CN109492613A - 一种具有独立空间的人体摔倒探测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有独立空间的人体摔倒探测系统，在独立空间的侧壁安装射线发射和接收装置，所述射线发射和接收装置布置成网格状，所述接收装置连接控制模块，所述控制模块将接收装置接收的射线位置映射于显示模块中，形成二维探测网，当探测到有阻断信号时，形成信号遮挡矩阵，根据信号遮挡矩阵形成物体轮廓图像，计算物体轮廓图像的摔倒参数，并与预置的摔倒参数进行比较，判断是否发生摔倒行为。通过探测网形成物体轮廓图像，数据处理量少，识别速度快，准确率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种人体意外摔倒的探测方法，具体地涉及一种具有独立空间的人体摔倒探测系统及方法。
背景技术
随着社会高速发展，人们在日常生活中存在许多安全隐患。例如在公共场合发生的踩踏事故、电梯上的摔倒事故、老年人单独在家摔倒却无人知晓等等，这些摔倒事故很有可能会受伤，更有甚者失去宝贵的生命等等。
目前，随着经济发展，电梯的用量越来越多，而电梯乘客事故层出不穷，在国内外老年人、病人及危险工作人员摔倒监测领域，大多数监测设备采用了可穿戴便携传感器，比如加速度和角速度传感器，或者更简单的帮助呼叫按钮。然而，多数人往往不情愿随身佩戴各式各样的传感器设备。在人员摔倒之后，身体不能移动或者大脑失去意识的情况时有发生，这种情况下，帮助呼叫按钮也会失效。另外一种监测摔倒的方法是采用传统的摄像头监控，对摔倒行为进行快速识别。然而，传统的摄像头因为采集数据单一，而且对人员如弯腰等作动识别不清，容易导致误判断，同时因为使用的传感器技术落后，判断准确度较低，在昏暗、夜晚、燥热等环境下，错误率更高。
由于存在上述问题，因此，现有技术中的关于电梯等具有独立空间的人员的监测控制技术并没有得到广泛的应用。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明目的是：提供一种具有独立空间的人体摔倒探测系统及方法，通过布置成网格状的射线发射和接收装置，形成二维探测网，通过探测网形成物体轮廓图像，数据处理量少，识别速度快，准确率高，能最大程度的减轻摔倒带来的伤害。
本发明的技术方案是：
一种具有独立空间的人体摔倒探测系统，在独立空间的侧壁安装射线发射和接收装置，所述射线发射和接收装置布置成网格状，所述接收装置连接控制模块，所述控制模块将接收装置接收的射线位置映射于显示模块中，形成二维探测网，当探测到有阻断信号时，形成信号遮挡矩阵，根据信号遮挡矩阵形成物体轮廓图像，计算物体轮廓图像的摔倒参数，并与预置的摔倒参数进行比较，判断是否发生摔倒行为。
优选的技术方案中，若发生摔倒行为，控制报警模块进行报警。
优选的技术方案中，在计算物体轮廓图像的摔倒参数之前还包括，将形成的物体轮廓图像与预置的人体轮廓图像进行比较，判断是否为人体，若判定为人体，计算摔倒参数。
优选的技术方案中，所述控制模块还连接执行模块，所述执行模块连接外界设备，当判断发生摔倒行为时，驱动执行模块控制外界设备停止动作。
优选的技术方案中，所述根据信号遮挡矩阵形成物体轮廓图像，包括以下步骤：
将信号遮挡矩阵中的值一一映射到显示模块的二维探测网中；
将相邻的边缘点进行闭合连接，得到物体轮廓；
将得到的物体轮廓形成图像信号，得到物体轮廓图像。
本发明还公开了一种具有独立空间的人体摔倒探测方法，包括以下步骤：
S01：在独立空间的侧壁安装射线发射和接收装置，所述射线发射和接收装置布置成网格状；
S02：控制模块将接收装置接收的射线位置映射于显示模块中，形成二维探测网，当探测到有阻断信号时，形成信号遮挡矩阵，根据信号遮挡矩阵形成物体轮廓图像；
S03：计算物体轮廓图像的摔倒参数，并与预置的摔倒参数进行比较，判断是否发生摔倒行为。
优选的技术方案中，若发生摔倒行为，控制报警模块进行报警。
优选的技术方案中，在计算物体轮廓图像的摔倒参数之前还包括，将形成的物体轮廓图像与预置的人体轮廓图像进行比较，判断是否为人体，若判定为人体，计算摔倒参数。
优选的技术方案中，所述控制模块还连接执行模块，所述执行模块连接外界设备，当判断发生摔倒行为时，驱动执行模块控制外界设备停止动作。
优选的技术方案中，所述根据信号遮挡矩阵形成物体轮廓图像，包括以下步骤：
将信号遮挡矩阵中的值一一映射到显示模块的二维探测网中；
将相邻的边缘点进行闭合连接，得到物体轮廓；
将得到的物体轮廓形成图像信号，得到物体轮廓图像。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1．通过布置成网格状的射线发射和接收装置，形成二维探测网，通过探测网形成物体轮廓图像，数据处理量少，识别速度快，准确率高。
2．本发明应用范围广、兼容性高，可以单独使用，也可以安装在在商城、公共场合等地方，当在电梯、扶梯上发现人员摔倒后可以在第一时间内发现并采取相应制动措施，避免人员伤亡。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明具有独立空间的人体摔倒探测系统的原理框图；
