CN105787433A - 一种睡眠状态监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种睡眠状态监测系统及方法，包括红外图像采集设备、红外测距设备和处理器，红外图像采集设备用于采集被监测对象的图像，红外测距设备用于采集红外测距信号，处理器用于根据红外图像采集设备采集到的图像进行面部识别，并根据面部识别结果调整红外测距设备的参数，使得红外测距设备的照射范围覆盖被监测对象的面部，还用于接收红外测距设备采集的红外测距信号，根据采集到的红外测距信号判断被监测对象是否处于REM睡眠模式。

Description

一种睡眠状态监测系统及方法
技术领域
本发明涉及睡眠监测领域，尤其涉及一种睡眠状态监测系统及方法。
背景技术
目前，市面上出现了大量的智能穿戴设备，比如智能手环、智能手表、智能戒指等等。这些智能穿戴设备具有监测运动、来电提示、闹钟提醒、监测用户的睡眠质量等功能，通过监测所得的数据经过算法的优化生成用户的睡眠状态信息。
此类智能穿戴设备是需要连接智能手机来工作的，某种程度上将，两者均是智能手机的附属品，在提倡无感监测的时代，不符合用户的使用习惯及需求，睡眠状态监测的实现并不需要智能手环、智能手表、智能戒指等智能穿戴设备来实现，戴着它们睡眠会有一定的不适感，直接影响睡眠质量和监测结果。因此，在不改变用户睡眠习惯的基础下，无感地监测用户睡眠状态是业内亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种睡眠状态监测系统及方法，本发明的技术方案如下：
一种睡眠状态监测系统，包括：
红外图像采集设备，用于采集被监测对象的图像；
红外测距设备，用于采集红外测距信号；
处理器，用于根据红外图像采集设备采集到的图像进行面部识别，根据面部识别结果调整红外测距设备的位置，使得红外测距设备的照射范围覆盖被监测对象的面部，还用于接收红外测距设备采集的红外测距信号，根据采集到的红外测距信号判断被监测对象是否处于REM睡眠模式。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，处理器具体用于根据得到的面部识别结果信息调整所述红外测距设备的照射角度和/或红外测距设备的空间位置。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，还包括用于固定所述红外测距设备的支架，所述处理器具体通过控制所述支架的运动调整所述红外测距信号的照射角度和/或红外测距设备的空间位置。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，支架与红外测距设备为可转动装配。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，处理器用于根据面部识别结果调整红外图像采集设备的位置，使得所述红外图像采集设备的拍摄范围覆盖被监测对象的面部和/或全身。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，所述支架用于固定所述红外图像采集设备。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，还包括睡眠状态显示设备；
处理器用于分析红外测距设备采集的红外测距信号，生成测距信号波形，所述波形与预设的REM睡眠状态波形进行比对，判定被监测对象是否处于REM睡眠状态并向睡眠状态显示设备发出睡眠状态信息，所述睡眠状态信息用于指导睡眠状态显示设备的显示状态；
睡眠状态显示设备用于接收处理器的睡眠状态信息，并形成睡眠状态表格或者曲线进行显示。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，所述睡眠状态显示设备为液晶显示器。
一种睡眠状态监测方法，包括：
步骤S1：红外图像采集设备对被检测对象进行图像采集；
步骤S2：处理器根据红外图像采集设备采集到的图像进行面部识别；
步骤S3：处理器根据面部识别结果调整红外测距设备的位置，使得红外测距设备的照射范围覆盖被监测对象的面部；
步骤S4：红外测距设备发出红外测距信号覆盖被监测对象的面部；
步骤S5：处理器根据采集到的红外测距信号判断被监测对象是否处于REM睡眠模式。
进一步地，所述的睡眠状态监测方法，还包括：
步骤S6：睡眠状态显示设备接收处理器的睡眠状态信息，并形成睡眠状态表格或者曲线进行显示。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
