CN213070105U - 基于imu的翻身监护*** - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子监控技术领域，尤其涉及一种基于IMU的翻身监护***。该基于IMU的翻身监护***包括:控制模块、IMU模块和图像信息获取模块，所述控制模块与IMU和/或图像信息获取模块电连接；所述IMU模块用于检测被看护者的姿态变化，并发送翻身信号；所述图像信息获取模块用于获取被监护者的图像信息；所述控制模块用于接收翻身信号和/或所述图像信息。本实用新型的基于IMU的翻身监护***和翻身监护***可以使用户及时准确地获知被看护者是否翻身的。

Description

基于IMU的翻身监护***

技术领域

本实用新型涉及电子监控技术领域，尤其涉及一种基于IMU的翻身监护***。

背景技术

睡眠是人们日常生活中最重要的活动之一，婴幼儿的睡眠时间更多，由于婴幼儿身体弱小缺乏保护自己的能力，在睡觉时的翻身动作有可能会带来危险，需要有监视器辅助照看婴幼儿，使得监护人在婴幼儿离开视线的情况下，能够及时了解到婴幼儿睡眠时的动作情况。虽然目前大多婴幼儿护理装置多为简单的图像摄取功能，可以在婴幼儿睡眠时进行拍摄。但是用户必须亲自查看婴幼儿睡觉的视频才能得知婴幼儿的翻身情况，其不能够在婴幼儿翻身及时准确的进行识别并主动通知监护人。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种基于IMU的翻身监护***，用以解决现有技术的用户无法及时准确地获知被看护者是否翻身的技术问题。

本实用新型采用的技术方案是：

第一方面，本实用新型提供了一种基于IMU的翻身监护***，包括：

控制模块、IMU模块和图像信息获取模块，所述控制模块与IMU和/或图像信息获取模块电连接；

所述IMU模块用于检测被看护者的姿态变化，并发送翻身信号；

所述图像信息获取模块用于获取被监护者的图像信息；

所述控制模块用于接收翻身信号和/或所述图像信息。

优选地，所述IMU模块包括惯性测量单元，所述惯性测量单元包括加速度传感器和角速率传感器，所述加速度传感器用于检测被看护者移动的加速度，所述角速率传感器用于检测被看护者移动的角度。

优选地，还包括卧具，所述惯性测量单元安装在所述卧具上，所述惯性测量单元通过测量卧具的加速度和角度来检测被看护者的姿态变化。

优选地，还包括用于为惯性测量单元独立供电的电源。

优选地，还包括输出模块，所述输出模块与所述控制模块和/或IMU模块和/或图像信息获取模块电连接，用于输出基于IMU的翻身监护***的检测信息。

优选地，还包括报警模块，所述报警模块与所述控制模块连接。

优选地，所述报警模块为声音报警器和/或灯光报警器和/或振动报警器。

优选地，还包括智能终端，所述智能终端与所述控制模块和/或IMU模块和/或图像信息获取模块和/或输出模块电连接。

优选地，所述控制模块还包括存储器，所述存储器用于存储图像信息获取模块获取的图像信息，所述控制模块还用于比较不同时间的图像的变化。

优选地，所述IMU模块用于在所检测的加速度或者角速率超过预设阈值时向所述控制模块发送翻身信号。

有益效果：本实用新型的基于IMU的翻身监护***，利用IMU模块来监测被监护者睡觉姿态的变化并发送翻身信号。利用图像信息获取模块用于获取被监护者的图像信息，控制模块可以根据翻身信号和被监护者的图像信息自动判断被看护者是否出现了翻身的情况，并利用输出模块及时输出监护信息。本实用新型的基于IMU的翻身监护***可以在被看护者的睡眠过程中对被看护者进行全程监控，并自动判断被看护者的翻身情况，让使用者不需要花过多的时间来专门照看被看护者。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，这些均在本实用新型的保护范围内。

图1为本实用新型实施例1中基于IMU的翻身监护***的结构框图；

图2为本实用新型实施例1中IMU模块的结构框图；

图3为本实用新型实施例1中带报警模块的基于IMU的翻身监护***的结构框图；

图4为本实用新型施例2中带智能终端的基于IMU的翻身监护***的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。如果不冲突，本实用新型施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。

实施例1：

如图1所示，本实用新型实施例1公开了基于IMU的翻身监护***，包括：

控制模块、IMU模块和图像信息获取模块，所述控制模块与IMU和/或图像信息获取模块电连接；

所述IMU模块用于检测被看护者的姿态变化；

所述图像信息获取模块用于获取被监护者的图像信息；

所述控制模块用于接收翻身信号和/或所述图像信息。

其中控制模块在本装置中起到总体控制的作用，控制模块可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、单片机、ARM、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。控制模块用于对所述摄像头模块采集的视频信息进行检测处理并判断婴儿是否翻身。所述控制模块还包括存储器，所述存储器用于存储图像信息获取模块获取的图像信息，使本实施例的翻身监护车头还具有视频存储功能，可以存储所述当前摄像头模块采集的视频数据；此外控制模块还可以具有图像比对功能，用于比对不同的两帧图像间变化。

