CN111012108A - 自适应婴儿护理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自适应婴儿护理系统，所述系统包括：儿歌播放设备，设置在婴儿摇篮上，用于在接收到第一控制指令时，自动执行儿歌的播放；电机驱动设备，设置在婴儿摇篮上，用于在接收到第一控制指令时，驱动直流电机以带动婴儿摇篮的篮体执行左右摇晃；所述儿歌播放设备还用于在接收到第二控制指令时，自动停止儿歌的播放；所述电机驱动设备用于在接收到第二控制指令时，停止驱动直流电机以带动婴儿摇篮的篮体执行的左右摇晃。本发明的自适应婴儿护理系统操作方便，应用广泛。由于基于婴儿哭啼程度选择不同舒缓度的儿歌类型以及不同幅度的摇篮摇晃幅度，从而在无人监护的情况下实现婴儿的自适应护理。
Description
技术领域
本发明涉及婴儿护理领域，尤其涉及一种自适应婴儿护理系统。
背景技术
婴儿护理需要注意，婴儿卧室应安静清洁，布置优雅，阳光充足。有条件的话，宝宝室内温度可控制在21度-24度之间，湿度为60度-65度左右。
尽量保持安静的环境，当晚上喂奶或换尿布时，不要让孩子醒透(最好处于半睡眠状态)。这样，当喂完奶或换完尿布后，会容易入睡。白天不要让孩子睡得太多，白天睡多了，自然晚上就不好好睡眠了。
发现孩子有睡意时，及时放到婴儿床里。最好是让孩子自己入睡，如果家长每次都抱着或摇着他入睡。那么每当晚上醒来时，他就会让你抱起来或摇着他才能入睡。
发明内容
本发明具备以下三处重要的发明点：
(1)基于婴儿哭啼程度选择不同舒缓度的儿歌类型以及不同幅度的摇篮摇晃幅度，从而在无人监护的情况下实现婴儿的自适应护理；
(2)在形态学处理的基础上，引入包括突变点识别子设备、数量统计子设备和信号分发子设备的定制结构的信号触发设备，用于基于图像中像素值突变的像素点的数量确定图像的复杂度；
(3)基于图像中像素值突变的像素点的数量确定所述图像的复杂度，并在所述复杂度超限时仅仅对图像的中间区域执行后续图像处理，以提高图像处理速度，保证图像处理效果。
根据本发明的一方面，提供了一种自适应婴儿护理系统，所述系统包括：
儿歌播放设备，设置在婴儿摇篮上，用于在接收到第一控制指令时，自动执行儿歌的播放；
电机驱动设备，设置在婴儿摇篮上，用于在接收到第一控制指令时，驱动直流电机以带动婴儿摇篮的篮体执行左右摇晃；
所述儿歌播放设备还用于在接收到第二控制指令时，自动停止儿歌的播放；
所述电机驱动设备用于在接收到第二控制指令时，停止驱动直流电机以带动婴儿摇篮的篮体执行的左右摇晃；
图像采集设备，设置在婴儿摇篮的上方，用于面对婴儿摇篮的篮体执行图像数据采集，以获得并输出相应的现场篮体图像；
形态学处理设备，与所述图像采集设备连接，用于接收所述现场篮体图像，对所述现场篮体图像执行先膨胀后腐蚀处理，以获得并输出形态学处理图像；
信号触发设备，用于接收所述形态学处理图像，基于所述形态学处理图像中像素值突变的像素点的数量确定所述形态学处理图像的复杂度，并在所述复杂度超限时，发出第一触发信号；
所述信号触发设备还用于在所述复杂度未超限时，发出第二触发信号；
CPLD器件，分别与所述信号触发设备和所述形态学处理设备连接，用于在接收到所述第一触发信号时，只对所述形态学处理图像的中间区域执行旋转校正处理，以获得旋转校正图像；
所述CPLD器件还用于在接收到所述第二触发信号时，对所述形态学处理图像整体执行旋转校正处理，以获得旋转校正图像；
哭啼辨别设备，分别与所述儿歌播放设备、所述电机驱动设备和所述CPLD器件连接，用于将哭啼婴儿基准面部图案与所述旋转校正图像执行图像内容匹配，并在匹配度超限时，发出第一控制指令，否则，发出第二控制指令。