图2为本发明二维探测网示意图；
图3为发生遮挡的物体轮廓示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
如图1所示，一种具有独立空间的人体摔倒探测系统，在独立空间的侧壁安装射线发射和接收装置，射线发射和接收装置布置成网格状，最好为等距的网格，并对网格中的点标注坐标，发射的射线可以为红外线，不可见激光，或者其它定向射频等媒介。当有物体遮挡时，接收装置则接收不到红外线信号。
接收装置连接控制模块，控制模块将接收装置接收的射线位置映射于显示模块中，形成二维探测网，如图2所示，当有物体出现在探测网格中时，对发射的射线进行遮挡，即探测到有阻断信号时，计算接收装置没有接收到射线的点，形成信号遮挡矩阵。
根据信号遮挡矩阵形成物体轮廓图像，将形成的物体轮廓图像与预置的人体轮廓图像进行比较，判断是否为人体，若判定为人体，计算物体轮廓图像的摔倒参数，并与预置的摔倒参数进行比较，判断是否发生摔倒行为。
摔倒参数可以为人体重心高度、倾斜角度和有效面积变化等等，具体的摔倒行为判断可以参见中国专利文献CN 104966380公开的摔倒判断方法。
根据信号遮挡矩阵形成物体轮廓图像的方法，包括以下步骤：
将信号遮挡矩阵中的值一一映射到显示模块的二维探测网中；
将相邻的边缘点进行闭合连接，得到物体轮廓10，如图3所示；
将得到的物体轮廓形成图像信号，得到物体轮廓图像。
在判断是否为人体时，可以结合图像采集装置采集的图像进行综合判断，进一步提高判断的准确性。
优选的技术方案中，若发生摔倒行为，控制报警模块进行报警。
优选的技术方案中，控制模块还连接执行模块，执行模块连接外界设备（例如自动扶梯等），当判断发生摔倒行为时，驱动执行模块控制外界设备停止动作。可以在第一时间采取相应的制动措施。
控制还可以连接通信模块，通信模块可以与外部设备（例如手机）进行通信，可以在第一时间发出求救信号。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种具有独立空间的人体摔倒探测系统，其特征在于，在独立空间的侧壁安装射线发射和接收装置，所述射线发射和接收装置布置成网格状，所述接收装置连接控制模块，所述控制模块将接收装置接收的射线位置映射于显示模块中，形成二维探测网，当探测到有阻断信号时，形成信号遮挡矩阵，根据信号遮挡矩阵形成物体轮廓图像，计算物体轮廓图像的摔倒参数，并与预置的摔倒参数进行比较，判断是否发生摔倒行为。
2.根据权利要求1所述的具有独立空间的人体摔倒探测系统，其特征在于，若发生摔倒行为，控制报警模块进行报警。
3.根据权利要求1所述的具有独立空间的人体摔倒探测系统，其特征在于，在计算物体轮廓图像的摔倒参数之前还包括，将形成的物体轮廓图像与预置的人体轮廓图像进行比较，判断是否为人体，若判定为人体，计算摔倒参数。
4.根据权利要求1所述的具有独立空间的人体摔倒探测系统，其特征在于，所述控制模块还连接执行模块，所述执行模块连接外界设备，当判断发生摔倒行为时，驱动执行模块控制外界设备停止动作。
5.根据权利要求1所述的具有独立空间的人体摔倒探测系统，其特征在于，所述根据信号遮挡矩阵形成物体轮廓图像，包括以下步骤：
将信号遮挡矩阵中的值一一映射到显示模块的二维探测网中；
将相邻的边缘点进行闭合连接，得到物体轮廓；
将得到的物体轮廓形成图像信号，得到物体轮廓图像。
6.一种具有独立空间的人体摔倒探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：在独立空间的侧壁安装射线发射和接收装置，所述射线发射和接收装置布置成网格状；
S02：控制模块将接收装置接收的射线位置映射于显示模块中，形成二维探测网，当探测到有阻断信号时，形成信号遮挡矩阵，根据信号遮挡矩阵形成物体轮廓图像；
S03：计算物体轮廓图像的摔倒参数，并与预置的摔倒参数进行比较，判断是否发生摔倒行为。
7.根据权利要求6所述的具有独立空间的人体摔倒探测方法，其特征在于，若发生摔倒行为，控制报警模块进行报警。
8.根据权利要求6所述的具有独立空间的人体摔倒探测方法，其特征在于，在计算物体轮廓图像的摔倒参数之前还包括，将形成的物体轮廓图像与预置的人体轮廓图像进行比较，判断是否为人体，若判定为人体，计算摔倒参数。
9.根据权利要求6所述的具有独立空间的人体摔倒探测方法，其特征在于，所述控制模块还连接执行模块，所述执行模块连接外界设备，当判断发生摔倒行为时，驱动执行模块控制外界设备停止动作。
10.根据权利要求6所述的具有独立空间的人体摔倒探测方法，其特征在于，所述根据信号遮挡矩阵形成物体轮廓图像，包括以下步骤：
将信号遮挡矩阵中的值一一映射到显示模块的二维探测网中；
将相邻的边缘点进行闭合连接，得到物体轮廓；
将得到的物体轮廓形成图像信号，得到物体轮廓图像。
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