CN111760159A - 一种智能健康助眠方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能健康助眠方法，用户在移动APP端进行睡眠需求设定，睡眠需求设定包括睡眠时间点、睡眠缓冲时长、是否需要音乐、是否控制窗帘、是否需要表情识别等设定。本地主控器会根据用户的睡眠需求设定并结合检测的本地环境数据和人脸表情识别数据对温度调节模块、灯光调节模块、电动窗帘单元、音乐播放单元等各个模块进行综合协调，实现助眠效果。

Description

一种智能健康助眠方法
技术领域
本发明属于智能控制及物联网技术领域，具体涉及一种智能健康助眠方法。
背景技术
在21世纪，社会高速发展，与之而来的是快节奏的生活步伐及高负荷的生活压力，当下很多人或工作或学习，常常感到焦虑，精神状态不佳，作息时间不规律，导致睡眠 时间混乱，进而让我们不得不关注健康问题。睡眠作为生命必须的过程，是机体复原、 整合和巩固记忆的重要环节，是健康不可缺少的组成部分。人们在紧张的学习、工作和 生活之后，通过睡眠消除疲劳、增强免疫力、促进生长发育。
因此我们所设计的系统着眼于随眠质量问题。而睡眠质量与诸多因素相关,如体内稳 定因素、激素、外界刺激等，但动物和人类研究结果己经显示环境温度对睡眠质量影响 显著：相比起23摄氏度和30摄氏度，室内环境为26摄氏度时，睡眠质量主观评价水平 最高。另外，已有研究表明，音乐对于人类的睡眠有一定的改善作用：通过PSQI量表从 主观报告上证实了节奏舒缓的音乐更能促进睡眠。同时，据调查，在我们眼睛的视网膜 上有一类光敏感细胞，感受到白光能引起大脑的强烈反应，这些反应会使我们表现出兴 奋状态，从而影响到睡眠质量，因此光照条件被列为本系统考虑因素之一。综上，本系 统通过温度调节、音乐播放环及控光调节进而达到改善睡眠质量的目的，并且添加了表 情识别功能，能够更加准确的针对使用者自身状态进行环境改变来提供舒适的睡眠环境。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能健康助眠方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种智能健康助眠方法，包括：
温度调节模块，用于根据本地主控器的控制指令执行温度调节；
灯光调节模块，用于根据本地主控器的控制指令执行灯光调节，具体来说，灯光调节包括色温和光强调节；
电动窗帘单元，用于根据本地主控器的控制指令执行窗帘开闭状态调节；
音乐播放单元，用于根据本地主控器的控制指令执行音乐播放功能，具体来说，包括歌曲种类、播放音量和播放启停控制；
温湿度传感器和光强传感器，用于感知所处环境的温湿度和光强度信号；
摄像头，用于采集环境中人的人脸图像；
表情识别模块，用于对摄像头采集的人脸图像进行表情识别处理，并将表情识别结 果发送给本地主控器；
本地主控器，位于本地，与温湿度传感器、光强传感器、表情识别模块连接，实现本地环境数据和人脸表情识别数据采集，并与温度调节模块、灯光调节模块、电动窗帘 单元、音乐播放单元等执行单元连接，实现控制指令输出；
组网模块，用于实现本地主控器与云服务器的互联组网，进行数据交互；
移动APP端，可以是手机或者平板APP，其作为人机交互终端，实现与本地主控器互联；
用户在移动APP端进行睡眠需求设定，睡眠需求设定包括睡眠时间点、睡眠缓冲时长、是否需要音乐、是否控制窗帘、是否需要表情识别等设定；本地主控器会根据睡眠 需求设定并结合本地环境数据和人脸表情识别数据对温度调节模块、灯光调节模块、电 动窗帘单元、音乐播放单元分别进行控制。
在上述技术方案中，如果用户选定了需要控制窗帘，当进入睡眠缓冲阶段后，本地主控器会检测电动窗帘单元的状态，如果窗帘处于打开状态，则本地主控器会控制电动 窗帘单元将窗帘关闭；同时本地主控器在缓冲时间内会控制灯光调节模块逐渐减弱灯光 的光强和色温直到为零；同时本地主控器会控制温度调节模块，使环境温度维持在合适 温度；同时如果用户选定了需要音乐，则本地主控器会控制音乐播放单元播放适宜的音 乐促使人放松促进睡眠，并逐渐调小播放音量；待达到睡眠时间点时，本地主控器控制 音乐播放单元关闭音乐。
