CN111568438B - 孕妇姿态校正与监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种孕妇姿态校正与监测系统，包括正确姿态校正系统和姿态实时监测系统，正确姿态校正系统根据孕期阶段，通过采集孕妇的身体姿态，与正确姿态进行比对，并通知孕妇正确的姿态；姿态实时监测系统实时监测孕妇姿态，包括孕妇整体姿态和子宫形状，对不正确的姿态提供提示和报警。本系统根据孕期阶段，通知孕妇正确的姿态是什么样的。并且能对不正确的姿态提供提示和报警，有利于胎儿发育，促进妊娠晚期胎儿入盆，并减轻孕妇重力负荷变化对脊椎和盆骨的压迫。

Description

孕妇姿态校正与监测系统

技术领域

本申请涉及孕妇护理领域，特别是一种孕妇姿态校正与监测系统。

背景技术

孕妇的站、坐、躺等静态姿势以及走、跑、上下楼等动态姿势，都会对胎儿的身体、发育和分娩产生重要的影响。如果经过科学有效的指导，孕妇在孕期能经常保持正确的姿态可以增加盆腹腔的空间，有利于胎儿的生长发育，到孕晚期有利于胎儿入盆，有利于阴道分娩。

同时，孕妇在怀孕期间经历的很多背痛都与成长中婴儿体重的增长引起的背部压力有关。正确的姿势能有效减轻孕妇脊柱的压力，有助于预防甚至减轻一些疼痛。

但是孕妇在日常生活和工作中缺少专业医生的指导，无法判断站姿以及坐姿的正确姿势，需要一种帮助孕妇保持正确姿态的装置，促进妊娠的正常进行和胎儿的发育，并减轻妊娠带来的重力负荷所造成的不适。如：孕妇站立时应该尽量保持身体处于一条直线上，保持下巴收拢，抬起头和肩膀，将骨盆向前收拢或倾斜，以防止下背部弯曲成后仰姿势。

现有技术中也有许多对孕妇进行监控的专利，如公开号为CN207125723U，名称为“生命体征监测装置、系统及传感模块”的中国实用新型专利，公开了一种生命体征监测装置、系统及传感模块，其中，生命体征监测装置包括：第一传感模块、第二传感模块、第三传感模块和传感垫本体；第一传感模块用于将孕妇心脏跳动和/或呼吸作用在其上的压力转换为对应的心率电信号和/或呼吸电信号输出；第二传感模块用于将胎儿心脏跳动和/或胎儿在宫内运动作用在其上的压力转换为对应的胎心电信号和/或胎动电信号输出。

再如专利公开号为CN103462588A，名称为“一种孕妇保健监测装置”的中国发明专利申请，包括一控制模块、控制模块还连接一显示装置，控制模块作用于辐射感应模块、孕期分析模块、运动传感模块；使用中，辐射感应模块适时的感应环境中的辐射情况，控制模块分析辐射量，在超过一定的辐射量进行报警；通过孕妇的输入，孕期分析模块设定好孕期情况，孕期分析模块可以随时显示孕期情况，并显示各个时期如饮食、健康等注意事项；根据孕妇的孕期情况，运动感应模块提供孕妇做适合的运动，并在孕妇启闭感应开关情况下，感测每次的运动量，过量运动进行报警，达到科学的运动，有益孕妇及胎儿的健康。

上述专利是对孕妇的生命体征参数进行监控和分析，并没有针对孕妇的姿态进行监控，所以并没有解决孕妇由于妊娠带来的重力负荷所造成的不适的问题。

而在现有技术中，也有常规的对人们姿态进行校正的系统。比如公开号为CN104200491A的中国发明专利申请，公开了一种人体运动姿态校正系统，包括影像采集模块、影像标准库模块、影像对比模块、影像校正输出模块；影像采集模块为kinect摄像头，用于采集具有深度信息的人体影像，构建人体骨架数据和人体关节点数据；影像标准库模块中存储有人体标准运动姿态数据，人体标准运动姿态数据包括人体骨架数据和人体关节点数据；影像对比模块将构建的人体骨架和人体姿态欧式距离数据与标准库中的标准运动姿态数据进行比对，得出姿态是否正确的结果，并且得出人体姿态相对正确的姿态之间的误差；影像校正输出模块，将采集的人体姿态与影像标准库中的标准运动姿态对比的结果及偏差信息输出。本发明能实现对错误的人体运动姿态进行提醒，以纠正习练者的动作。

可以看出，现有技术中对于姿态的检测和校正，一般都是通过实际图像和数据库中的标准运动姿态进行比对，从而据此判断能否进行检测和校正。

由于孕妇姿态的特殊性，采用常规的设定标准姿态的方式进行孕妇姿态的校正并不科学，因此，需要提供一种科学的、针对孕妇姿态纠正的全新解决方案。现有技术对此无能为力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种科学合理，能够促进胎儿正常发育生长，利于孕妇分娩的孕妇姿态校正与监测系统。

本发明具体是这样实现的：

一种孕妇姿态校正与监测系统，包括正确姿态校正系统和姿态实时监测系统；

正确姿态校正系统包括姿态获取系统、姿态特征分析校正系统和数据库系统，姿态获取系统捕获孕妇的姿态，数据库系统存放孕妇的基本信息和各阶段正确姿态的特征，姿态特征分析校正系统分别与姿态获取系统和数据库系统信号连通；

