CN106226821B - 一种人体活动检测方法、装置和传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人体活动检测方法、装置和传感器。该方法包括：依据预设矩阵对地面空间进行编码，其中，所述地面空间铺设有地面传感设备，所述地面传感设备由至少两层地面传感器组成，所述每层传感器根据所述编码打有孔洞，当所述孔洞位置处受到按压时，所述孔洞所在的地面传感器发出导通信号；检测所述地面传感设备的输出信号，并根据所述输出信号和所述预设矩阵确定所述地面空间中的按压位置，其中，所述输出信号由每层地面传感器发出的导通信号或非导通信号组成；根据所述按压位置确定人体的活动。本方案使得对人体活动的检测能耗低、运算量小，同时检测方法简便，检测设备成本较低，不需要占用专用的体积空间。

Description

一种人体活动检测方法、装置和传感器

技术领域

本发明实施例涉及智能检测技术，尤其涉及一种人体活动检测方法、装置和传感器。

背景技术

随着科技的发展，对人体活动进行检测的技术也越来越成熟。

现有技术中，最常用的方法为通摄像头对人体进行拍摄，将拍摄后的图像传输至计算机进行图像处理以得到人体的具体活动行为。

然而，基于摄像头的人体简单行为活动检测方法具有数据通量大，运算量大，能耗高，设备复杂，价格昂贵等缺点。因为基于摄像头的目标识别方法涉及到大量的图像信息需要实时传输到计算机，通常需要较大的网络带宽。并且此方法涉及到实时图像处理的处理，需要复杂的硬件支持，同时带来了庞大的运算量和巨大的能耗。同时，该方法系统复杂，硬件体积大，需要占用专用的体积空间，不适合在不改变使用空间的情况下嵌入到现有的设备中。

发明内容

本发明提供一种人体活动检测方法、装置和传感器，使得对人体活动的检测能耗低、运算量小，同时检测方法简便，检测设备成本较低，不需要占用专用的体积空间。

第一方面，本发明实施例提供了一种人体活动检测方法，包括：

依据预设矩阵对地面空间进行编码，其中，所述地面空间铺设有地面传感设备，所述地面传感设备由至少两层地面传感器组成，所述每层传感器根据所述编码打有孔洞，当所述孔洞位置处受到按压时，所述孔洞所在的地面传感器发出导通信号；

检测所述地面传感设备的输出信号，并根据所述输出信号和所述预设矩阵确定所述地面空间中的按压位置，其中，所述输出信号由每层地面传感器发出的导通信号或非导通信号组成；

根据所述按压位置确定人体的活动。

优选的是，依据预设矩阵对地面空间进行编码包括：

依据预设的LDPC稀疏矩阵对地面空间进行二进制编码；

所述每层传感器根据所述编码打有孔洞包括：

所述每层传感器根据所述二进制编码中为1的编码所对应的地面空间进行打孔。

在上述任一方案中优选的是，根据所述输出信号和所述预设矩阵确定所述地面空间中的按压位置包括：

根据所述输出信号得到向量y；

根据公式得到x的值，其中H代表所述预设矩阵，x代表所述地面空间中被按压的位置，符号为二进制异或运算符。

在上述任一方案中优选的是，根据所述按压位置确定人体的活动包括：

根据所述按压位置确定人体活动的轨迹；和/或

根据所述按压位置确定人体的跌倒、站立和坐立姿态中的至少一种。

在上述任一方案中优选的是，依据预设矩阵对地面空间进行编码包括：

依据预设矩阵对地面空间进行4层编码，相应的，地面传感设备由4层地面传感器叠加而成，所述地面传感器由导电锡箔纸、导线和海绵组成。

第二方面，本发明实施例还提供了一种人体活动检测装置，包括：

编码模块，用于依据预设矩阵对地面空间进行编码，其中，所述地面空间铺设有地面传感设备，所述地面传感设备由至少两层地面传感器组成，所述每层传感器根据所述编码打有孔洞，当所述孔洞位置处受到按压时，所述孔洞所在的地面传感器发出导通信号；

检测模块，用于检测所述地面传感设备的输出信号；

按压位置确定模块，用于根据所述输出信号和所述预设矩阵确定所述地面空间中的按压位置，其中，所述输出信号由每层地面传感器发出的导通信号或非导通信号组成；

人体活动确定模块，用于根据所述按压位置确定人体的活动。

第三方面，本发明实施例还提供了一种人体活动检测传感器，用于前述人体活动检测方法，具体包括：

第一导电层、第二导电层，及夹带在所述第一导电层和第二导电层之间的绝缘层，所述第一导电层、第二导电层和绝缘层粘结，所述绝缘层中打有孔洞，所述第一导电层和所述第二导电层粘连有导线，其中，所述孔洞的位置根据所述编码确定。