在上述技术方案中，如果用户选定了需要表情识别，则摄像头采集室内目标用户的 人脸图像，通过表情识别模块对摄像头采集的人脸图像进行表情识别处理，并将表情识别结果发送给本地主控器，本地主控器将该表情识别结果作为控制灯光调节模块和音乐播放单元的控制条件，对灯光调节模块和音乐播放单元进行相应的控制，实现智能助眠 效果。
在上述技术方案中，表情识别模块的识别结果分为兴奋、正常、轻度疲劳、重度疲劳和已经进入睡眠等5类结果。
在上述技术方案中，如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为兴奋时，本地主 控器控制音乐单元以第一级音量播放舒缓类型音乐并控制灯光调节模块在第一级光强和 色温范围内以一定的时间速率逐渐减小；如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为 正常时，本地主控器控制音乐单元以第二级音量播放舒缓类型音乐并控制灯光调节模块 在第二级亮度和色温范围内以一定的时间速率逐渐减小；如果在睡眠缓冲阶段表情识别 模块识别结果为轻度疲劳时，本地主控器控制音乐单元以第三级音量播放舒缓类型音乐 并控制灯光调节模块在第三级亮度和色温范围内以一定的时间速率逐渐减小；如果在睡 眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为重度疲劳时，本地主控器控制音乐单元以第四级音 量播放舒缓类型音乐并控制灯光调节模块在第四级亮度和色温范围内以一定的时间速率 逐渐减小；如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为已经进入睡眠时，本地主控器控制音乐单元关闭音乐并控制灯光调节模块关闭灯光。
在上述技术方案中，如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块始终没有检测到用户已经进 入睡眠，则本地主控器按照移动APP端的睡眠需求设定的睡眠时间点控制音乐单元关闭音乐并控制灯光调节模块关闭灯光。
在上述技术方案中，所述第一级音量要在一个较大的音量强度，快速对兴奋状态下 的人施加音乐影响，促使人降低兴奋度，变为平静的状态；所述第二级音量低于第一级音量，声强在60分贝左右；所述第三级音量低于第二级音量，声强在50分贝左右；所 述第四级音量低于第三级音量，声强在35分贝左右。
在上述技术方案中，第二级光强和色温范围要低于第一级光强和色温范围，第三级 光强和色温范围要低于第二级光强和色温范围，第四级光强和色温范围要低于第三级光 强和色温范围。
在上述技术方案中，本地主控器控是按照兴奋--正常--轻度疲劳--重度疲劳--已经进入 睡眠等表情识别结果单向执行控制的，可以跳跃执行但不能逆向执行。
在上述技术方案中，所述睡眠时间点，是指开始进入睡眠的时间；所述睡眠缓冲时长，是指距离所述睡眠时间点的时间长度。
本发明的优点和有益效果为：
本发明的智能健康助眠方法，通过控制光、温度以及音乐等室内物理环境来实现调 节人的作息时间，达到自然入睡，改善睡眠质量。
整个系统遵从个人安排，用户能够在移动APP端进行睡眠需求设定，睡眠需求设定包括睡眠时间点、睡眠缓冲时长、是否需要音乐、是否控制窗帘、是否需要表情识别 等设定。本地主控器会根据用户的睡眠需求设定并结合检测的本地环境数据和人脸表情 识别数据对温度调节模块、灯光调节模块、电动窗帘单元、音乐播放单元等各个模块进 行综合协调，实现助眠效果。
表情识别模块的识别结果分为兴奋、正常、轻度疲劳、重度疲劳和已经进入睡眠等5 类结果，当启用表情识别功能时，在睡眠缓冲阶段内本地主控器会根据表情识别结果进行对灯光调节模块色温、光强以及音乐播放单元的音量进行分级调控，从而更加准确的 针对用户自身状态进行环境改变来提供舒适的睡眠环境，获得更好的助眠效果。
附图说明