本发明采用红外测距设备发出红外测距信号照射面部区域，实时测量面部距离，当用户处于REM睡眠状态时，外眼肌、颜面肌、手指肌却能突然地发生收缩，表现为眼球快速运动，面部翕动，眼部和面部距离也随之改变。通过距离数据的实时记录和距离数据波动，可以实现对REM睡眠状态的监测，并在显示设备上直观体现出来。
附图说明
图1为本发明睡眠状态监测系统使用状态示意图；
图2为本发明睡眠状态监测系统配合枕头使用状态示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一方面提供了一种睡眠状态监测系统，如图1所示，包括红外图像采集设备1、红外测距设备2和处理器3，红外图像采集设备1用于采集被监测对象的图像，红外测距设备2用于采集红外测距信号，处理器3用于根据红外图像采集设备1采集到的图像进行面部识别，并根据面部识别结果调整红外测距设备2的位置，该位置包括空间位置和角度位置，使得红外测距设备2的照射范围覆盖被监测对象的面部，处理器3还用于接收红外测距设备2采集的红外测距信号，根据采集到的红外测距信号判断被监测对象是否处于REM睡眠模式。
REM睡眠，快速眼球运动(rapideyesmovement)亦称异相睡眠，或者也叫快相睡眠，异相睡眠或快波睡眠。是一个睡眠的阶段，当用户处于REM睡眠状态时，外眼肌、颜面肌、手指肌却能突然地发生收缩，表现为眼球快速运动，面部翕动。REM睡眠状态是人非常需要的一个睡眠状态。这个时期的情况一方面是表现为睡眠更深，肌肉更加松弛，而另一方面，一些身体内部现象却变得更加活跃。科学家们进一步还发现这个阶段不仅是睡眠的重要阶段，而且对整个的生命都有特殊的意义，体内的各种代谢功能都明显增强以保证脑组织蛋白的合成和消耗物质的补充，使神经系统能正常发育，而且也为人们第二天的活动积蓄力量。并且在REM睡眠期间，由垂体分泌的生长素较一般情况要多，保证REM睡眠对人体的生长发育有一定积极的意义。科学家们还发现人们睡觉进入到这个阶段，也正是人们作梦的时期。因此REM睡眠在生理学上面与其他的睡眠阶段极为不同。
被监测对象的图像是包含面部的图像，但若需要监测睡姿，则可以采集包含全身的图像。
红外测距设备2优选微型激光红外测距仪,其中的激光发生器可以使用半导体激光器,例如VCSEL，激光红外测距仪一般采用两种方式来测量距离：脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的：测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收，测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量物体之间的距离。相位式激光测距仪是用无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间。
相位式激光测距仪一般应用在精密测距中。其精度高，一般为毫米级，为了有效的反射信号，并使测定的目标限制在与仪器精度相称的某一特定点上，对这种测距仪都配置了被称为合作目标的反射镜。
人脸识别技术是基于人的脸部特征，对输入的包含人脸的图像或者视频流，首先判断其是否存在人脸，如果存在人脸，则进一步的给出每个脸的位置、大小和各个主要面部器官的位置信息。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，具体根据处理器3得到的面部识别结果信息调整所述红外测距信号的照射角度和/或红外测距设备2的空间位置。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，还包括用于固定所述红外测距设备2的支架6，所述处理器3具体通过控制所述支架6的运动调整所述红外测距信号的照射角度和/或红外测距设备2的空间位置。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，支架6与红外测距设备2为可转动装配。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，处理器3还用于根据面部识别结果调整红外图像采集设备1的位置，使得所述红外图像采集设备1的拍摄范围覆盖被监测对象的面部和/或全身。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，所述支架6还用于固定所述红外图像采集设备1，所述红外图像采集设备1可以选用红外摄像机和/或红外录像机。
