CN108806210A - 一种踢被检测装置和踢被检测方法 - Google Patents

Abstract

一种踢被检测装置，包括监控主机、监控从机；所述监控主机包括处理器，还包括分别与处理器连接的摄像机、无线发射模块、第一发声单元、第一振动单元、按键单元；所述监控从机包括依次连接的无线接收模块、电脉冲单元。所述电脉冲单元包括方波发生电路和BOOST升压电路。本发明还包括一种踢被检测方法，采用中值滤波对图像去噪，并进行灰度特征提取和目标颜色比对分析，识别踢被行为。本发明电脉冲的提醒方式，可避免发声和振动而吵醒非监护人；手机提醒的方式，增加了提醒的灵活性，可手机查看踢被现场图像；监控人可通过手机遥控空调，对踢被行为采取措施，预防感冒。本发明采用中值滤波对图像去噪，提高了颜色识别和踢被检测准确率。

Description

一种踢被检测装置和踢被检测方法

技术领域

本发明属于智能家居监控领域，具体涉及一种踢被检测装置和踢被检测方法。

背景技术

儿童踢被子的问题一直是困扰家长的一个难解决的问题，因此有一种可以解决儿童踢被子的方法及装置是非常有必要的。现在有些家庭用睡袋来解决小孩踢被子的问题，但睡袋对小孩的睡姿有很大限制，不利于小孩正常发育，同时大点的小孩不愿意用睡袋；有些人用机械的方法来检测小孩有没有踢被子，这些机械的方法都存在一个共同的问题，就是都会限制小孩的睡姿，同时检测有局限性，只在某些情况下可以检测准确；目前有使用身上绑温度传感器的方式检测的，但没有绑温度传感器的部位露出被子将检测不到，同时小孩身上绑东西，对小孩睡觉也不好，为此有人就选用了用红外测温的方式进行检测，但红外测温容易受环境干扰，稳定性差，容易误检；目前有用非红外摄像头的方式监测，但是睡觉的时候屋内的光线很弱，非红外摄像头根本拍不清图像，根本没法正常监测，如果把屋内光线调强，虽然能正常监测但是光线强了对睡眠质量有很大影响，对健康不利。同时，现有大部分的检测装置检测到踢被子通过声音提醒，但这样会把小孩也吵醒，不利于小孩睡眠。

因此，研究弱光线下即能检测踢被，不限制小孩睡姿，能稳定地检测小孩踢被子的装置。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种踢被检测装置和检测方法，弱光线即能检测踢被，具备电脉冲提醒、振动提醒、声音提醒、手机提醒多种提醒方式。

本发明的技术方案是一种踢被检测装置，包括监控主机、监控从机；所述监控主机包括处理器，还包括分别与处理器连接的摄像机、无线发射模块、第一发声单元、第一振动单元、按键单元、存储器；所述监控从机包括依次连接的无线接收模块、电脉冲单元；摄像机为红外摄像机；所述存储器存储有已知图像识别程序，图像识别程序被处理器执行时，实现踢被检测。

