi(t)取值非零，否則為零。鏈路信號強(qiáng)度的測量與未知稀疏影像x(t) 之間的關(guān)系可表示為y(t) = (6x(t)+e(t)其中y(t) = {yi(t)|i = l,???,M}，yi(t)為t時刻鏈 路i的信號強(qiáng)度測量值，即實時信號強(qiáng)度值與感知層沒有目標(biāo)時獲得的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)值之差，e (t)為觀測噪聲，測量矩陣O = {(!) 表示像素 j對鏈路i的陰影衰落貢獻(xiàn)。影像重構(gòu) 的主要挑戰(zhàn)來源于多徑衰落干擾致使的異常RSS測量數(shù)據(jù)。
[0082] 針對包含異常值的測量數(shù)據(jù)，下面將采用魯棒稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)算法進(jìn)行陰影衰落 影像重構(gòu)。約束陰影衰落影像x(t)和觀測噪聲e(t)的每一個分量獨立服從0均值高斯分布， 良 P
、:其中 A = diag{ai,…，cin}，B = diag{0i,…，0m}。則陰
[0083][0084] 其中為馬氏距離，即
，參數(shù)A和B通過迭代學(xué)習(xí)的方式獲得。前者自 影衰落分布的最大后驗估計為 適應(yīng)地調(diào)節(jié)懲罰函數(shù)W增強(qiáng)稀疏促進(jìn)能力；后者自適應(yīng)地調(diào)節(jié)損失函數(shù)W弱化異常RSS測 量對數(shù)據(jù)擬合的影響，增強(qiáng)魯棒性。約束B中每一個元素服從伽馬分布，即ei = Gamma(v，v)， 同時假定A中每一個元素具有無信息先驗。則參數(shù)A和B的學(xué)習(xí)法則可由最大化聯(lián)合分布log p(y(t)，A，B，v)求得：
[0085]
[0086] 其中，Sii為
主對角線上的第i個元素，焉為學(xué)習(xí)誤差向量 ,
X的第i個元素。迭代估計iW和為6"'、月DW直至收斂，可獲得魯棒稀疏的 陰影衰落影像估計側(cè)詩。
[0087] 信息素可表示成5(〇 = (1-口)5(*-1)+3(*)，其中8(【'）=:^(〇011(【'），3(〇為當(dāng)前時刻 t的實時信息素點值，h(t)為高斯卷積核，決定信息素的擴(kuò)散程度，P為揮發(fā)率，決定信息素 的揮發(fā)速度。
[0088] 對于人體跌倒檢測，根據(jù)不同的環(huán)境，如家里，可能存在一些特殊區(qū)域，如沙發(fā)、n 或床之類的地方，當(dāng)被檢測的人在沙發(fā)或床上休息，或者從口離開房間時可能會造成誤判 為跌倒，此時，可W根據(jù)實際環(huán)境，設(shè)置特殊區(qū)域，當(dāng)目標(biāo)物消失時，如果其位置位于運些特 殊區(qū)域，則不認(rèn)為目標(biāo)物摔倒，W免引起誤判。
[0089] 圖8是按照本發(fā)明一實施方式用于檢測跌倒的裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。801代表信號接 收單元，802代表測試信號獲取單元，803為識別單元，804為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，805為信號發(fā)射單元， 806為控制單元，807為判斷單元。
[0090] 信號發(fā)射單元，用于發(fā)射所述測試信號。信號發(fā)射器用于產(chǎn)生所述測試信號，要實 現(xiàn)目標(biāo)物的準(zhǔn)確定位，則在所述跌倒檢測區(qū)域的范圍內(nèi)，目標(biāo)物能被至少兩個不同源的測 試信號交叉直射。信號發(fā)射器產(chǎn)生的無線信號可W是本領(lǐng)域通用的Zi濁ee或是WiFi等無線 信號。信號發(fā)射器可W采用時分復(fù)用的方法，依次輪詢發(fā)射特定無線信號;也可W采用頻分 復(fù)用的方法，不同信號發(fā)射器采用不同的頻率發(fā)射特定無線信號。
[0091] 信號接收單元，用于接收所述測試信號。信號接收單元也可用于檢測測試信號的 其他特征值，如信號強(qiáng)度、信號相位、信號頻率等。進(jìn)一步的，所述信號接收器設(shè)置于離地面 1米高時，檢測效果較佳。當(dāng)目標(biāo)物為人體時，信號接收器設(shè)置離地面較高時，如1米W上， 當(dāng)人坐下時容易產(chǎn)生跌倒誤判;信號接收器設(shè)置過低，信號容易被其他物體遮擋，影響檢測 效果。