本发明依据预设矩阵对地面空间进行编码，其中，所述地面空间铺设有地面传感设备，所述地面传感设备由至少两层地面传感器组成，所述每层传感器根据所述编码打有孔洞，当所述孔洞位置处受到按压时，所述孔洞所在的地面传感器发出导通信号，检测所述地面传感设备的输出信号，并根据所述输出信号和所述预设矩阵确定所述地面空间中的按压位置，其中，所述输出信号由每层地面传感器发出的导通信号或非导通信号组成，根据所述按压位置确定人体的活动，解决现有技术中基于摄像头的人体简单行为活动检测方法具有数据通量大，运算量大，能耗高，设备复杂，价格昂贵等缺点，使得对人体活动的检测能耗低、运算量小，同时检测方法简便，检测设备成本较低，不需要占用专用的体积空间。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的人体活动检测方法的流程图；

图2为本发明实施例一提供的空间编码和对应的地面传感器打孔位置的示意图；

图3为本发明实施例二提供的人体活动检测方法的流程图；

图4为本发明实施例二提供的空间编码和对应的地面传感器打孔位置的示意图；

图5为本发明实施例二提供的人体活动检测方法确定的人体活动轨迹示意图。

图6为本发明实施例三提供的人体活动检测装置的结构图；

图7为本发明实施例四提供的地面传感器的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的人体活动检测方法的流程图，本实施例可适用于对人体活动进行检测的情况，该方法可以由计算设备如智能终端或服务器来执行，该计算设备和地面传感设备通过有线或无线网络连接，本领域技术人员可知，本实施例并不限于对人体活动的检测，还可以是对在地面上移动的任意物体的检测，具体包括如下步骤：

步骤101、依据预设矩阵对地面空间进行编码。

其中，所述地面空间铺设有地面传感设备，所述地面传感设备由至少两层地面传感器组成，所述每层传感器根据所述编码打有孔洞，当所述孔洞位置处受到按压时，所述孔洞所在的地面传感器发出导通信号。

地面空间示例性的可以是人们日常活动的室内空间，如家庭居住房屋、写字楼或商场等，还可以是露天的室外空间，如球场看台、演唱会看台或大型露天活动所在地。该地面空间铺设有地面传感设备，地面传感设备由至少两层地面传感器组成，该地面传感器的作用在于确定该层是否被导通，若该层被导通则发出导通信号。示例性的，地面传感器由两层导电层和一层绝缘层组成，该两层导电层之间夹有该绝缘层，可选的，该两层导电层为导电锡箔纸，该绝缘层为海绵。其中，该地面传感器的绝缘层打有孔洞，当孔洞附近的区域被按压时，两层导电层相互接触，该地面传感器中的导电层还粘贴或嵌入有导线，当两层导电层相互接触时，由于导电层的导电特性，分别粘贴或嵌入导电层的导线连通(短路)以发出导通信号。

其中，该地面传感器绝缘层的具体打孔位置由预设矩阵确定。示例性的，根据该预设矩阵将地面空间划分为n行m列得到n*m个地面空间单元，该预设矩阵在每个单元中的编码个数代表该地面传感设备包含的地面传感器层数，其中每个单元的第一个编码代表第一层地面传感器在该位置是否打孔，第二个编码代表第二层地面传感器在该位置是否打孔，以此类推。

为便于理解，下面给出一层空间编码和其对应的地面传感器的打孔位置的关系。如图2所示，图2为本发明实施例一提供的空间编码和对应的地面传感器打孔位置的示意图。假设该空间编码为[1000010110111100]，相应的该地面空间被分成4行4列共16个地面空间单元，其中该空间编码中的每一位的值依次代表是否给该地面空间单元进行打孔，示例性的，编码1所对应的地面空间单元需要打孔，即在此层地面传感器中的对应位置进行打孔，编码0所对应的地面空间单元不做处理。以此逐层类推，对每层地面传感器进行相应打孔。

由前述地面传感器的结构可知，若打孔的区域被按压，则该层地面传感器发出导通信号，即针对该层传感器而言，意味着编码为1的区域对应的位置可以识别到是否被按压，而编码为0的区域对应的位置无法识别是否被按压。相应的，若要确定具体的按压位置则需要多层地面传感器叠加在一起，并根据各自的空间编码进行合理的打孔分配来分别检测各自是否被导通以最终确定按压位置。显然，空间编码位数越多，地面传感器层数越多则可识别的地面空间单元越细，具体的编码位数根据实际需求而定，示例性的，其检测的地面空间单元的面积大小可以是3厘米*3厘米、5厘米*5厘米或1米*1米等。