图1是本发明的智能健康助眠方法的架构图。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图 获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明 本发明的技术方案。
一种智能健康助眠方法，包括：
温度调节模块(例如空调)，用于根据本地主控器的控制指令执行温度调节；
灯光调节模块，用于根据本地主控器的控制指令执行灯光调节，具体来说，灯光调节包括色温和光强调节；
电动窗帘单元，用于根据本地主控器的控制指令执行窗帘开闭状态调节；
音乐播放单元，用于根据本地主控器的控制指令执行音乐播放功能，具体来说，包括歌曲种类、播放音量和播放启停控制；
温湿度传感器和光强传感器，用于感知所处环境的温湿度和光强度信号；
摄像头，用于采集环境中人的人脸图像；
表情识别模块，用于对摄像头采集的人脸图像进行表情识别处理，并将表情识别结 果发送给本地主控器；
本地主控器，位于本地，与温湿度传感器、光强传感器、表情识别模块连接，实现本地环境数据和人脸表情识别数据采集，并与温度调节模块、灯光调节模块、电动窗帘 单元、音乐播放单元等执行单元连接，实现控制指令输出；
组网模块，用于实现本地主控器与云服务器的互联组网，进行数据交互；
移动APP端，可以是手机或者平板APP，其作为人机交互终端，实现与本地主控器互联。
用户在移动APP端进行睡眠需求设定，睡眠需求设定包括睡眠时间点、睡眠缓冲时长、是否需要音乐、是否控制窗帘、是否需要表情识别等设定，所述睡眠时间点，是指 开始进入睡眠的时间，例如晚上11点；所述睡眠缓冲时长，是指距离所述睡眠时间点的 时间长度，例如1小时，即晚上10点开始进入睡眠缓冲阶段(睡眠缓冲阶段的起始时间 点等于睡眠时间点减去睡眠缓冲时长)。
本地主控器会根据睡眠需求设定并结合本地环境数据和人脸表情识别数据对温度调 节模块、灯光调节模块、电动窗帘单元、音乐播放单元分别进行控制。具体来讲如下：
如果用户选定了需要控制窗帘，当进入睡眠缓冲阶段后，本地主控器会检测电动窗 帘单元的状态，如果窗帘处于打开状态，则本地主控器会控制电动窗帘单元将窗帘关闭； 同时本地主控器在缓冲时间内会控制灯光调节模块逐渐减弱灯光的光强和色温直到为零 (模拟大自然的日落过程，有利于睡眠)；同时本地主控器会控制温度调节模块，使环境温度维持在26摄氏度左右；同时如果用户选定了需要音乐，则本地主控器会控制音 乐播放单元播放适宜的音乐促使人放松促进睡眠，并逐渐调小播放音量。待睡眠缓冲阶 段结束时(即达到睡眠时间点时)，本地主控器控制音乐播放单元关闭音乐。
如果用户选定了需要表情识别，则摄像头采集室内目标用户的人脸图像，通过表情 识别模块对摄像头采集的人脸图像进行表情识别处理，并将表情识别结果发送给本地主 控器，本地主控器将该表情识别结果作为控制灯光调节模块和音乐播放单元的控制条件， 对灯光调节模块和音乐播放单元进行相应的控制，实现智能助眠效果。
表情识别模块采用神经网络的方法或者概率模型的方法实现对人脸图像的表情识 别，表情识别模块的识别结果分为兴奋、正常、轻度疲劳、重度疲劳和已经进入睡眠等5类结果，如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为兴奋时，本地主控器控制音乐单 元以第一级音量播放舒缓类型音乐并控制灯光调节模块在第一级光强和色温范围内以一 定的时间速率逐渐减小；如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为正常时，本地主 控器控制音乐单元以第二级音量播放舒缓类型音乐并控制灯光调节模块在第二级亮度和 色温范围内以一定的时间速率逐渐减小；如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为 轻度疲劳时，本地主控器控制音乐单元以第三级音量播放舒缓类型音乐并控制灯光调节 模块在第三级亮度和色温范围内以一定的时间速率逐渐减小；如果在睡眠缓冲阶段表情 识别模块识别结果为重度疲劳时，本地主控器控制音乐单元以第四级音量播放舒缓类型 音乐并控制灯光调节模块在第四级亮度和色温范围内以一定的时间速率逐渐减小；如果 在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为已经进入睡眠时，本地主控器控制音乐单元关 闭音乐并控制灯光调节模块关闭灯光。