其中IMU模块包括惯性测量单元，所述惯性测量单元包括加速度传感器和角速率传感器，所述加速度传感器用于检测被看护者移动的加速度，所述角速率传感器用于检测被看护者移动的角度。

如图2所示，本实施例中的惯性测量单元包括三轴加速度传感器和三轴角速率传感器，其中的三个加速度传感器的测量轴相互垂直，三个角速率传感器的测量轴也相互垂直。采用三轴加速度传感器可以检测出三个相互垂直的坐标轴的加速度值。因此本实施例采用前述惯性测量单元可以快速检测到被看护者翻身过程中产生的加速度。采用三轴角速率传感器，可以检测出三个相互垂直的坐标轴的角速率值，从而快速检测到被看护者翻身过程中产生的加速度。当检测到的加速度或者角速率超过预设的阈值时则可以认为被看护者翻身。此外，还可以对检测到的加速度值和角速率值进行姿态解算，从而获得被看护者是实时姿态，并通过看护者的实时姿态判断被看护者是否翻身。

本实施例中的基于IMU的翻身监护***还包括卧具，所述惯性测量单元安装在所述卧具上，所述惯性测量单元通过测量卧具的加速度和角度来检测被看护者的姿态变化。其中卧具可以是盖在婴儿身上的被子、毯子、睡衣等。

本实施例中的IMU模块还包括处理器，处理器与各个加速度传感器和各个角速率传感器，该处理器可以根据加速度传感器和角速率传感器采集的数据进行姿态解算。该处理器可以采用中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、单片机、ARM、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

本实施例中的IMU模块可以采用低功耗IMU模块，所述低功耗IMU模块在工作的大多数时间仅检测不发送信息，以降低功耗，当检测到卧具出现较大的加速度或者角度变化时，发送疑似翻身信号到控制模块。

在本实施例中，图像信息获取模块可以是摄像头、摄像机等具有视频采集功能的电子设备或者装置。这些具有视频采集功能的电子设备或者装置可以布置在被看护者周围。例如在被看护者的附件或者四周安装一个或者多个摄像头来对被看护者在睡眠过程中的情况进行拍摄，图像信息获取模块所拍摄到的视频或者图像发送给控制模块进行处理。控制模块可以根据获取的图像信息中所反映出来的被看护者睡觉的姿态，例如平卧、侧卧等姿态来判断被看护者是否有翻身动作。例如在设定的时间段内检测到被看护者由平卧姿态转换到侧卧姿态，则可以判断被看护者有翻身。

如图3所示，本实施例的基于IMU的翻身监护***还可以设置输出模块和报警模块。输出模块与所述控制模块和/或IMU模块和/或图像信息获取模块电连接，输出模块具有本地通讯和远程通讯功能，输出模块用于输出基于IMU的翻身监护***的检测信息。输出模块还用于输出监护信息和控制模块的处理结果。

当控制模块判断被看护者在翻身时可以向报警模块发送表明被看护者出现翻身情况的触发信号，报警模块在接收到触发信号后自动向相关人员发送被看护者翻身的告警信息，使相关人员可以及时得知被看护者的翻身情况。其中报警模块可以通过声音、灯光、振动等方式产生告警的信号来提醒使用者。

实施例2

如图4所示，本实施例的提供一种翻身监护***，该***包括智能终端和实施例1中的基于IMU的翻身监护***，所述基于IMU的翻身监护***与所述智能终端通信连接。其中智能终端可以是例如数字移动电话(手机)、个人电脑、平板电脑、智能穿戴设备(智能手表，智能手环)、智能家电(智能电视，智能电视盒、智能空调，智能冰箱、智能穿衣镜、智能音箱、智能插座)等。其中翻身检测模块和/或图像信息获取模块、控制模块、输出模块、报警模块和前述具有通信功能的终端之间可以相互通过有线或者无线的方式进行通信。前述终端也可以与基于IMU的翻身监护***中的各个模块进行通信，例如通过手机或者智能手表被动接收输出模块发送的被看护者的翻身信息，也可主动查看摄像头当前的画面，还可以接收报警模块发出的报警信号。这样用户可以不受距离限制并可以随时方便地了解被看护者的翻身情况。为了便于用户操作，可以在前述终端中安装相应的软件程序，例如在手机中安装APP，用户通过相应的APP程序来接收被看护者的翻身信息，或者查看摄像头当前的画面。为了便于使用所述智能终端可以采用无线通信的方式，相应的在基于IMU的翻身监护***和智能终端设置，WiFi通信子模块，RF Mesh通信子模块，ZigBee通信子模块，ZWave通信子模块，NB-IoT通信子模块，eLTE-IoT通信子模块，TCP/IP通信子模块等通信子模块等无线通信模块。

本实施例的控制模块在收到IMU传感器发送的疑似翻身信号时，立即比较一定时间内图像的变化大小，若发现图像变化较大，则判断婴幼儿翻身，发送翻身告警信号至APP。本实施例的IMU传感器具有独立的电源***，可以长时间工作。