[0092] 測試信號獲取單元，用于獲取各信號接收器檢測到的測試信號強(qiáng)度，得到檢測數(shù) 據(jù)。
[0093] 識別單元，用于將所述檢測數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，識別出被測區(qū)域中目標(biāo)物。
[0094] 基準(zhǔn)數(shù)據(jù)單元，用于生成所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[00M]判斷單元，用于將所述目標(biāo)物與之前識別的目標(biāo)物相比較，判斷是否有目標(biāo)物消 失。
[0096] 控制單元，用于配置其他單元，并根據(jù)判斷單元的判斷結(jié)果，判定是否有目標(biāo)物跌 倒。
[0097] 進(jìn)一步的，還可W有告警單元808,用于跌倒識別后的告警，告警可W通過聲音、燈 光實現(xiàn)告警，也可W通過WiFi模塊，3G，4G等無線模塊實現(xiàn)消息或電話告警。
[0098] 更進(jìn)一步的，還包括有計時單元809,用于給控制器提供計時功能，用于如給第= 閥值提供計時等。
[0099] 進(jìn)一步的，所述裝置還可W包含有濾波器，實現(xiàn)對測試信號的濾波功能，所述濾波 器采用平滑線性濾波器，采用高斯卷積平滑算法實現(xiàn)對測試信號的濾波功能。
[0100] 雖然W上描述了本發(fā)明的【具體實施方式】，但是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，運些僅是舉例說明，可W對運些實施方式做出多種變更或修改，而不背離本發(fā)明的原理 和實質(zhì)。本發(fā)明的范圍僅由所述權(quán)利要求書限定。
【主權(quán)項】
1. 一種檢測跌倒的方法，其特征在于，包括如下步驟： 獲取信號接收器檢測到的測試信號強(qiáng)度，得到檢測數(shù)據(jù)； 將所述檢測數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，識別出被測區(qū)域中目標(biāo)物，其中基準(zhǔn)數(shù)據(jù)是被測區(qū) 域內(nèi)沒有目標(biāo)物時通過預(yù)先測量得到的檢測數(shù)據(jù)； 將當(dāng)前檢測到的目標(biāo)物與之前識別的目標(biāo)物比較，判斷是否有目標(biāo)物消失； 如有第一目標(biāo)物消失則判定所述第一目標(biāo)物跌倒。2. 如權(quán)利要求1所述的檢測跌倒的方法，其特征在于：所述測試信號由信號發(fā)射器發(fā) 出，一個信號發(fā)射器發(fā)出的測試信號至少能被一個信號接收器接收到； 優(yōu)選的，所述跌倒檢測區(qū)域內(nèi)的測試信號需滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，其中所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)是指在 所述跌倒檢測區(qū)域的范圍內(nèi)，所述目標(biāo)物至少能被兩個信號發(fā)射器發(fā)射的測試信號交叉直 射。3. 如權(quán)利要求1所述的檢測跌倒的方法，其特征在于，所述獲取信號接收器檢測到的測 試信號強(qiáng)度是通過執(zhí)行以下步驟得到的： 信號接收器識別出不同信號發(fā)射器發(fā)出的測試信號； 測量并記錄下所述測試信號的強(qiáng)度； 讀取每個信號接收器記錄的測量數(shù)據(jù)。4. 如權(quán)利要求3所述的檢測跌倒的方法，其特征在于:所述信號接收器識別出不同信號 發(fā)射器發(fā)出的測試信號，是通過設(shè)置信號發(fā)射器按時分復(fù)用的方法依次輪詢發(fā)射測試信 號，信號接收器根據(jù)各信號發(fā)射器分配的時間片識別出不同信號發(fā)射器發(fā)出的測試信號； 優(yōu)選的，所述信號接收器識別出不同信號發(fā)射器發(fā)出的測試信號，是通過設(shè)置信號發(fā) 射器按頻分復(fù)用的方法設(shè)置每個信號發(fā)射器按不同的頻率發(fā)射測試信號，信號接收器根據(jù) 各信號發(fā)射器分配的頻率識別出不同信號發(fā)射器發(fā)出的測試信號。5. 