姿态实时监测系统包括整体姿态监测系统、子宫形状监测系统，整体姿态监测系统用于对孕妇整体姿态的监测，子宫形状监测系统用于对子宫形状的监测。

本申请中，正确姿态校正系统根据孕期阶段，通过采集孕妇的身体姿态，与正确姿态进行比对，并以图像、文字或\和声音的形式并通知孕妇如何校正至正确的姿态，以此促进胎儿入盆和发育。姿态正确就通知“姿态正确”，姿态不正确就告诉孕妇那里不正确，如：腰要挺直，肩膀往上抬等。正确姿态校正系统能够显示孕妇总体的姿势是否正确。姿态实时监测系统以校正后的正确姿态为标准，对不正确的姿态提供提示和报警。姿态实时监测系统则能让孕妇可以在日常的生活动作中，注意自己的姿态是否正确。

更进一步的方案是：

姿态获取系统获取的孕妇整体的姿态信息，姿态特征分析校正系统对姿态获取系统获取的孕妇的姿态信息进行特征提取，将提取的特征与存储在数据库系统中孕期各阶段的正确姿态的模型或特征进行对比，实现对孕妇身体姿态的校正。数据库系统中的正确姿态包括但是不限于孕早期、孕中期和孕晚期的站立、坐和躺等姿态的图片或者其他信息，以获取的姿态信息是图像为例，当通过图像的方法获得身体的轮廓后，然后进行图片的特征提取，可以使用本领域技术人员熟知的方法进行特征提取，再将提取的特征与数据库中的正确姿态的模型进行比对，根据对比结果，告诉孕妇正确的姿态是怎么样。孕妇基本信息包括但不限于年龄、身高、体重、怀孕时间等。

当获取的姿态信息的特征与存储的正确姿态模型或特征相比，小于预设误差时，认为孕妇姿态正确，则进行正确姿态确认。对于预设误差的具体值，本领域技术人员可按照实际情况进行调整。

当获取的姿态信息的特征与存储的正确姿态模型相比，大于预设误差时，则认为孕妇姿态不正确，姿态特征分析校正系统会提示进行姿态调整，直至调整后的姿态与正确姿态模型相比正确时，则进行正确姿态确认。对于预设误差的具体值，本领域技术人员可按照实际情况进行调整。

更进一步的方案是：

姿态获取系统包括摄像设备、照相设备或/和传感器设备，摄像设备通过录像获取孕妇姿态信息，照相设备通过图像获取孕妇姿态信息，传感器设备通过其获得的姿态参数或位置参数指标获得孕妇姿态信息。摄像或照相设备包括光学、超声、微波等成像设备。

正确姿态校正系统还可以包括反光贴，反光贴粘附在身体与模型相对应的部位。反光贴通过增强照相或摄像时的反光效果，提高正确姿态校正系统对关键位置的姿态特征判断的准确性。

更进一步的方案是：

所述整体姿态监测系统，包括设置在孕妇身体多个局部的姿态监测点位上的姿态监测模块，姿态监测模块首先记忆正确姿态，当位于姿态监测点位的姿态监测模块不再位于正确姿态的情况下，进行报警提示。报警提示不限于声、光等现有报警方式。

其中，姿态监测点位包括孕妇的左胸前、颈部、脊椎和腿部。

所述子宫形状监测系统包括五个姿态监测模块，其中，四个姿态监测模块分别位于肚脐的正上方、正下方和左右两侧，另一个姿态监测模块位于后腰中心位置，五个姿态监测模块共同作用，可以获得子宫形状的即时数据。

其中，肚脐正上方的姿态监测模块比肚脐正下方的姿态监测模块距离肚脐近，较合适的距离是：肚脐正上方的姿态监测模块距离肚脐1-2cm，肚脐正下方的姿态监测模块距离肚脐8-9cm。因为肚脐下部在怀孕过程中，是变化最大的区域，因此设置的距离稍长，可以保证在孕妇的整个孕期阶段均能够适用，且测量更具有针对性，能够跟踪孕期的不同阶段，实现对整个孕期的测量。

另外，在肚脐左右两侧的姿态监测模块位于肚脐正下方4-5cm的高度上、且到肚脐的距离相同，均为10-14cm。两侧的距离比上下的距离要大，是因为随着孕期增加，孕妇腹围增长较快，因此预先设置较远的监测距离能够更好地反映子宫的形状变化情况。

而后腰中心位置，为与肚脐相对的背部中心位置。一般确定为与肚脐同一高度的背部腰椎位置。

同时，围绕肚脐的四个姿态监测模块，与后腰的姿态监测模块，共同组成一个完整的子宫形状监测系统。由于后腰的姿态监测模块位置相对固定，而围绕肚脐的四个姿态监测模块的位置随着孕妇姿态的不同而相应变化，从而可以通过五个姿态监测模块的共同作用，得到即时的子宫形状数据，并进而得到子宫宫内受力情况。

在本领域中，子宫形状直接影响子宫宫内受力情况，而子宫宫内受力情况，会对胎儿的正常发育产生较大的影响。由于子宫宫内受力会影响子宫内血液流动、给胎儿造成压迫等，影响胎儿的正常生长发育。因此正确姿态的保持对于胎儿的正常生长发育有重要的影响。

因此，在得到子宫形状数据之后，通过建立好的子宫形状数据和胎儿发育状况指标数据之间的数学模型，将实际子宫形状数据和正常子宫形状数据进行对比，如果超过正常子宫形状数据的预设范围时，提醒孕妇。

其中，子宫形状数据和胎儿发育状况指标数据之间的数学模型可以通过如下方法建立：

一般而言，胎儿发育状况指标包括：胎儿脐动脉、胎儿肾动脉、子宫动脉、大脑中动脉、胎心率等。这些指标数据目前均有成熟的测试方法可以测试得到。通过预先测试在不同的孕期、不同的子宫形状下相应的胎儿发育状况指标数据，建立子宫形状和胎儿发育状况数据的相关性数学模型，并录入标准的胎儿发育状况指标数据信息。