本实施例的控制模块可以单独根据IMU模块的来判断被监护者是否翻身，也可以单独根据图像信息获取模块获取的图像信息来判断被监护者是否翻身。其中控制模块可以通过比较不同的两帧图像间变化来判断被监护者是否翻身。此外，本实施例还可以利用翻身识别模型对图像信息获取模块获取的图像信息进行识别，从图像信息从识别出被看护者所出现的特定的一些睡眠姿态，例如平卧、侧卧等姿态，再根据这些睡眠姿态的变化来判断被看护者是否出现翻身的情况。其中翻身识别模型可以通过样本训练反复得到。控制模块可以从图像信息中所反映出来的被看护者睡觉的姿态，例如平卧、侧卧等姿态来判断被看护者是否有翻身动作。例如在设定的时间段内检测到被看护者由平卧姿态转换到侧卧姿态，则可以判断被看护者有翻身的情况。

除此之外，本实施的控制模块还可以结合IMU模块的检测的姿态信息和图像信息获取模块获取的图像信息来综合判断被看护者的翻身情况，使对被看护者是否翻身的判断根据更加准确快速。具体步骤可以是：

步骤S101，IMU模块检测婴幼儿睡觉的姿态；

步骤S102，控制模根据婴儿睡觉姿态块判断婴幼儿有无翻身动作；

步骤S103，控制模块提取翻身时间点的图像作为样本存储；

步骤S104，利用SVM分类器将样本数据训练翻身识别模型；

步骤S105，评估上一步骤所训练的翻身识别模型的优劣，评估结果为劣，重复S103-S105，评估结果为优，进人下一步；

步骤S106，评估结果为优，生成翻身识别模型；

步骤S107，未检测到翻身动作，不做响应。

前述方法巧妙利用了IMU检测到的被看护者睡眠时的姿态对图像进行分类，从而可以准确地将不同睡眠姿态所对应的图像分类存储和标记。然后利用这些经过准确分类的图像不断训练得到翻身识别模型，并不断将翻身识别模型的检测结果同翻身检测模块判断结果比较，使翻身识别模型的识别精度得到进一步的提高。本实施例一方面利用了根据IMU模块检测被看护者睡眠姿态准确度高的特点，并借助根据睡眠姿态分类的大量样板训练翻身识别模型的方法使对被看护者翻身情况的判断十分准确，另一方面经过训练的翻身识别模型只需要对采集的视频图像进行识别，使识别过程更加简单快速。

以上是对本实用新型实施例提供的基于IMU的翻身监护***、装置、设备及存储介质的详细介绍。

需要明确的是，本实用新型并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本实用新型的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本实用新型的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本实用新型的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本实用新型中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或***。但是，本实用新型不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的***、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于IMU的翻身监护***，其特征在于，包括：

控制模块、IMU模块和图像信息获取模块，所述控制模块与IMU模块和/或图像信息获取模块电连接；

所述IMU模块用于检测被看护者的姿态变化，并发送翻身信号；

所述图像信息获取模块用于获取被监护者的图像信息；

所述控制模块用于接收翻身信号和/或所述图像信息。

2.根据权利要求1所述的基于IMU的翻身监护***，其特征在于，所述IMU模块包括惯性测量单元，所述惯性测量单元包括加速度传感器和角速率传感器，所述加速度传感器用于检测被看护者移动的加速度，所述角速率传感器用于检测被看护者移动的角度。

3.根据权利要求2所述的基于IMU的翻身监护***，其特征在于，还包括卧具，所述惯性测量单元安装在所述卧具上，所述惯性测量单元通过测量卧具的加速度和角度来检测被看护者的姿态变化。

4.根据权利要求3所述的基于IMU的翻身监护***，其特征在于，还包括用于为惯性测量单元独立供电的电源。

5.根据权利要求1所述的基于IMU的翻身监护***，其特征在于，还包括输出模块，所述输出模块与所述控制模块和/或IMU模块和/或图像信息获取模块电连接，用于输出基于IMU的翻身监护***的检测信息。

6.根据权利要求1所述的基于IMU的翻身监护***，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与所述控制模块连接。

7.根据权利要求6所述的基于IMU的翻身监护***，其特征在于，所述报警模块为声音报警器和/或灯光报警器和/或振动报警器。

8.根据权利要求1所述的基于IMU的翻身监护***，其特征在于，还包括智能终端，所述智能终端与所述控制模块和/或IMU模块和/或图像信息获取模块和/或输出模块电连接。

9.根据权利要求1所述的基于IMU的翻身监护***，其特征在于，所述控制模块还包括存储器，所述存储器用于存储图像信息获取模块获取的图像信息，所述控制模块还用于比较不同时间的图像的变化。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的基于IMU的翻身监护***，其特征在于，所述IMU模块用于在所检测的加速度或者角速率超过预设阈值时向所述控制模块发送翻身信号。

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