进一步的说，如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块 始终没有检测到用户已经进入睡眠，则本地主控器按照移动APP端的睡眠需求设定的睡 眠时间点(例如晚上11点)控制音乐单元关闭音乐并控制灯光调节模块关闭灯光。
进一步的说，所述第一级音量要在一个较大的音量强度，这是因为音量大时的音乐 要比音量小时的音乐更有感觉，所以要在一个较大的音量下播放舒缓类型的音乐，快速对兴奋状态下的人施加音乐影响，促使人降低兴奋度，变为平静的状态。当然，并不是 音量越大越好，音量过大的话，也不利于人转变为平静状态，所以第一级音量要在一个 合适的范围，例如音乐播放单元声强在75分贝左右。所述第二级音量低于第一级音量， 声强在60分贝左右。所述第三级音量低于第二级音量，声强在50分贝左右。所述第四 级音量低于第三级音量，声强在35分贝左右。
进一步的说，第二级光强和色温范围要低于第一级光强和色温范围，第三级光强和 色温范围要低于第二级光强和色温范围，第四级光强和色温范围要低于第三级光强和色 温范围。
进一步的说，为了避免出现反复调控的情况，本地主控器控是按照兴奋--正常--轻度 疲劳--重度疲劳--已经进入睡眠等表情识别结果的单向顺序执行控制的，可以跳跃执行但 不能逆向执行，也就是说，例如，如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为轻度疲 劳之后又识别为兴奋或者正常，那么本地主控器控不执行兴奋或者正常状态下的相应调 控，仍执行当前轻度疲劳结果所对应的控制；所述跳跃执行，例如，在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为正常之后又识别为重度疲劳或者已经进入睡眠，则本地主控器控停止当前正常结果所对应的控制，转为执行重度疲劳或者已经进入睡眠所对应的控制。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下， 任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落 入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能健康助眠方法，其特征在于：包括：
温度调节模块，用于根据本地主控器的控制指令执行温度调节；
灯光调节模块，用于根据本地主控器的控制指令执行灯光调节，具体来说，灯光调节包括色温和光强调节；
电动窗帘单元，用于根据本地主控器的控制指令执行窗帘开闭状态调节；
音乐播放单元，用于根据本地主控器的控制指令执行音乐播放功能，具体来说，包括歌曲种类、播放音量和播放启停控制；
温湿度传感器和光强传感器，用于感知所处环境的温湿度和光强度信号；
摄像头，用于采集环境中人的人脸图像；
表情识别模块，用于对摄像头采集的人脸图像进行表情识别处理，并将表情识别结果发送给本地主控器；
本地主控器，位于本地，与温湿度传感器、光强传感器、表情识别模块连接，实现本地环境数据和人脸表情识别数据采集，并与温度调节模块、灯光调节模块、电动窗帘单元、音乐播放单元等执行单元连接，实现控制指令输出；
组网模块，用于实现本地主控器与云服务器的互联组网，进行数据交互；
移动APP端，可以是手机或者平板APP，其作为人机交互终端，实现与本地主控器互联；
用户在移动APP端进行睡眠需求设定，睡眠需求设定包括睡眠时间点、睡眠缓冲时长、是否需要音乐、是否控制窗帘、是否需要表情识别等设定；本地主控器会根据睡眠需求设定并结合本地环境数据和人脸表情识别数据对温度调节模块、灯光调节模块、电动窗帘单元、音乐播放单元分别进行控制。