进一步的，所述电脉冲单元包括方波发生电路和BOOST升压电路，所述BOOST升压电路控制端与方波发生电路输出端连接。

进一步的，所述监控从机还包括与无线接收模块连接的第二发声单元。

进一步的，所述监控从机还包括与无线接收模块连接的第二振动单元。

进一步的，所述监控主机还包括与处理器连接的DTU模块。

进一步的，所述第一振动单元包括电机和偏心块，电机驱动电路控制端与处理器连接；所述第二振动单元与第一振动单元结构相同。

一种踢被检测方法，包括以下具体步骤，

步骤1：将踢被行为次数初始化为0；

步骤2：采集被子区域图像；

步骤3：判断图像是否为彩色图像；

步骤3.1：若是彩色图像，执行步骤4；

步骤3.2：若不是彩色图像，执行步骤5；

步骤4：将被子区域图像进行灰度化；

步骤5：对被子区域图像中像素点逐一进行中值滤波；

步骤6：将被子区域图像进行灰色特征提取和目标颜色的灰度值比对分析，统计目标颜色的有效像素数量；

步骤7：判断有效像素数量是否大于阈值；

步骤7.1：若有效像素数量大于阈值，则判断为踢被行为，踢被行为次数加1；

步骤7.2：若有效像素数量不大于阈值，则将踢被行为次数清零，执行步骤2；

步骤8：判断踢被行为次数是否达到设定值；

步骤8.1：若踢被行为次数达到设定值，则进行踢被提醒；

步骤8.2：若踢被行为次数没达到设定值，则执行步骤2。

进一步的，步骤4中，所述灰度化采用公式

Y=0.299×R+0.587×G+0.114×B

式中Y为变换后像素点的灰度值，R、G、B分别为变换前像素点的红色分量值、绿色分量值、蓝色分量值。

进一步的，步骤7中，所述阈值为被子区域图像像素总量的1/4。

进一步的，步骤5中，所述中值滤波采用图像像素点的8个邻点对像素点进行中值滤波，8个邻点为与像素点紧密相邻的左上邻点、上方邻点、右上邻点、左邻点、右邻点、左下邻点、下方邻点、右下邻点；对此像素点以及8个邻点的灰度值进行排序得到灰度值有序序列，将灰度值有序序列中间值作为此像素点的灰度值。

进一步的，步骤8中，设定值为10。

进一步的，步骤6中，目标颜色为白色。

本发明的有益效果：

1）电脉冲的提醒方式，可避免发声和振动而吵醒非监护人；

2）手机提醒的方式，增加了提醒的灵活性，可手机查看踢被现场图像；

3）监控人可通过手机遥控空调，对踢被行为采取措施，预防感冒；

4）采用中值滤波对图像去噪，提高了颜色识别和踢被检测准确率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的电路结构框图。

图2为电脉冲单元22电路图。

图3为第一振动单元15电机驱动电路电路图。

具体实施方式

如图1所示，一种踢被检测装置包括监控主机、监控从机；监控主机包括处理器11，还包括分别与处理器11连接的摄像机12、无线发射模块13、第一发声单元14、第一振动单元15、按键单元16、DTU模块17、存储器18；所述监控从机包括无线接收模块21，还包括与无线接收模块21连接的电脉冲单元22、第二发声单元23、第二振动单元24、电池，电池用于为监控从机提供5V电压供电。按键单元16包括多个按键。第一发声单元14、第二发声单元23分别采用蜂鸣器。摄像机12为红外摄像机，摄像机12对准检测目标儿童使用的床。DTU模块17经无线网络与监护人手机连接。无线发射模块13与室内空调通信连接。监控从机佩戴在监控人胳膊上。

如图2所示，电脉冲单元22包括方波发生电路和BOOST升压电路，BOOST升压电路控制端与方波发生电路输出端连接。

方波发生电路采用芯片U4，电阻RP1与电阻R35串联，电阻R35另一端与芯片U4的7号针脚连接，电阻RP1的另一端与滑动端连接后，与芯片U4的8号针脚连接，二极管D3的阴极与电阻R36串联，电阻R36另一端与芯片U4的7号针脚连接，二极管D3的阳极与芯片U4的6号针脚连接；二极管D2的阳极与芯片U4的7号针脚连接，二极管D2的阴极与芯片U4的6号针脚连接，芯片U4的1号针脚接地，芯片U4的5号针脚经电容C37接地，芯片U4的2号针脚经电容C38接地，芯片U4的6号针脚与2号针脚连接，芯片U4的8号针脚与4号针脚连接后经场效应晶体管MOS3与5V高电平连接；芯片U4的3号针脚引出导线作为方波发生电路的输出端；芯片U4型号为NE555。

BOOST升压电路采用全控器件Q5，全控器件Q5的集电极分别连接电感L1和二极管D1的阳极，电感L1的另一端经电容C36接地，二极管D1的阴极经电容C35接地，电阻R37与电容C35并联，电阻R37的两端作为电脉冲单元的输出端；全控器件Q5的发射极接地，全控器件Q5的栅极与方波发生电路输出端连接。电感L1与电容C36连接处经经场效应晶体管MOS3与5V高电平连接。全控器件Q5为IGBT。