在通过子宫形状监测系统获得子宫形状数据时，系统利用子宫形状数据和胎儿发育状况指标数据之间的数学模型可以计算得到相应的胎儿发育状况指标数据，并和标准的胎儿发育状况指标数据信息比较，如果超出标准的胎儿发育状况数据信息范围，则提醒孕妇保持正确姿势。

结合常规的照片对比和姿势对比，重点加入子宫形状监测系统，能够更加科学地对孕妇的姿势进行指导和纠正，更加科学合理。

另外，姿态监测模块包括微型计算控制单元、惯性传感器、位置传感器、存储单元和通信模块，惯性传感器用于感知三维姿态信息，位置传感器用于获取各姿态监测模块彼此之间的相对位置，存储单元用于储存三维姿态信息和相对位置信息，微型计算控制单元用于对三维姿态信息和相对位置信息进行计算、分析和比对。通信模块实现与外部设备的相互通信，外部设备包括但不限于手机、其他姿态监测模块等。

惯性传感器获取并记忆经过校正后的安放位置的正确姿态信息，当惯性传感器监测到的身体实时姿态中的矢状面、冠状面和水平面与初始信息的对应面之间产生旋转角度后，如果旋转角度大于阈值或旋转角度大于某阈值且持续一定时间，则进行报警提示。不同位置的姿态监测模块存储的是各自安放位置的姿态信息。如位于肩部的监测模块仅存储肩部的倾角和旋转角度，及其正确范围。本领域技术人员可以对每个部位的旋转角度的差异和持续时间进行设定，差异的大小则可根据动作规范要求等，进行设定。惯性传感器获取的三维姿态信息包括绕固定在惯性传感器上的直角坐标系的X轴，Y轴和Z轴的旋转角度。通过惯性传感器，可以获得孕妇全身的正确姿态信息。

惯性传感器包括三维加速度计、三维陀螺仪和三维地磁计。

整体姿态监测系统中的各个姿态监测模块可工作在独立模式，在独立模式下的各个姿态监测模块，独立地根据自身的实时姿态和正确姿态进行提醒和警示。

如：孕妇早晨起床，穿好衣服后，站在正确姿态校正系统的摄像头前。校正系统通过语音或文字的方式告诉孕妇的站姿有什么不妥的地方，如：腰要挺直，肩要上抬。孕妇根据校正系统的提示，调整身体的姿态。当姿态调整好了，孕妇会将姿态监测模块粘贴在身体的关键部位，如左胸前、颈部、脊椎和腿部。姿态监测模块会记忆下粘贴初始时的倾角等姿态信息。然后，孕妇出门进行日常的生活和工作，当身体姿态不正确的时候，姿态监测模块会给出提示。如：孕妇在地铁上，较长的一段时间保持弯腰含胸的姿态，姿态监测模块会通过声音或灯光的方式提示孕妇保持正确的姿态。

同时，整体姿态监测系统中的各个姿态监测模块可工作在联合模式，联合模式下的各个姿态监测模块通过网络相互通讯，并融合各个姿态监测模块的姿态信息，形成身体整体姿态，并进行相应的报警提示。

联合模式的姿态融合是指将相连的各个姿态监测模块的姿态信息相互关联，形成身体的整体姿态，可将身体整体姿态视为一个多连杆组合，实时监测到的整体姿态与校正后的正确整体姿态存在一定的差异时，则进行报警提示。任意一个姿态监测模块都可以进行姿态融合功能的计算和分析。本领域技术人员可以对人体多连杆的旋转角度的阈值进行设定，阈值的大小则可根据动作规范要求等，进行设定。

姿态融合说明：将人体视为一个多连杆的组合，如图5所示，通过姿态监测模块，监测到关键连杆的倾角，就能组合成身体的整体形状，如：通过姿态监测模块测量到大腿和小腿的倾角θ₁和θ₂，通过公式α＝π-(θ₂-θ₁)，就能够获得膝关节的角度α。

本申请的孕妇姿态校正与监测系统并不是完全分开的两个系统，而是相互配合的。正确姿态校正系统预先对孕妇的姿态进行校正，让孕妇能够预先获得正确姿态。而姿态实时监测系统就是在正确姿态校正系统的基础上，能够从孕妇整个身体姿态和子宫形态两个方面，随时进行监测，从而保证孕妇在日常生活中长期保持正确姿态。两者相辅相成，共同作用，发挥出对孕妇和胎儿独特的保护能力。

本发明的优点在于：

1、本系统根据孕期阶段，通知孕妇正确的姿态是什么样的。并且能对不正确的姿态提供提示和报警，有利于胎儿发育，促进妊娠晚期胎儿入盆，并减轻孕妇重力负荷变化对脊椎和盆骨的压迫。

2、正确姿态校正系统能够根据孕期阶段，使用摄像或照相装置捕获孕妇整体的站、坐、卧等姿态，通过与正确姿态的比对，用图像、声音、文字等方式，告诉孕妇正确的整体姿态是什么样的。