本发明的自适应婴儿护理系统操作方便，应用广泛。由于基于婴儿哭啼程度选择不同舒缓度的儿歌类型以及不同幅度的摇篮摇晃幅度，从而在无人监护的情况下实现婴儿的自适应护理。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的自适应婴儿护理系统所应用的婴儿摇篮的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的自适应婴儿护理系统的实施方案进行详细说明。
手动摇篮，顾名思义是指非机械式摇篮，通过使用人用力推动摇篮活动，他是比较传统的摇篮产品，相对于自动摇篮，具有费力、摇动不稳定、时间长了容易出现头昏吐奶现象。
自动摇篮，是指机械式摇篮，可通过用电或其他外力作用摇篮持续摇动，它是近几年来发展迅速的摇篮产品，相对传统的手动摇篮，具有平稳均衡摇动，可使用婴儿的大脑神经调节平稳、入睡迅速。
婴儿摇篮的标准是指适用于小于5个月的婴儿或未能坐起、跪起、爬起的婴儿使用的婴儿摇篮，其内部长度不大于900mm。婴儿摇篮上使用的纺织品材料，应符合GB 18401婴幼儿用品要求的规定；纺织品材料的易燃性能，应符合GB 6675中易燃性能的固定；木制婴儿摇篮的甲醛释放量应符合GB 18584的规定。婴儿摇篮附加的悬挂玩具、健身玩具及类似玩具的安全要求应满足GB 6675的相关要求。如果婴儿摇篮增加其他附件，则这些附件的安全要求需满足相关标准的要求。
现有技术中，婴儿摇篮的使用较为广泛，能够给予敏感的婴儿启动一定的安慰作用，然而，婴儿摇篮的启动和关闭仍需要人工设定，以及用于安慰的儿歌播放设备和摇篮驱动设备的运行模式过于固定，无法根据实际婴儿的具体哭啼情况进行自适应修正。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种自适应婴儿护理系统，能够有效解决相应的技术问题。
图1为根据本发明实施方案示出的自适应婴儿护理系统所应用的婴儿摇篮的结构示意图。
根据本发明实施方案示出的自适应婴儿护理系统包括：
儿歌播放设备，设置在婴儿摇篮上，用于在接收到第一控制指令时，自动执行儿歌的播放；
电机驱动设备，设置在婴儿摇篮上，用于在接收到第一控制指令时，驱动直流电机以带动婴儿摇篮的篮体执行左右摇晃；
所述儿歌播放设备还用于在接收到第二控制指令时，自动停止儿歌的播放；
所述电机驱动设备用于在接收到第二控制指令时，停止驱动直流电机以带动婴儿摇篮的篮体执行的左右摇晃；
图像采集设备，设置在婴儿摇篮的上方，用于面对婴儿摇篮的篮体执行图像数据采集，以获得并输出相应的现场篮体图像；
形态学处理设备，与所述图像采集设备连接，用于接收所述现场篮体图像，对所述现场篮体图像执行先膨胀后腐蚀处理，以获得并输出形态学处理图像；
信号触发设备，用于接收所述形态学处理图像，基于所述形态学处理图像中像素值突变的像素点的数量确定所述形态学处理图像的复杂度，并在所述复杂度超限时，发出第一触发信号；
所述信号触发设备还用于在所述复杂度未超限时，发出第二触发信号；
CPLD器件，分别与所述信号触发设备和所述形态学处理设备连接，用于在接收到所述第一触发信号时，只对所述形态学处理图像的中间区域执行旋转校正处理，以获得旋转校正图像；
所述CPLD器件还用于在接收到所述第二触发信号时，对所述形态学处理图像整体执行旋转校正处理，以获得旋转校正图像；
哭啼辨别设备，分别与所述儿歌播放设备、所述电机驱动设备和所述CPLD器件连接，用于将哭啼婴儿基准面部图案与所述旋转校正图像执行图像内容匹配，并在匹配度超限时，发出第一控制指令，否则，发出第二控制指令；