2.根据权利要求1所述的智能健康助眠方法，其特征在于：如果用户选定了需要控制窗帘，当进入睡眠缓冲阶段后，本地主控器会检测电动窗帘单元的状态，如果窗帘处于打开状态，则本地主控器会控制电动窗帘单元将窗帘关闭；同时本地主控器在缓冲时间内会控制灯光调节模块逐渐减弱灯光的光强和色温直到为零；同时本地主控器会控制温度调节模块，使环境温度维持在合适温度；同时如果用户选定了需要音乐，则本地主控器会控制音乐播放单元播放适宜的音乐促使人放松促进睡眠，并逐渐调小播放音量；待达到睡眠时间点时，本地主控器控制音乐播放单元关闭音乐。
3.根据权利要求1所述的智能健康助眠方法，其特征在于：如果用户选定了需要表情识别，则摄像头采集室内目标用户的人脸图像，通过表情识别模块对摄像头采集的人脸图像进行表情识别处理，并将表情识别结果发送给本地主控器，本地主控器将该表情识别结果作为控制灯光调节模块和音乐播放单元的控制条件，对灯光调节模块和音乐播放单元进行相应的控制，实现智能助眠效果。
4.根据权利要求1所述的智能健康助眠方法，其特征在于：表情识别模块的识别结果分为兴奋、正常、轻度疲劳、重度疲劳和已经进入睡眠等5类结果。
5.根据权利要求4所述的智能健康助眠方法，其特征在于：如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为兴奋时，本地主控器控制音乐单元以第一级音量播放舒缓类型音乐并控制灯光调节模块在第一级光强和色温范围内以一定的时间速率逐渐减小；如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为正常时，本地主控器控制音乐单元以第二级音量播放舒缓类型音乐并控制灯光调节模块在第二级亮度和色温范围内以一定的时间速率逐渐减小；如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为轻度疲劳时，本地主控器控制音乐单元以第三级音量播放舒缓类型音乐并控制灯光调节模块在第三级亮度和色温范围内以一定的时间速率逐渐减小；如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为重度疲劳时，本地主控器控制音乐单元以第四级音量播放舒缓类型音乐并控制灯光调节模块在第四级亮度和色温范围内以一定的时间速率逐渐减小；如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块识别结果为已经进入睡眠时，本地主控器控制音乐单元关闭音乐并控制灯光调节模块关闭灯光。
6.根据权利要求5所述的智能健康助眠方法，其特征在于：如果在睡眠缓冲阶段表情识别模块始终没有检测到用户已经进入睡眠，则本地主控器按照移动APP端的睡眠需求设定的睡眠时间点控制音乐单元关闭音乐并控制灯光调节模块关闭灯光。
7.根据权利要求5所述的智能健康助眠方法，其特征在于：所述第一级音量要在一个较大的音量强度，快速对兴奋状态下的人施加音乐影响，促使人降低兴奋度，变为平静的状态；所述第二级音量低于第一级音量，声强在60分贝左右；所述第三级音量低于第二级音量，声强在50分贝左右；所述第四级音量低于第三级音量，声强在35分贝左右。
8.根据权利要求5所述的智能健康助眠方法，其特征在于：第二级光强和色温范围要低于第一级光强和色温范围，第三级光强和色温范围要低于第二级光强和色温范围，第四级光强和色温范围要低于第三级光强和色温范围。
9.根据权利要求5所述的智能健康助眠方法，其特征在于：本地主控器控是按照兴奋--正常--轻度疲劳--重度疲劳--已经进入睡眠等表情识别结果单向执行控制的，可以跳跃执行但不能逆向执行。
10.根据权利要求1所述的智能健康助眠方法，其特征在于：所述睡眠时间点，是指开始进入睡眠的时间；所述睡眠缓冲时长，是指距离所述睡眠时间点的时间长度。
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