3、姿态实时监测系统实时跟踪整体姿态和子宫形状，对不正确的姿态提供提示和报警。以此促进胎儿入盆和发育，并减轻孕妇重力负荷变化对脊椎和盆骨的压迫。

附图说明

图1为本系统整体结构示意图。

图2为正确姿态校正系统工作流程示意图。

图3为姿态实时监测系统的各个姿态监测模块独立工作示意图。

图4为姿态实时监测系统的各个姿态监测模块联合工作示意图。

图5为人体多连杆模型及身体整体姿态解算示意。

具体实施方式

实施例1

一种孕妇姿态校正与监测系统，其包括正确姿态校正系统和姿态实时监测系统，正确姿态校正系统根据孕期阶段，通过采集孕妇的身体姿态，与正确姿态进行比对，并以图像、文字或\和声音的形式通知孕妇如何校正至正确的姿态；以此促进胎儿入盆和发育。姿态正确就通知“姿态正确”，姿态不正确就告诉孕妇那里不正确，如：腰要挺直，肩膀往上抬等。正确姿态校正系统能够显示孕妇总体的姿势是否正确。姿态实时监测系统实时监测孕妇姿态，对不正确的姿态提供提示和报警。姿态实时监测系统则能让孕妇则可以在日常的生活动作中，注意自己的姿态是否正确。本系统根据孕期阶段，通知孕妇正确的姿态是什么样的。并且能对不正确的姿态提供提示和报警，尤其是可以针对子宫形状的变化进行报警，有利于胎儿发育，促进妊娠晚期胎儿入盆，并减轻孕妇重力负荷变化对脊椎和盆骨的压迫。

实施例2

如图1所示，一种孕妇姿态校正与监测系统包括正确姿态校正系统和姿态实时监测系统，正确姿态校正系统根据孕期阶段，通过采集孕妇的身体姿态，与正确姿态进行比对，并以图像、文字或\和声音的形式并通知孕妇如何校正至正确的姿态；以此促进胎儿入盆和发育。姿态正确就通知“姿态正确”，姿态不正确就告诉孕妇那里不正确，如：腰要挺直，肩膀往上抬等。正确姿态校正系统能够显示孕妇总体的姿势是否正确。姿态实时监测系统以校正后的正确姿态为标准，对不正确的姿态提供提示和报警。姿态实时监测系统则能让孕妇可以在日常的生活动作中，注意自己的姿态是否正确。

正确姿态校正系统包括姿态获取系统、姿态特征分析校正系统和数据库系统，姿态获取系统捕获孕妇的姿态，数据库系统存放孕妇的基本信息和各阶段正确姿态的特征，姿态特征分析校正系统分别与姿态获取系统和数据库系统信号连通。

如图2所示，姿态获取系统获取的孕妇身体的姿态信息，即姿态捕获，可以采用身体图像捕获等方式，姿态特征分析校正系统对姿态获取系统获取的孕妇的姿态信息进行特征提取，将提取的特征与存储在数据库系统中孕期各阶段的正确姿态的模型比较，实现对孕妇身体姿态正确性的判断和校正方法的提示说明，实现姿态矫正。数据库系统中的正确姿态包括但是不限于孕早期、孕中期和孕晚期的站立、坐和躺等正确姿态的图片或者其他信息，以获取的姿态信息是图像为例，当通过图像的方法获得身体的轮廓后，然后进行图片的特征提取，可以使用本领域技术人员熟知的方法进行特征提取，再将提取的特征与数据库中的正确姿态的模型进行比对，根据对比结果，告诉孕妇正确的姿态是怎么样。孕妇基本信息包括但不限于年龄、身高、体重、怀孕时间等。

当获取的姿态信息的特征与存储的正确姿态模型相比，小于预设误差时，认为孕妇姿态正确，则进行正确姿态确认。对于预设误差的具体值，本领域技术人员可按照实际情况进行调整。

当获取的姿态信息的特征与存储的正确姿态模型相比，大于预设误差时，则认为孕妇姿态不正确，姿态特征分析校正系统会提示进行姿态调整，直至调整后的姿态与正确姿态模型相比正确时，则进行正确姿态确认。对于预设误差的具体值，本领域技术人员可按照实际情况进行调整。

姿态获取系统包括摄像设备、照相设备或/和传感器设备，摄像设备通过录像获取孕妇姿态信息，照相设备通过图像获取孕妇姿态信息，传感器设备通过其获得的生理参数或位置参数指标获得孕妇姿态信息。摄像或照相设备包括光学、超声、微波等成像设备。

正确姿态校正系统还可包括反光贴，反光贴粘附在身体与模型相对应的部位。反光贴通过增强照相或摄像时的反光效果，提高正确姿态校正系统对关键位置的姿态特征判断的准确性。

姿态实时监测系统包括整体姿态监测系统、子宫形状监测系统，整体姿态监测系统用于对孕妇整体姿态的监测，子宫形状监测系统用于对子宫形状的监测。

整体姿态监测系统，包括设置在孕妇的左胸前、颈部、脊椎和腿部的姿态监测模块，姿态监测模块首先记忆正确姿态，当位于姿态监测点位的姿态监测模块不再位于正确姿态的情况下，进行报警提示。报警提示不限于声、光等现有报警方式。

子宫形状监测系统包括五个姿态监测模块，其中，四个姿态监测模块分别位于肚脐的正上方、正下方和左右两侧，另一个姿态监测模块位于后腰中心位置，五个姿态监测模块共同作用，可以获得子宫形状的即时数据。

其中，肚脐正上方的姿态监测模块比肚脐正下方的姿态监测模块距离肚脐近，较合适的距离是：肚脐正上方的姿态监测模块距离肚脐1-2cm，肚脐正下方的姿态监测模块距离肚脐8-9cm。因为肚脐下部在怀孕过程中，是变化最大的区域，因此设置的距离稍长，可以保证在孕妇的整个孕期阶段均能够适用，且测量更具有针对性，能够跟踪孕期的不同阶段，实现对整个孕期的测量。

另外，在肚脐左右两侧的姿态监测模块位于肚脐正下方4-5cm的高度上、且到肚脐的距离相同，均为10-14cm。两侧的距离比上下的距离要大，是因为随着孕期增加，孕妇腹围增长较快，因此预先设置较远的监测距离能够更好地反映子宫的形状变化情况。