其中，所述儿歌播放设备还用于在接收到第一控制指令时，根据匹配度确定选择的相应的儿歌类型；
其中，所述电机驱动设备还用于在接收到第一控制指令时，根据匹配度确定驱动直流电机以带动婴儿摇篮的篮体执行左右摇晃的幅度；
其中，在所述儿歌驱动设备中，根据匹配度确定选择的相应的儿歌类型包括：匹配度越高，选择的儿歌类型越舒缓；
其中，在所述电机驱动设备中，根据匹配度确定驱动直流电机以带动婴儿摇篮的篮体执行左右摇晃的幅度：所述左右摇晃的幅度与所述匹配度成正比；
其中，在所述CPLD器件中，所述形态学处理图像的中间区域为占据所述形态学处理图像中间位置的、面积为所述滤波后图像面积二分之一的区域；
其中，所述信号触发设备包括突变点识别子设备、数量统计子设备和信号分发子设备，所述突变点识别子设备与所述数量统计子设备连接，所述数量统计子设备与所述信号分发子设备连接。
接着，继续对本发明的自适应婴儿护理系统的具体结构进行进一步的说明。
所述自适应婴儿护理系统中：
所述突变点识别子设备用于针对所述形态学处理图像中的每一个像素点执行以下处理：当所述像素点的像素值偏离其邻域各个像素点的像素值的算术平均值达到预设数值时，确定其为所述形态学处理图像中像素值突变的像素点。
所述自适应婴儿护理系统中：
所述突变点识别子设备用于针对所述形态学处理图像中的每一个像素点执行以下处理：当所述像素点的像素值偏离其邻域各个像素点的像素值的算术平均值未达到预设数值时，确定其不属于所述形态学处理图像中像素值突变的像素点。
所述自适应婴儿护理系统中：
所述数量统计子设备用于统计所述形态学处理图像中像素值突变的像素点的数量，所述信号分发子设备用于基于所述形态学处理图像中像素值突变的像素点的数量确定所述形态学处理图像的复杂度，并在所述复杂度超限时，发出第一触发信号，在所述复杂度未超限时，发出第二触发信号。
所述自适应婴儿护理系统中还可以包括：
区域定位设备，与所述CPLD器件连接，用于接收所述旋转校正图像，对所述旋转校正图像中的亮点检测，以获取所述旋转校正图像中的各个亮点区域，基于每一个亮点区域在所述旋转校正图像中的位置以及所述亮点区域的形心在所述亮点区域中的位置确定每一个亮点区域的形心在所述旋转校正图像中的位置。
所述自适应婴儿护理系统中还可以包括：
框体提取设备，与所述区域定位设备连接，用于接收所述旋转校正图像中的各个形心的各个位置，并基于所述各个形心的各个位置确定滤波框体形状，其中，形心越多的方向，所述滤波框体的延伸长度越小。
所述自适应婴儿护理系统中还可以包括：
颜色采集设备，分别与所述区域定位设备和所述框体提取设备连接，用于接收所述旋转校正图像，获取所述旋转校正图像中每一个像素点的红色成分值、绿色成分值和蓝色成分值，还用于接收所述滤波框体。
所述自适应婴儿护理系统中还可以包括：
动作执行设备，与所述颜色采集设备连接，用于将每一个像素点作为对象像素点执行以下动作：将所述旋转校正图像中以所述对象像素点为中心的滤波框体内的各个像素点作为各个参考像素点，将为亮度区域的形心的参考像素点的红色成分值、绿色成分值和蓝色成分值替换为所述对象像素点的红色成分值、绿色成分值和蓝色成分值，以对所述对象像素点为中心的滤波框体内的各个像素点的红色成分值求平均值以获得所述对象像素点的处理后红色成分值，以对所述对象像素点为中心的滤波框体内的各个像素点的绿色成分值求平均值以获得所述对象像素点的处理后绿色成分值，以对所述对象像素点为中心的滤波框体内的各个像素点的蓝色成分值求平均值以获得所述对象像素点的处理后蓝色成分值；