第一振动单元15包括电机和偏心块，电机驱动电路控制端与处理器11连接；第二振动单元24与第一振动单元15结构相同。

如图3所示，第一振动单元15电机驱动电路采用场效应管MOS4，场效应管MOS4的漏极与电机M2连接，场效应管MOS4的源极与5V高电平连接，场效应管MOS4的栅极经电阻R40与三极管Q7的集电极连接，三极管Q7的集电极经电阻R41与5V高电平连接，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的基极与电阻R42连接，电阻R42的另一端引出导线作为第一振动单元15驱动电路的控制端。

处理器11型号为STM32F407ZET6；无线发射模块13采用PT2262芯片；无线接收模块21采用PT2272芯片；DTU模块采用Four-Faith F2X16；摄像机12型号为YAD-WIFI360。

存储器18存储有踢被检测程序，踢被检测程序被处理器11执行时运行踢被检测方法。

一种踢被检测方法，包括以下具体步骤，

步骤1：将踢被行为次数初始化为0；

步骤2：采集被子区域图像；

步骤3：判断图像是否为彩色图像；

步骤3.1：若是彩色图像，执行步骤4；

步骤3.2：若不是彩色图像，执行步骤5；

步骤4：将被子区域图像进行灰度化；

步骤5：对被子区域图像中像素点逐一进行中值滤波；

步骤6：将被子区域图像进行灰色特征提取和目标颜色灰度值比对分析，统计目标颜色的有效像素数量；

步骤7：判断有效像素数量是否大于阈值；

步骤7.1：若有效像素数量大于阈值，则判断为踢被行为，踢被行为次数加1；

步骤7.2：若有效像素数量不大于阈值，则将踢被行为次数清零，执行步骤2；

步骤8：判断踢被行为次数是否达到设定值；

步骤8.1：若踢被行为次数达到设定值，则进行踢被提醒；

步骤8.2：若踢被行为次数没达到设定值，则执行步骤2。

步骤4中，灰度化采用公式

Y=0.299×R+0.587×G+0.114×B

式中Y为变换后像素点的灰度值，R、G、B分别为变换前像素点的红色分量值、绿色分量值、蓝色分量值。

步骤7中，所述阈值为被子区域图像像素总量的1/4。

步骤5中，所述中值滤波采用图像像素点的8个邻点对像素点进行中值滤波，8个邻点为与像素点紧密相邻的左上邻点、上方邻点、右上邻点、左邻点、右邻点、左下邻点、下方邻点、右下邻点；对此像素点以及8个邻点的灰度值进行排序得到灰度值有序序列，将灰度值有序序列中间值作为此像素点的灰度值。

步骤8中，设定值为10。

本实施例中被监测对象儿童穿纯白色睡衣裤，被子的颜色和白色有差异，通过采集回来的被监测对象睡觉区域的图像，分析白色睡衣裤露出被子的面积来判定被监测对象有没有踢被子，因为被子不是白色，所以如果白色睡衣裤没有露出被子则采集回来的图像中没有白色或是只有少量干扰造成的白色；如果白色睡衣裤露出被子则采集回来的图像中有大量白色，露出被子的白色睡衣裤越多，采集回来的图像中白色的像素就越多。光线较强时红外摄像头的红外线功能未启动，采集回来的图像是彩色的，这种情况下需对采集回来的图像进行灰度化，即将彩色图像变换为256位灰度图像。

光线较弱时红外摄像头的红外功能启动，采集回来的图像是灰度的，此时将不需要进行灰度化。 将灰度图像进行中值滤波，本实施例中值滤波采用的是８邻点，即图像当前像素的上、下、左、右4点称为它的4邻点，4邻点加当前像素对角线方向上的4个邻点，总共8个点称为8邻点，将当前像素和它的8邻点的灰度值取出进行排序，从有序序列中选出处于中心位置的那个灰度值。然后对中值滤波后的图像进行特征提取及比对分析，本实施例中只对图像的灰度特征进行提取及比对分析，像素灰度值与白色的灰度值相近的为有效像素，本实施例中设置灰度值大于220的像素为有效像素，对图像中的有效像素进行数量统计。当统计到的有效像素大于设定的阈值时说明有踢被行为，本实施例中设定的阈值为摄像头像素值的四分之一，即当有效像素值大于摄像头像素值的四分之一时判断为踢被行为。然后重新采集图像，对图像进行中值滤波，对中值滤波后的图像进行特征提取及对比分析，如果连续10次都检测到踢被行为，则启动提醒。