本方案中经过大量实验及综合考虑硬件的布局，优选的使用LDPC稀疏矩阵对地面空间进行二进制编码。即该预设矩阵优选的为LDPC稀疏矩阵。其中，LDPC稀疏矩阵是麻省理工学院Robert于1962年在博士论文中提出的一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码，几乎适用于所有信道，其性能逼近香农限，译码简单且可实行并行操作，适合硬件实现。

步骤102、检测所述地面传感设备的输出信号，并根据所述输出信号和所述预设矩阵确定所述地面空间中的按压位置。

其中，所述输出信号由每层地面传感器发出的导通信号或非导通信号组成。

由步骤101可知，当有人在该地面空间进行活动时，其双脚所踩的位置若打有孔洞，则该孔洞所在的地面传感器被导通，发出导通信号，示例性的该导通信号为1，而没有被导通的地面传感器则发出持续发出非导通信号，示例性的该非导通信号为0。示例性的，若该地面传感设备由8层地面传感器组成，则其接收到的信号由8位组成，示例性的该输出信号可以是[01001100]，此时可根据该输出信号和预设矩阵得到具体的被按压的位置。示例性的，设该输出信号为向量y，该向量y由8位组成即8维向量，根据公式计算得到x的值，其中H代表预设矩阵，x代表地面空间中被按压的位置，符号为二进制异或运算符。在求解x值的过程中，示例性的，可使用贝叶斯推断方法或MP算法。

步骤103、根据所述按压位置确定人体的活动。

其中，人体的活动可以是动态的走动、跑动，或静态的站立、跌倒或坐立姿态。

本步骤中，在识别人体动态的活动时，可根据在不同时间间隔确定的按压位置来得到人体的活动轨迹。可选的，该时间可以是1s、3s或5s，即每个1s、3s或5s确定一次地面空间中被按压的位置，由得到的连贯的按压位置以确定人的活动轨迹。

本步骤中，在识别人体静态的站立、跌倒或坐立姿态时，可通过将按压位置和预先建立的先验数据库中的数据进行比对，将比对一致的数据所对应的姿态确定为此时人体的活动姿态。示例性的，预先建立的先验数据库中存放有站立、跌倒或坐立姿态的判断数据，可选的，站立姿态为在同一时间存在两个同时被按压的位置，跌倒姿态为在同一时间存在连续的多个被按压的位置，坐立姿态为同一时间存在3至5个被按压的位置，根据步骤102中确定的按压位置和先验数据库中的记录数据进行比对即可得到此刻人体的静态姿态。

本实施例的技术方案，依据预设矩阵对地面空间进行编码，其中，所述地面空间铺设有地面传感设备，所述地面传感设备由至少两层地面传感器组成，所述每层传感器根据所述编码打有孔洞，当所述孔洞位置处受到按压时，所述孔洞所在的地面传感器发出导通信号，检测所述地面传感设备的输出信号，并根据所述输出信号和所述预设矩阵确定所述地面空间中的按压位置，其中，所述输出信号由每层地面传感器发出的导通信号或非导通信号组成，根据所述按压位置确定人体的活动，解决现有技术中基于摄像头的人体简单行为活动检测方法具有数据通量大，运算量大，能耗高，设备复杂，价格昂贵等缺点，使得对人体活动的检测能耗低、运算量小，同时检测方法简便，检测设备成本较低，不需要占用专用的体积空间。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的人体活动检测方法的流程图，本实施例在实施例一的基础上给出了通过包含有4层地面传感器的地面传感设备进行人体活动检测的过程，本领域技术人员可知，通过4层地面传感器检测16个地面空间单元中是否存在按压位置会产生一定误差，然而本方案仅在于描述具体的确定方式，显然随着地面传感器层数的增多该误差会被消除，若识别精度要求更高即将地面空间划分为32或64个空间单元则需要更多的地面传感器。

如图3所示，具体为：

步骤201、依据预设矩阵对地面空间进行4层编码。

其中，地面传感设备由4层地面传感器叠加而成，所述地面传感器由导电锡箔纸、导线和海绵组成

图4为本发明实施例二提供的空间编码和对应的地面传感器打孔位置的示意图，如图4所示，该地面传感设备由四层地面传感器叠加组成，分别标识为第一层、第二层、第三层和第四层，其中每一层的具体打孔位置由地面空间编码确定，该地面空间编码有LDPC稀疏矩阵确定。