同时，围绕肚脐的四个姿态监测模块，与后腰的姿态监测模块，共同组成一个完整的子宫形状监测系统。由于后腰的姿态监测模块位置相对固定，而围绕肚脐的四个姿态监测模块的位置随着孕妇姿态的不同而相应变化，从而可以通过五个姿态监测模块的共同作用，得到即时的子宫形状数据，并进而得到子宫宫内受力情况。

在本领域中，子宫形状直接影响子宫宫内受力情况，而子宫宫内受力情况，会对胎儿的正常发育产生较大的影响。由于子宫宫内受力会影响子宫内血液流动、给胎儿造成压迫等，影响胎儿的正常生长发育。因此正确姿态的保持对于胎儿的正常生长发育有重要的影响。

因此，在得到子宫形状数据之后，通过建立好的子宫形状数据和胎儿发育状况指标数据之间的数学模型，将实际子宫形状数据和正常子宫形状数据进行对比，如果超过正常子宫形状数据的预设范围时，提醒孕妇。

其中，子宫形状数据和胎儿发育状况指标数据之间的数学模型可以通过如下方法建立：

一般而言，胎儿发育状况指标包括：胎儿脐动脉、胎儿肾动脉、子宫动脉、大脑中动脉、胎心率等。这些指标数据目前均有成熟的测试方法可以测试得到。通过预先测试在不同的孕期、不同的子宫形状下相应的胎儿发育状况指标数据，建立子宫形状和胎儿发育状况数据的相关性数学模型，并录入标准的胎儿发育状况指标数据信息。

在通过子宫形状监测系统获得子宫形状数据时，系统利用子宫形状数据和胎儿发育状况指标数据之间的数学模型可以计算得到相应的胎儿发育状况指标数据，并和标准的胎儿发育状况指标数据信息比较，如果超出标准的胎儿发育状况数据信息范围，则提醒孕妇保持正确姿势。

结合常规的照片对比和姿势对比，重点加入子宫形状监测系统，能够更加科学地对孕妇的姿势进行指导和纠正，更加科学合理。

另外，姿态监测模块包括微型计算控制单元、惯性传感器、位置传感器、存储单元和通信模块，惯性传感器用于感知三维姿态信息，位置传感器用于获取各姿态监测模块彼此之间的相对位置，存储单元用于储存三维姿态信息和相对位置信息，以及三维姿态信息和相对位置信息的历史信息，微型计算控制单元用于对三维姿态信息和相对位置信息进行计算、分析和比对。通信模块实现与外部设备的相互通信，外部设备包括但不限于手机、其他姿态监测模块等。

正确姿态校正系统校正身体姿态后，惯性传感器获取初始正确的姿态信息。当惯性传感器监测到的身体实时姿态中的矢状面、冠状面和水平面与初始信息的对应面之间产生旋转角度后，如果旋转角度大于阈值或旋转角度大于某阈值且持续一定时间，则进行报警提示。不同位置的姿态监测模块存储的是不同位置的姿态信息。如位于肩部的监测模块仅存储肩部的倾角和旋转角度的正确范围。本领域技术人员可以对每个部位的旋转角度的阈值进行设定，阈值的大小则可根据动作规范要求等，进行设定。矢状面、冠状面和水平面三个面旋转角可以视同为围绕X轴，Y轴和Z轴的旋转角度。

姿态监测点位不限于孕妇的左/右胸前、腰部、腹部和脊椎。

惯性传感器包括三维加速度计、三维陀螺仪和三维地磁计。

如图3所示，姿态实时监测系统中的各个姿态监测模块工作在独立模式。在独立模式下，各个姿态监测模块，独立地根据自身的实时姿态和正确姿态，进行提醒和警示。

如：孕妇早晨起床，穿好衣服后，站在正确姿态校正系统的摄像头前。校正系统通过语音或文字的方式告诉孕妇的站姿有什么不妥的地方，如：腰要挺直，肩要上抬。孕妇根据校正系统的提示，调整身体的姿态。当姿态调整好了，孕妇会将姿态监测模块粘贴在身体的关键部位，如左前胸和腰部。姿态监测模块会记忆下粘贴初始时的倾角等姿态信息。然后，孕妇出门进行日常的生活和工作，当身体姿态不正确的时候，姿态监测模块会给出提示。如：孕妇在地铁上，较长的一段时间保持弯腰含胸的姿态，姿态监测模块会通过声音或灯光的方式提示孕妇保持正确的姿态。

如图4所示，整体姿态监测系统的各个姿态监测模块可以工作在联合模式，联合模式下的各个姿态监测模块通过网络通讯融合各个姿态监测模块的姿态信息，形成身体整体姿态，进行报警提示。

联合模式的姿态融合是指将相连的各个姿态监测模块的姿态信息相互关联，将得整个人体视为一个多连杆的组合，任意一个姿态监测模块首先将多连杆组合的初始信息储存在对应的存储单元中，然后各个姿态监测模块通过网络通讯获得其他模块的姿态信息，每个姿态监测模块的姿态信息反应了身体某个部位的姿态，身体多个部位的姿态信息能形成身体整体姿态；当实时监测的身体整体姿态与正确的身体整体姿态存在的差异大于某阈值时，则进行报警提示；任意一个姿态监测模块都具有获取其他模块姿态数据和发送自身姿态数据的能力，并具有利用身体多个部位的姿态信息能形成身体整体姿态的计算处理能力。

本领域技术人员可以对人体多连杆的旋转角度的旋转角带下和出现的时间进行设定，旋转角的大小、时间的长短以及阈值则可根据动作规范要求等，进行设定。

姿态融合说明：将人体视为一个多连杆的组合，如图5所示，通过姿态监测模块，监测到关键连杆的倾角，就能组合成身体的整体形状，如：通过姿态监测模块测量到大腿和小腿的倾角θ₁和θ₂，通过公式α＝π-(θ₂-θ₁)，就能够获得膝关节的角度α。