如權(quán)利要求1所述的檢測跌倒的方法，其特征在于： 所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)是通過預(yù)先測量得到的，即當(dāng)檢測區(qū)域范圍內(nèi)沒有目標(biāo)物時，檢測到的 檢測數(shù)據(jù)就是基準(zhǔn)數(shù)據(jù)； 優(yōu)選的，所述識別出被測區(qū)域中目標(biāo)物，包括以下步驟： 將基準(zhǔn)數(shù)據(jù)與所述檢測數(shù)據(jù)比較； 識別出差值大于第一閥值的所有點，其中所述每個點代表一個目標(biāo)物； 根據(jù)所述識別出的點，計算得到目標(biāo)物的位置信息； 更優(yōu)選的，還包括第二閥值，將連續(xù)兩次檢測中識別出的目標(biāo)物的位置信息進(jìn)行計算 得到目標(biāo)物間距離信息，距離小于第二閥值的目標(biāo)物，判斷為同一個目標(biāo)物； 更優(yōu)選的，還包括第三閥值，當(dāng)目標(biāo)物消失時間大于第三閥值時，判斷為目標(biāo)物跌倒； 更優(yōu)選的，還包括信息素，根據(jù)信息素的減少程度判斷目標(biāo)物是否跌倒，其中，所述信 息素是根據(jù)所述檢測數(shù)據(jù)生成的； 更優(yōu)選的，所述信息素3(〇 = (1-0)5(卜1)+8(〇，其中0為揮發(fā)率，咖)=你)011(/),11 (t)為高斯卷積核，決定信息素的擴(kuò)散程度；i(〇為經(jīng)過計算的當(dāng)前檢測數(shù)據(jù)信息； 更優(yōu)選的，所述i(/)是通過對當(dāng)前檢測數(shù)據(jù)信息利用魯棒稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)算法計算得 到的； 更優(yōu)選的，還包括特殊區(qū)域，目標(biāo)物消失的位置在所述特殊區(qū)域附近，則認(rèn)為目標(biāo)物未 跌倒； 更優(yōu)選的，所述特殊區(qū)域為門、床、沙發(fā)或椅子所在區(qū)域； 更優(yōu)選的，所述目標(biāo)物為人體。6. -種檢測跌倒的裝置，其特征在于，包括： 信號發(fā)射單元，用于發(fā)射所述測試信號； 信號接收單元，用于接收所述測試信號； 測試信號獲取單元，用于獲取各信號接收器檢測到的測試信號強(qiáng)度，得到檢測數(shù)據(jù)； 識別單元，用于將所述檢測數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，識別出被測區(qū)域中目標(biāo)物； 基準(zhǔn)數(shù)據(jù)單元，用于生成所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)； 判斷單元，用于將所述目標(biāo)物與之前識別的目標(biāo)物相比較，判斷是否有目標(biāo)物消失； 控制單元，用于配置其他單元，并根據(jù)判斷單元的結(jié)果，判定是否有目標(biāo)物跌倒； 優(yōu)選的，所述信號接收單元，最低安裝高度要高于目標(biāo)物跌倒后的高度； 所述信號接收單元，最高安裝高度要低于所述目標(biāo)物未跌倒前的高度； 更優(yōu)選的，所述信號接收單元安裝高度為距地面1米； 更優(yōu)選的，所述信號發(fā)射單元為ZigBee或WiFi信號發(fā)射器；所述信號接收單元為 ZigBee或WiFi信號接收器； 更優(yōu)選的，還包括計時單元，所述計時單元實現(xiàn)對目標(biāo)物消失時間的計時功能； 更優(yōu)選的，所述信號發(fā)射單元產(chǎn)生的信號滿足所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的要求，即在 跌倒檢測區(qū)域范圍內(nèi)目標(biāo)物能被至少兩個不同源的測試信號交叉直射； 更優(yōu)選的，還包括濾波器，實現(xiàn)對上述測試信號進(jìn)行濾波處理； 更優(yōu)選的，所述濾波器為平滑線性濾波器； 更優(yōu)選的，所述信號發(fā)射器采用時分復(fù)用的方法，依次輪詢發(fā)射特定無線信號； 更優(yōu)選的，所述信號發(fā)射器采用頻分復(fù)用的方法，不同信號發(fā)射器采用不同的頻率發(fā) 射特定無線信號。
【文檔編號】G08B21/04GK105957307SQ201610255255
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】王國利, 黃開德, 郭雪梅, 羅育斌, 廖書真
【申請人】中山大學(xué)