具体的，该地面空间被地面空间编码划分为16个地面空间单元，相应的每层地面传感器也划分为16个地面空间单元。其中每个地面空间单元的编码由4位组成，如第一行第一列的地面空间单元编码为“1001”，第一行第二列的地面空间编码为“0001”，其中每个地面空间单元中的编码值分别对应着四层地面传感器在相同的地面空间单元是否需要打孔。举例而言，在地面空间编码中第四行第一列对应的编码为“1110”，其中该编码的第一位的值代表是否在第一层地面传感设备中打孔，在本编码中第一位为1则意味着在第一层地面传感器的相同地面空间单元需要进行打孔，同理，“1110”中的第二位也为1，则相应的需要在第二层地面传感器的相同地面空间单元打孔，“1110”中的第四位值为0，则意味着在第四层地面传感器的相同地面空间单元无需打孔。

步骤202、检测所述地面传感设备的输出信号，并根据所述输出信号和所述预设矩阵确定所述地面空间中的按压位置。

步骤203、根据所述按压位置确定人体的活动。

图5为本发明实施例二提供的人体活动检测方法确定的人体活动轨迹示意图，示例性的，当在步骤202中确定的地面空间中的按压位置依次是“1110”地面空间单元、“1100”地面空间单元、“0111”地面空间单元、“1101”地面空间单元、“0100”地面空间单元、“1111”地面空间单元、“1010”地面空间单元和“1011”单元时，得到的模拟轨迹如图5所示，图5中的左侧为假定的人体，其中箭头的路径为人体的活动路径。

本实施例的技术方案，依据矩阵对地面空间进行4层编码，根据每层编码分别确定地面传感器中的打孔位置，检测所述地面传感设备是否有信号输出，若有，则依据所述地面传感设备输出的信号和所述矩阵确定所述地面空间中的按压位置，根据所述按压位置确定人体的活动，在满足测量精度的前提下，运算量最小，符合实际应用需求。

实施例三

图6为本发明实施例三提供的人体活动检测装置的结构图，具体包括：

编码模块1，用于依据预设矩阵对地面空间进行编码，其中，所述地面空间铺设有地面传感设备，所述地面传感设备由至少两层地面传感器组成，所述每层传感器根据所述编码打有孔洞，当所述孔洞位置处受到按压时，所述孔洞所在的地面传感器发出导通信号；

检测模块2，用于检测所述地面传感设备的输出信号；

按压位置确定模块3，用于根据所述输出信号和所述预设矩阵确定所述地面空间中的按压位置，其中，所述输出信号由每层地面传感器发出的导通信号或非导通信号组成；

人体活动确定模块4，用于根据所述按压位置确定人体的活动。

本实施例的技术方案，依据预设矩阵对地面空间进行编码，其中，所述地面空间铺设有地面传感设备，所述地面传感设备由至少两层地面传感器组成，所述每层传感器根据所述编码打有孔洞，当所述孔洞位置处受到按压时，所述孔洞所在的地面传感器发出导通信号，检测所述地面传感设备的输出信号，并根据所述输出信号和所述预设矩阵确定所述地面空间中的按压位置，其中，所述输出信号由每层地面传感器发出的导通信号或非导通信号组成，根据所述按压位置确定人体的活动，解决现有技术中基于摄像头的人体简单行为活动检测方法具有数据通量大，运算量大，能耗高，设备复杂，价格昂贵等缺点，使得对人体活动的检测能耗低、运算量小，同时检测方法简便，检测设备成本较低，不需要占用专用的体积空间。

在上述技术方案的基础上，所述编码模块1具体用于：依据预设的LDPC稀疏矩阵对地面空间进行二进制编码；所述每层传感器根据所述编码打有孔洞包括：所述每层传感器根据所述二进制编码中为1的编码所对应的地面空间进行打孔。

在上述技术方案的基础上，所述按压位置确定模块3具体用于：根据所述输出信号得到向量y；根据公式得到x的值，其中H代表所述预设矩阵，x代表所述地面空间中被按压的位置，符号为二进制异或运算符。

在上述技术方案的基础上，所述人体活动确定模块4具体用于：根据所述按压位置确定人体活动的轨迹；和/或根据所述按压位置确定人体的跌倒、站立和坐立姿态中的至少一种。

在上述技术方案的基础上，所述编码模块1具体用于：依据预设矩阵对地面空间进行4层编码，相应的，地面传感设备由4层地面传感器叠加而成，所述地面传感器由导电锡箔纸、导线和海绵组成。