本系统根据孕期阶段，通知孕妇正确的姿态是什么样的。并且能对不正确的姿态提供提示和报警，有利于胎儿发育，促进妊娠晚期胎儿入盆，并减轻孕妇重力负荷变化对脊椎和盆骨的压迫。正确姿态校正系统能够根据孕期阶段，使用摄像或照相装置捕获孕妇整体的站、坐、卧等姿态，通过与正确姿态的比对，用图像、声音、文字等方式，告诉孕妇正确的整体姿态是什么样的。姿态实时监测系统实时跟踪局部姿态，对不正确的局部姿态提供提示和报警。以此促进胎儿入盆和发育，并减轻孕妇重力负荷变化对脊椎和盆骨的压迫。

实施例3

本系统中的正确姿态校正系统可以作为一个独立的系统存在，正确姿态校正系统包括姿态获取系统、姿态特征分析校正系统和数据库系统，姿态获取系统捕获孕妇的姿态，数据库系统存放孕妇的基本信息和各阶段正确姿态的特征，姿态特征分析校正系统分别与姿态获取系统和数据库系统信号连通。

如图2所示，姿态获取系统获取的孕妇整体的姿态信息，即姿态捕获，可以采用身体图像捕获等方式，姿态特征分析校正系统对姿态获取系统获取的孕妇的姿态信息进行特征提取，将提取的特征与存储在数据库系统中孕期各阶段的正确姿态的进行特征或模型比较，实现对孕妇身体姿态校正。数据库系统中的正确姿态包括但是不限于孕早期、孕中期和孕晚期的站立、坐和躺等姿态的图片或者其他信息，以获取的姿态信息是图像为例，当通过图像的方法获得身体的轮廓后，然后进行图片的特征提取，可以使用本领域技术人员熟知的方法进行特征提取，再将提取的特征与数据库中的正确姿态的模型进行比对，根据对比结果，告诉孕妇正确的姿态是怎么样。孕妇基本信息包括但不限于年龄、身高、体重、怀孕时间等。

当获取的姿态信息的特征与存储的正确姿态模型或特征相比，小于预设误差时，认为孕妇姿态正确，则进行正确姿态确认。对于预设误差的具体值，本领域技术人员可按照实际情况进行调整。

当获取的姿态信息的特征与存储的正确姿态模型相比，大于预设误差时，则认为孕妇姿态不正确，姿态特征分析校正系统会提示进行姿态调整，直至调整后的姿态与正确姿态模型相比正确时，则进行正确姿态确认。对于预设误差的具体值，本领域技术人员可按照实际情况进行调整。

正确姿态校正系统可工作在校正模式或监测模式。

所谓校正模式就是正确姿态校正系统和姿态实时监测系统共同工作，正确姿态校正系统主要起到姿态校正的功能；所谓监测模式就是正确姿态校正系统独自工作，不仅能进行校正，还能实时监测。

姿态获取系统包括摄像设备、照相设备或/和传感器设备，摄像设备通过录像获取孕妇姿态信息，照相设备通过图像获取孕妇姿态信息，传感器设备通过其获得的生理参数或位置参数指标获得孕妇姿态信息。摄像或照相设备包括光学、超声、微波等成像设备。

正确姿态校正系统还可包括反光贴，反光贴粘附在身体与模型相对应的部位。反光贴通过增强照相或摄像时的反光效果，提高正确姿态校正系统对关键位置的姿态特征判断的准确性。

正确姿态校正系统能够根据孕期阶段，使用摄像或照相装置捕获孕妇整体的站、坐、卧等姿态，通过与正确姿态的比对，用图像、声音、文字等方式，告诉孕妇正确的整体姿态是什么样的。

实施例4

本系统中的姿态实时监测系统可以作为独立的系统存在，所述姿态实时监测系统包括整体姿态监测系统、子宫形状监测系统，整体姿态监测系统用于对孕妇整体姿态的监测，子宫形状监测系统用于对子宫形状的监测。报警提示不限于声、光等现有报警方式。正确姿态的位置确定可以自行对照标准姿势后为准。

所述整体姿态监测系统，包括设置在孕妇身体多个局部的姿态监测点位上的姿态监测模块，姿态监测模块首先记忆正确姿态，当位于姿态监测点位的姿态监测模块不再位于正确姿态的情况下，进行报警提示。报警提示不限于声、光等现有报警方式。

其中，姿态监测点位包括孕妇的左胸前、颈部、脊椎和腿部。

所述子宫形状监测系统包括五个姿态监测模块，其中，四个姿态监测模块分别位于肚脐的正上方、正下方和左右两侧，另一个姿态监测模块位于后腰中心位置，五个姿态监测模块共同作用，可以获得子宫形状的即时数据。

其中，肚脐正上方的姿态监测模块比肚脐正下方的姿态监测模块距离肚脐近，较合适的距离是：肚脐正上方的姿态监测模块距离肚脐1-2cm，肚脐正下方的姿态监测模块距离肚脐8-9cm。因为肚脐下部在怀孕过程中，是变化最大的区域，因此设置的距离稍长，可以保证在孕妇的整个孕期阶段均能够适用，且测量更具有针对性，能够跟踪孕期的不同阶段，实现对整个孕期的测量。

另外，在肚脐左右两侧的姿态监测模块位于肚脐正下方4-5cm的高度上、且到肚脐的距离相同，均为10-14cm。两侧的距离比上下的距离要大，是因为随着孕期增加，孕妇腹围增长较快，因此预先设置较远的监测距离能够更好地反映子宫的形状变化情况。