数据组合设备，分别与所述哭啼辨别设备和所述动作执行设备连接，以基于所述旋转校正图像中每一个像素点的处理后红色成分值、处理后绿色成分值和处理后蓝色成分值获得所述旋转校正图像对应的颜色处理图像，还用于将所述颜色处理图像替换所述旋转校正图像发送给所述哭啼辨别设备；
其中，在所述数据组合设备中，所述旋转校正图像的分辨率与所述处理后图像的分辨率相同。
所述自适应婴儿护理系统中：
所述区域定位设备还用于在所述旋转校正图像中未获取任何亮点区域时，发出亮点不存在信号；
其中，所述动作执行设备包括数据接收子设备、数据处理子设备和数据发送子设备；
其中，在所述动作执行设备中，所述数据接收子设备与所述数据处理子设备连接，所述数据处理子设备与所述数据发送子设备连接。
另外，CPLD具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。
CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或他们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种自适应婴儿护理系统，其特征在于，包括：
儿歌播放设备，设置在婴儿摇篮上，用于在接收到第一控制指令时，自动执行儿歌的播放；
电机驱动设备，设置在婴儿摇篮上，用于在接收到第一控制指令时，驱动直流电机以带动婴儿摇篮的篮体执行左右摇晃；
所述儿歌播放设备还用于在接收到第二控制指令时，自动停止儿歌的播放；
所述电机驱动设备用于在接收到第二控制指令时，停止驱动直流电机以带动婴儿摇篮的篮体执行的左右摇晃；
图像采集设备，设置在婴儿摇篮的上方，用于面对婴儿摇篮的篮体执行图像数据采集，以获得并输出相应的现场篮体图像；
形态学处理设备，与所述图像采集设备连接，用于接收所述现场篮体图像，对所述现场篮体图像执行先膨胀后腐蚀处理，以获得并输出形态学处理图像；
信号触发设备，用于接收所述形态学处理图像，基于所述形态学处理图像中像素值突变的像素点的数量确定所述形态学处理图像的复杂度，并在所述复杂度超限时，发出第一触发信号；
所述信号触发设备还用于在所述复杂度未超限时，发出第二触发信号；
CPLD器件，分别与所述信号触发设备和所述形态学处理设备连接，用于在接收到所述第一触发信号时，只对所述形态学处理图像的中间区域执行旋转校正处理，以获得旋转校正图像；
所述CPLD器件还用于在接收到所述第二触发信号时，对所述形态学处理图像整体执行旋转校正处理，以获得旋转校正图像；
哭啼辨别设备，分别与所述儿歌播放设备、所述电机驱动设备和所述CPLD器件连接，用于将哭啼婴儿基准面部图案与所述旋转校正图像执行图像内容匹配，并在匹配度超限时，发出第一控制指令，否则，发出第二控制指令；
其中，所述儿歌播放设备还用于在接收到第一控制指令时，根据匹配度确定选择的相应的儿歌类型；
其中，所述电机驱动设备还用于在接收到第一控制指令时，根据匹配度确定驱动直流电机以带动婴儿摇篮的篮体执行左右摇晃的幅度；
其中，在所述儿歌驱动设备中，根据匹配度确定选择的相应的儿歌类型包括：匹配度越高，选择的儿歌类型越舒缓；
其中，在所述电机驱动设备中，根据匹配度确定驱动直流电机以带动婴儿摇篮的篮体执行左右摇晃的幅度：所述左右摇晃的幅度与所述匹配度成正比；
其中，在所述CPLD器件中，所述形态学处理图像的中间区域为占据所述形态学处理图像中间位置的、面积为所述滤波后图像面积二分之一的区域；
其中，所述信号触发设备包括突变点识别子设备、数量统计子设备和信号分发子设备，所述突变点识别子设备与所述数量统计子设备连接，所述数量统计子设备与所述信号分发子设备连接。
2.如权利要求1所述的自适应婴儿护理系统，其特征在于：