具体地，使用前，用户通过按键单元16设置踢被提醒方式，即电脉冲提醒、振动提醒、声音提醒或手机提醒，摄像机12拍摄被子区域图像，处理器11运行存储器18的踢被检测程序，采用踢被检测方法对白色睡衣进行检测。当踢被检测方法运行结果为踢被提醒时，即按用户设定的提醒方式，处理器11通过监控主机的第一发声单元14进行声音提醒，或通过第一振动单元15进行振动提醒，或通过DTU模块17发送提醒消息到监控人手机进行提醒。无线发射模块15发送提醒信号到无线接收模块21，无线接收模块21根据用户设定的监控从机提醒方式，输出使能信号到电脉冲单元22进行监控从机电脉冲提醒，或通过第二发声单元23进行监控从机声音提醒，或通过第二振动单元24进行振动提醒。监控人通过手机，经DTU模块17获取现场图像，查看踢被现场情况，或通过手机发送空调控制指令，经DTU模块17接收，传输至无线发射模块13，无线发射模块13发送红外遥控信号，对空调进行控制，防止儿童感冒。

Claims (10)

1.一种踢被检测装置，包括监控主机，其特征在于，还包括监控从机；所述监控主机包括处理器（11），还包括分别与处理器（11）连接的摄像机（12）、无线发射模块（13）、第一发声单元（14）、第一振动单元（15）、按键单元（16）、存储器（18）；所述监控从机包括依次连接的无线接收模块（21）、电脉冲单元（22）；摄像机（12）为红外摄像机。

2.根据权利要求1所述的踢被检测装置，其特征在于，所述电脉冲单元包括方波发生电路和BOOST升压电路，所述BOOST升压电路控制端与方波发生电路输出端连接。

3.根据权利要求1所述的踢被检测装置，其特征在于，所述监控从机还包括与无线接收模块（21）连接的第二发声单元（23）。

4.根据权利要求3所述的踢被检测装置，其特征在于，所述监控从机还包括与无线接收模块（21）连接的第二振动单元（24）。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的踢被检测装置，其特征在于，所述监控主机还包括与处理器（11）连接的DTU模块（17）。

6.一种踢被检测方法，其特征在于，包括以下具体步骤，

步骤1：将踢被行为次数初始化为0；

步骤2：采集被子区域图像；

步骤3：判断图像是否为彩色图像；

步骤3.1：若是彩色图像，执行步骤4；

步骤3.2：若不是彩色图像，执行步骤5；

步骤4：将被子区域图像进行灰度化；

步骤5：对被子区域图像中像素点逐一进行中值滤波；

步骤6：将被子区域图像进行灰色特征提取和目标颜色灰度值比对分析，统计目标颜色的有效像素数量；

步骤7：判断有效像素数量是否大于阈值；

步骤7.1：若有效像素数量大于阈值，则判断为踢被行为，踢被行为次数加1；

步骤7.2：若有效像素数量不大于阈值，则将踢被行为次数清零，执行步骤2；

步骤8：判断踢被行为次数是否达到设定值；

步骤8.1：若踢被行为次数达到设定值，则进行踢被提醒；

步骤8.2：若踢被行为次数没达到设定值，则执行步骤2。

7.根据权利要求6所述的踢被检测方法，其特征在于，步骤4中，所述灰度化采用公式

Y=0.299×R+0.587×G+0.114×B

式中Y为变换后像素点的灰度值，R、G、B分别为变换前像素点的红色分量值、绿色分量值、蓝色分量值。

8.根据权利要求6所述的踢被检测方法，其特征在于，步骤7中，所述阈值为被子区域图像像素总量的1/4。

9.根据权利要求6所述的踢被检测方法，其特征在于，步骤5中，所述中值滤波采用图像像素点的8个邻点对像素点进行中值滤波，8个邻点为与像素点紧密相邻的左上邻点、上方邻点、右上邻点、左邻点、右邻点、左下邻点、下方邻点、右下邻点；对此像素点以及8个邻点的灰度值进行排序得到灰度值有序序列，将灰度值有序序列中间值作为此像素点的灰度值。

10.根据权利要求6所述的踢被检测方法，其特征在于，步骤8中，所述设定值为10。