同时，围绕肚脐的四个姿态监测模块，与后腰的姿态监测模块，共同组成一个完整的子宫形状监测系统。由于后腰的姿态监测模块位置相对固定，而围绕肚脐的四个姿态监测模块的位置随着孕妇姿态的不同而相应变化，从而可以通过五个姿态监测模块的共同作用，得到即时的子宫形状数据，并进而得到子宫宫内受力情况。

在本领域中，子宫形状直接影响子宫宫内受力情况，而子宫宫内受力情况，会对胎儿的正常发育产生较大的影响。由于子宫宫内受力会影响子宫内血液流动、给胎儿造成压迫等，影响胎儿的正常生长发育。因此正确姿态的保持对于胎儿的正常生长发育有重要的影响。

因此，在得到子宫形状数据之后，通过建立好的子宫形状数据和胎儿发育状况指标数据之间的数学模型，将实际子宫形状数据和正常子宫形状数据进行对比，如果超过正常子宫形状数据的预设范围时，提醒孕妇。

其中，子宫形状数据和胎儿发育状况指标数据之间的数学模型可以通过如下方法建立：

一般而言，胎儿发育状况指标包括：胎儿脐动脉、胎儿肾动脉、子宫动脉、大脑中动脉、胎心率等。这些指标数据目前均有成熟的测试方法可以测试得到。通过预先测试在不同的孕期、不同的子宫形状下相应的胎儿发育状况指标数据，建立子宫形状和胎儿发育状况数据的相关性数学模型，并录入标准的胎儿发育状况指标数据信息。

在通过子宫形状监测系统获得子宫形状数据时，系统利用子宫形状数据和胎儿发育状况指标数据之间的数学模型可以计算得到相应的胎儿发育状况指标数据，并和标准的胎儿发育状况指标数据信息比较，如果超出标准的胎儿发育状况数据信息范围，则提醒孕妇保持正确姿势。

结合常规的照片对比和姿势对比，重点加入子宫形状监测系统，能够更加科学地对孕妇的姿势进行指导和纠正，更加科学合理。

另外，姿态监测模块包括微型计算控制单元、惯性传感器、位置传感器、存储单元和通信模块，惯性传感器用于感知三维姿态信息，位置传感器用于获取各姿态监测模块彼此之间的相对位置，存储单元用于储存三维姿态信息和相对位置信息，微型计算控制单元用于对三维姿态信息和相对位置信息进行计算、分析和比对。通信模块实现与外部设备的相互通信，外部设备包括但不限于手机、其他姿态监测模块等。

惯性传感器获取并记忆经过校正后的安放位置的正确姿态信息，当惯性传感器监测到的身体实时姿态中的矢状面、冠状面和水平面与初始信息的对应面之间产生旋转角度后，如果旋转角度大于阈值或旋转角度大于某阈值且持续一定时间，则进行报警提示。不同位置的姿态监测模块存储的是各自安放位置的姿态信息。如位于肩部的监测模块仅存储肩部的倾角和旋转角度，及其正确范围。本领域技术人员可以对每个部位的旋转角度的差异和持续时间进行设定，差异的大小则可根据动作规范要求等，进行设定。惯性传感器获取的三维姿态信息包括绕固定在惯性传感器上的直角坐标系的X轴，Y轴和Z轴的旋转角度。通过惯性传感器，可以获得孕妇全身的正确姿态信息。

惯性传感器包括三维加速度计、三维陀螺仪和三维地磁计。

整体姿态监测系统中的各个姿态监测模块可工作在独立模式，在独立模式下的各个姿态监测模块，独立地根据自身的实时姿态和正确姿态进行提醒和警示。

如：孕妇早晨起床，穿好衣服后，站在正确姿态校正系统的摄像头前。校正系统通过语音或文字的方式告诉孕妇的站姿有什么不妥的地方，如：腰要挺直，肩要上抬。孕妇根据校正系统的提示，调整身体的姿态。当姿态调整好了，孕妇会将姿态监测模块粘贴在身体的关键部位，如左胸前、颈部、脊椎和腿部。姿态监测模块会记忆下粘贴初始时的倾角等姿态信息。然后，孕妇出门进行日常的生活和工作，当身体姿态不正确的时候，姿态监测模块会给出提示。如：孕妇在地铁上，较长的一段时间保持弯腰含胸的姿态，姿态监测模块会通过声音或灯光的方式提示孕妇保持正确的姿态。

同时，整体姿态监测系统中的各个姿态监测模块可工作在联合模式，联合模式下的各个姿态监测模块通过网络相互通讯，并融合各个姿态监测模块的姿态信息，形成身体整体姿态，并进行相应的报警提示。

联合模式的姿态融合是指将相连的各个姿态监测模块的姿态信息相互关联，形成身体的整体姿态，可将身体整体姿态视为一个多连杆组合，实时监测到的整体姿态与校正后的正确整体姿态存在一定的差异时，则进行报警提示。任意一个姿态监测模块都可以进行姿态融合功能的计算和分析。本领域技术人员可以对人体多连杆的旋转角度的阈值进行设定，阈值的大小则可根据动作规范要求等，进行设定。

姿态融合说明：将人体视为一个多连杆的组合，如图5所示，通过姿态监测模块，监测到关键连杆的倾角，就能组合成身体的整体形状，如：通过姿态监测模块测量到大腿和小腿的倾角θ₁和θ₂，通过公式α＝π-(θ₂-θ₁)，就能够获得膝关节的角度α。