所述支架6的数量不进行限定，优选一根支架6上设置红外图像采集设备1、红外测距设备2和处理器3。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，还包括睡眠状态显示设备5；
处理器3用于分析红外测距设备2采集的红外测距信号，生成测距信号波形，所述波形与预设的REM睡眠状态波形进行比对，判定被监测对象是否处于REM睡眠状态并向睡眠状态显示设备5发出睡眠状态信息；
睡眠状态显示设备5用于接收处理器3的睡眠状态信息，并形成睡眠状态表格或者曲线进行显示。可以直观地从表格或者曲线上得知睡眠时间段内各时间点是否处于REM睡眠状态。
被监测对象不处于REM状态时监测不到眼球快速运动，一般有两种情况：第一是面部不动,眼睛也没有转；第二是翻身或者头部一直晃动,测不到眼睛的转动；第二种情况不需要判断是否有快速眼球运动也知道人没有睡好。
进一步地，所述的睡眠状态监测系统，所述睡眠状态显示设备5为液晶显示器，但不应理解为对睡眠状态显示设备5的限定，睡眠状态显示设备5还可以是等离子显示器或者二极管显示器等。
如图2所示，本发明还可以配合枕头7进行使用。用户睡眠时枕在枕头7上，优选地，睡眠状态显示设备5可以设置于枕头7表面边缘。
另一方面还提供了一种睡眠状态监测方法，包括：
步骤S1：红外图像采集设备对被检测对象进行图像采集；
步骤S2：根据红外图像采集设备采集到的图像进行面部识别；
步骤S3：根据面部识别结果调整红外测距设备的参数，使得红外测距设备的照射范围覆盖被监测对象的面部；
步骤S4：红外测距设备发出红外测距信号覆盖被监测对象的面部；
步骤S5：根据采集到的红外测距信号判断被监测对象是否处于REM睡眠模式。
进一步地，所述的睡眠状态监测方法，还包括：
步骤S6：睡眠状态显示设备接收处理器的睡眠状态信息，并形成睡眠状态表格或者曲线进行显示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种睡眠状态监测系统，其特征在于，包括：
红外图像采集设备，用于采集被监测对象的图像；
红外测距设备，用于采集红外测距信号；
处理器，用于根据红外图像采集设备采集到的图像进行面部识别，根据面部识别结果调整红外测距设备的位置，使得红外测距设备的照射范围覆盖被监测对象的面部，还用于接收红外测距设备采集的红外测距信号，根据采集到的红外测距信号判断被监测对象是否处于REM睡眠模式。
2.根据权利要求1所述的睡眠状态监测系统，其特征在于，处理器具体用于根据得到的面部识别结果信息调整所述红外测距设备的照射角度和/或红外测距设备的空间位置。
3.根据权利要求2所述的睡眠状态监测系统，其特征在于，还包括用于固定所述红外测距设备的支架，所述处理器具体通过控制所述支架的运动调整所述红外测距信号的照射角度和/或红外测距设备的空间位置。
4.根据权利要求3所述的睡眠状态监测系统，其特征在于，支架与红外测距设备为可转动装配。
5.根据权利要求3或4所述的睡眠状态监测系统，其特征在于，处理器还用于根据面部识别结果调整红外图像采集设备的位置，使得所述红外图像采集设备的拍摄范围覆盖被监测对象的面部和/或全身。
6.根据权利要求5所述的睡眠状态监测系统，其特征在于，所述支架还用于固定所述红外图像采集设备。
7.根据权利要求1～4任一项所述的睡眠状态监测系统，其特征在于，还包括睡眠状态显示设备；
处理器用于分析红外测距设备采集的红外测距信号，生成测距信号波形，所述波形与预设的REM睡眠状态波形进行比对，判定被监测对象是否处于REM睡眠状态并向睡眠状态显示设备发出睡眠状态信息，所述睡眠状态信息用于指导睡眠状态显示设备的显示状态；
睡眠状态显示设备用于接收处理器的睡眠状态信息，并形成睡眠状态表格或者曲线进行显示。
8.根据权利要求7所述的睡眠状态监测系统，其特征在于，所述睡眠状态显示设备为液晶显示器。
9.一种睡眠状态监测方法，其特征在于，包括：
步骤S1：红外图像采集设备对被检测对象进行图像采集；
步骤S2：处理器根据红外图像采集设备采集到的图像进行面部识别；
步骤S3：处理器根据面部识别结果调整红外测距设备的位置，使得红外测距设备的照射范围覆盖被监测对象的面部；
步骤S4：红外测距设备发出红外测距信号覆盖被监测对象的面部；
步骤S5：处理器根据采集到的红外测距信号判断被监测对象是否处于REM睡眠模式。
10.根据权利要求9所述的睡眠状态监测方法，其特征在于，还包括：
步骤S6：睡眠状态显示设备接收处理器的睡眠状态信息，并形成睡眠状态表格或者曲线进行显示。
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