所述突变点识别子设备用于针对所述形态学处理图像中的每一个像素点执行以下处理：当所述像素点的像素值偏离其邻域各个像素点的像素值的算术平均值达到预设数值时，确定其为所述形态学处理图像中像素值突变的像素点。
3.如权利要求2所述的自适应婴儿护理系统，其特征在于：
所述突变点识别子设备用于针对所述形态学处理图像中的每一个像素点执行以下处理：当所述像素点的像素值偏离其邻域各个像素点的像素值的算术平均值未达到预设数值时，确定其不属于所述形态学处理图像中像素值突变的像素点。
4.如权利要求3所述的自适应婴儿护理系统，其特征在于：
所述数量统计子设备用于统计所述形态学处理图像中像素值突变的像素点的数量，所述信号分发子设备用于基于所述形态学处理图像中像素值突变的像素点的数量确定所述形态学处理图像的复杂度，并在所述复杂度超限时，发出第一触发信号，在所述复杂度未超限时，发出第二触发信号。
5.如权利要求4所述的自适应婴儿护理系统，其特征在于，所述系统还包括：
区域定位设备，与所述CPLD器件连接，用于接收所述旋转校正图像，对所述旋转校正图像中的亮点检测，以获取所述旋转校正图像中的各个亮点区域，基于每一个亮点区域在所述旋转校正图像中的位置以及所述亮点区域的形心在所述亮点区域中的位置确定每一个亮点区域的形心在所述旋转校正图像中的位置。
6.如权利要求5所述的自适应婴儿护理系统，其特征在于，所述系统还包括：
框体提取设备，与所述区域定位设备连接，用于接收所述旋转校正图像中的各个形心的各个位置，并基于所述各个形心的各个位置确定滤波框体形状，其中，形心越多的方向，所述滤波框体的延伸长度越小。
7.如权利要求6所述的自适应婴儿护理系统，其特征在于，所述系统还包括：
颜色采集设备，分别与所述区域定位设备和所述框体提取设备连接，用于接收所述旋转校正图像，获取所述旋转校正图像中每一个像素点的红色成分值、绿色成分值和蓝色成分值，还用于接收所述滤波框体。
8.如权利要求7所述的自适应婴儿护理系统，其特征在于，所述系统还包括：
动作执行设备，与所述颜色采集设备连接，用于将每一个像素点作为对象像素点执行以下动作：将所述旋转校正图像中以所述对象像素点为中心的滤波框体内的各个像素点作为各个参考像素点，将为亮度区域的形心的参考像素点的红色成分值、绿色成分值和蓝色成分值替换为所述对象像素点的红色成分值、绿色成分值和蓝色成分值，以对所述对象像素点为中心的滤波框体内的各个像素点的红色成分值求平均值以获得所述对象像素点的处理后红色成分值，以对所述对象像素点为中心的滤波框体内的各个像素点的绿色成分值求平均值以获得所述对象像素点的处理后绿色成分值，以对所述对象像素点为中心的滤波框体内的各个像素点的蓝色成分值求平均值以获得所述对象像素点的处理后蓝色成分值；
数据组合设备，分别与所述哭啼辨别设备和所述动作执行设备连接，以基于所述旋转校正图像中每一个像素点的处理后红色成分值、处理后绿色成分值和处理后蓝色成分值获得所述旋转校正图像对应的颜色处理图像，还用于将所述颜色处理图像替换所述旋转校正图像发送给所述哭啼辨别设备；
其中，在所述数据组合设备中，所述旋转校正图像的分辨率与所述处理后图像的分辨率相同。
9.如权利要求8所述的自适应婴儿护理系统，其特征在于：
所述区域定位设备还用于在所述旋转校正图像中未获取任何亮点区域时，发出亮点不存在信号；
其中，所述动作执行设备包括数据接收子设备、数据处理子设备和数据发送子设备；
其中，在所述动作执行设备中，所述数据接收子设备与所述数据处理子设备连接，所述数据处理子设备与所述数据发送子设备连接。
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