上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图7为本发明实施例四提供的地面传感器的结构图。本实施例在上述各实施例的基础上，给出了一种具体的地面传感器的结构，如图6所示，该地面传感器包括：

第一导电层01、第二导电层02，及夹带在所述第一导电层01和第二导电层02之间的绝缘层03，所述第一导电层01、第二导电层02和绝缘层03粘结，所述绝缘层03中打有孔洞，所述第一导电层01和所述第二导电层02粘连有导线04，其中，所述孔洞的位置根据所述编码确定。示例性的，编码为1的位置对应打孔，编码为0的位置不做处理。

其中，导线04的位置并不固定，只要和导电层连接即可。可选的，该地面传感器和计算设备通过有线连接。

可选的，该地面传感设备还可以包括无线模块，通过该无线模块和计算设备进行信号交互。

优选的，该第一导电层01和第二导电层02使用的材料为锡箔纸，该绝缘层03使用的材料为海绵。

本实施例提供的地面传感器价格低廉，可大面积投产并铺设在地面空间中，解决了现有获取人体活动的传感设备价格昂贵无法大面积使用的问题，同时实现了对人体活动的精确检测。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种人体活动检测方法，其特征在于，包括：

依据预设矩阵对地面空间进行编码，其中，所述地面空间铺设有地面传感设备，所述地面传感设备由至少两层地面传感器组成，所述每层传感器根据所述编码打有孔洞，当所述孔洞位置处受到按压时，所述孔洞所在的地面传感器发出导通信号；

检测所述地面传感设备的输出信号，并根据所述输出信号和所述预设矩阵确定所述地面空间中的按压位置，其中，所述输出信号由每层地面传感器发出的导通信号或非导通信号组成；

根据所述按压位置确定人体的活动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据预设矩阵对地面空间进行编码包括：

依据预设的LDPC稀疏矩阵对地面空间进行二进制编码；

所述每层传感器根据所述编码打有孔洞包括：

所述每层传感器根据所述二进制编码中为1的编码所对应的地面空间进行打孔。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述输出信号和所述预设矩阵确定所述地面空间中的按压位置包括：

根据所述输出信号得到向量y；

根据公式得到x的值，其中H代表所述预设矩阵，x代表所述地面空间中被按压的位置，符号为二进制异或运算符。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述按压位置确定人体的活动包括：

根据所述按压位置确定人体活动的轨迹；和/或

根据所述按压位置确定人体的跌倒、站立和坐立姿态中的至少一种。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，依据预设矩阵对地面空间进行编码包括：

依据预设矩阵对地面空间进行4层编码，相应的，地面传感设备由4层地面传感器叠加而成，所述地面传感器由导电锡箔纸、导线和海绵组成。

6.一种人体活动检测装置，其特征在于，包括：

编码模块，用于依据预设矩阵对地面空间进行编码，其中，所述地面空间铺设有地面传感设备，所述地面传感设备由至少两层地面传感器组成，所述每层传感器根据所述编码打有孔洞，当所述孔洞位置处受到按压时，所述孔洞所在的地面传感器发出导通信号；

检测模块，用于检测所述地面传感设备的输出信号；

按压位置确定模块，用于根据所述输出信号和所述预设矩阵确定所述地面空间中的按压位置，其中，所述输出信号由每层地面传感器发出的导通信号或非导通信号组成；

人体活动确定模块，用于根据所述按压位置确定人体的活动。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述编码模块具体用于：

依据预设的LDPC稀疏矩阵对地面空间进行二进制编码；

所述每层传感器根据所述编码打有孔洞包括：

所述每层传感器根据所述二进制编码中为1的编码所对应的地面空间进行打孔。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述按压位置确定模块具体用于：

根据所述输出信号得到向量y；

根据公式得到x的值，其中H代表所述预设矩阵，x代表所述地面空间中被按压的位置，符号为二进制异或运算符。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述人体活动确定模块具体用于：

根据所述按压位置确定人体活动的轨迹；和/或

根据所述按压位置确定人体的跌倒、站立和坐立姿态中的至少一种。

10.一种用于权利要求1-5中任一方法所述的地面传感器，其特征在于，包括：

第一导电层、第二导电层，及夹带在所述第一导电层和第二导电层之间的绝缘层，所述第一导电层、第二导电层和绝缘层粘结，所述绝缘层中打有孔洞，所述第一导电层和所述第二导电层粘连有导线，其中，所述孔洞的位置根据所述编码确定。