本申请的而姿态实时监测系统能够从孕妇整个身体姿态和子宫形态两个方面，随时进行监测，从而保证孕妇在日常生活中长期保持正确姿态。姿态实时监测系统通过实时跟踪局部姿态，对不正确的局部姿态提供提示和报警。有利于胎儿发育，促进妊娠晚期胎儿入盆，并减轻孕妇重力负荷变化对脊椎和盆骨的压迫。

需要说明的是，报警和提示的方式并没有体现在本申请的附图中。对于本领域技术人员而言，报警和提示的具体方式是可以采用多种不同的方式，也是可以常规选择的。而报警和提示设备可以融合到本申请的正确姿态校正系统和姿态实时监测系统内，其具体的方式也是本领域常规的，此处不再赘述。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (10)

1.一种孕妇姿态校正与监测系统，其特征在于：包括正确姿态校正系统和姿态实时监测系统；

正确姿态校正系统包括姿态获取系统、姿态特征分析校正系统和数据库系统，姿态获取系统捕获孕妇的姿态，数据库系统存放孕妇的基本信息和各阶段正确姿态的特征，姿态特征分析校正系统分别与姿态获取系统和数据库系统信号连通；

姿态实时监测系统包括整体姿态监测系统、子宫形状监测系统，整体姿态监测系统用于对孕妇整体姿态的监测，子宫形状监测系统用于对子宫形状的监测；

所述整体姿态监测系统，包括设置在孕妇身体多个局部的姿态监测点位上的姿态监测模块，姿态监测模块首先记忆正确姿态，当位于姿态监测点位的姿态监测模块不再位于正确姿态的情况下，进行报警提示；

所述子宫形状监测系统包括五个姿态监测模块，其中，四个姿态监测模块分别位于肚脐的正上方、正下方和左右两侧，另一个姿态监测模块位于后腰中心位置，五个姿态监测模块共同作用，获得子宫形状的数据；

正确姿态校正系统预先对孕妇的姿态进行校正，让孕妇能够预先获得正确姿态；姿态实时监测系统就是在正确姿态校正系统的基础上，从孕妇整个身体姿态和子宫形态两个方面，随时进行监测。

2.根据权利要求1所述孕妇姿态校正与监测系统，其特征在于：

所述姿态监测点位包括孕妇的左胸前、颈部、脊椎和腿部。

3.根据权利要求2所述孕妇姿态校正与监测系统，其特征在于：

肚脐正上方的姿态监测模块比肚脐正下方的姿态监测模块距离肚脐近，肚脐正上方的姿态监测模块距离肚脐1-2cm，肚脐正下方的姿态监测模块距离肚脐8-9cm；

在肚脐左右两侧的姿态监测模块位于肚脐正下方4-5cm的高度上、且到肚脐的距离相同，均为10-14cm。

4.根据权利要求3所述孕妇姿态校正与监测系统，其特征在于：

在通过子宫形状监测系统获得子宫形状数据时，系统利用子宫形状数据和胎儿发育状况指标数据之间的数学模型可以计算得到相应的胎儿发育状况指标数据，并和标准的胎儿发育状况指标数据信息比较，如果超出标准的胎儿发育状况数据信息范围，则提醒孕妇保持正确姿势；

其中，子宫形状数据和胎儿发育状况指标数据之间的数学模型通过如下方法建立：

预先测试在不同的孕期、不同的子宫形状下相应的胎儿发育状况指标数据，建立子宫形状和胎儿发育状况数据的相关性数学模型，并录入标准的胎儿发育状况指标数据信息；

所述胎儿发育状况指标包括：胎儿脐动脉、胎儿肾动脉、子宫动脉、大脑中动脉、胎心率。

5.根据权利要求4所述孕妇姿态校正与监测系统，其特征在于：

所述姿态监测模块包括微型计算控制单元、惯性传感器、位置传感器、存储单元和通信模块，惯性传感器用于感知三维姿态信息，位置传感器用于获取各姿态监测模块彼此之间的相对位置，存储单元用于储存三维姿态信息和相对位置信息，微型计算控制单元用于对三维姿态信息和相对位置信息进行计算、分析和比对；通信模块实现与外部设备的相互通信。

6.根据权利要求5所述孕妇姿态校正与监测系统，其特征在于：

惯性传感器获取初始姿态信息，当惯性传感器监测到的身体实时姿态中的矢状面、冠状面和水平面与初始信息的对应面之间产生旋转角度后，如果旋转角度大于阈值或旋转角度大于某阈值且持续一定时间，则进行报警提示。

7.根据权利要求1所述孕妇姿态校正与监测系统，其特征在于：

姿态获取系统获取的孕妇整体的姿态信息，姿态特征分析校正系统对姿态获取系统获取的孕妇的姿态信息进行分析和判断。

8.根据权利要求7所述的孕妇姿态校正与监测系统，其特征在于：

当获取的姿态信息的特征与存储的正确姿态模型或特征相比，小于预设误差时，认为孕妇姿态正确，则进行正确姿态确认；当获取的姿态信息的特征与存储的正确姿态模型相比，大于预设误差时，则认为孕妇姿态不正确，姿态特征分析校正系统会提示进行姿态调整，直至调整后的姿态与正确姿态模型相比正确时，则进行正确姿态确认。

9.根据权利要求8所述的孕妇姿态校正与监测系统，其特征在于：

姿态获取系统包括摄像设备、照相设备或/和传感器设备，摄像设备通过录像获取孕妇姿态信息，照相设备通过图像获取孕妇姿态信息，传感器设备通过其获得的姿态参数或位置参数指标获得孕妇姿态信息；摄像或照相设备包括光学、超声、微波成像设备。

10.根据权利要求9所述的孕妇姿态校正与监测系统，其特征在于：

正确姿态校正系统还包括反光贴，反光贴粘附在身体与模型相对应的部位。

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