CN114005247A - 跌倒检测方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

跌倒检测方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种跌倒检测方法、装置、电子设备及存储介质，涉及跌倒检测技术领域。该跌倒检测方法包括：通过检测所述目标人体在空间坐标系中的空间位置信息，然后基于所述空间位置信息确定所述目标人体的加速度及所述目标人体在竖直方向上的目标位置，获取所述目标人体的轮廓体积，最后基于所述加速度及所述目标位置检测目标人体的移动状态，若检测到所述目标人体沿竖直方向向下加速移动，且所述加速度达到第一预设阈值，所述目标人体的轮廓体积满足预设条件，则判定所述目标人体处于跌倒状态。通过综合目标人体的目标位置、加速度及轮廓体积来判断目标人体是否处于跌倒状态，可以更为准确地判断跌倒状态，减少误判。

Description

跌倒检测方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及跌倒检测技术领域，更具体地，涉及一种跌倒检测方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着科技及经济的飞速发展，人们生活步调也越来越快，人们的身体状态，尤其是老年人的身体状态，越来越引起人们的注意。跌倒可能会导致人体产生相当数量的损伤，特别是在老年人中，造成损伤最大。现有的跌倒检测技术通常基于人们的位移信息和速度信息来判断人们是否跌倒，检测的准确率不高，容易产生误判。
发明内容
本申请提出了一种跌倒方法、装置、电子设备及存储介质，以改善上述缺陷。
第一方面，本申请实施例提供了一种跌倒检测方法，所述方法包括：检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息；基于所述空间位置信息确定所述目标人体的加速度及所述目标人体在竖直方向上的目标位置，获取所述目标人体的轮廓体积；若基于所述加速度及所述目标位置检测到所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动、所述加速度达到第一预设阈值且所述目标人体的轮廓体积满足预设条件，判定所述目标人体处于跌倒状态。
第二方面，本申请实施例提供了一种跌倒检测装置，所述装置包括：检测单元、确定单元以及判断单元。其中，检测单元，用于检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息；确定单元，用于基于所述空间位置信息确定所述目标人体的加速度及所述目标人体在竖直方向上的目标位置，获取所述目标人体的轮廓体积；判断单元，用于若基于所述加速度及所述目标位置检测到所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动、所述加速度达到第一预设阈值且所述目标人体的轮廓体积满足预设条件，判定所述目标人体处于跌倒状态。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器；一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个应用程序配置用于执行上述跌倒检测方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行上述跌倒检测方法。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述的方法。
本申请提供的跌倒检测方法、装置、电子设备及存储介质，通过检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息，然后基于所述空间位置信息确定所述目标人体的加速度及所述目标人体在竖直方向上的目标位置，获取所述目标人体的轮廓体积，最后基于所述加速度及所述目标位置检测目标人体的移动状态，若检测到所述目标人体沿竖直方向向下加速移动，且所述加速度达到第一预设阈值，所述目标人体的轮廓体积满足预设条件，则判定所述目标人体处于跌倒状态。通过综合目标人体的目标位置、加速度及轮廓体积来判断目标人体是否处于跌倒状态，可以更为准确地判断跌倒状态，减少误判。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请一实施例提供的跌倒检测方法的应用场景示意图。
图2示出了本申请另一实施例提供的电子设备的显示界面示意图。
图3示出了本申请一实施例提供的跌倒检测方法的流程示意图。
图4示出了本申请又一实施例提供的跌倒前的目标人体示意图。
图5示出了本申请又一实施例提供的跌倒后的目标人体示意图。
图6示出了本申请另一实施例提供的跌倒检测方法的流程示意图。
图7示出了本申请一实施例提供的空间坐标系的示意图。
图8示出了本申请又一实施例提供的跌倒检测方法的流程框图。
图9示出了本申请一实施例提供的跌倒检测装置的结构框图。
图10示出了本申请一实施例提供的电子设备的结构框图。
图11示出了本申请一实施例提供的计算机可读存储介质的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
目前，随着经济的飞速发展，人们的生活水平在不断的提高，人们生活步调也越来越快，人们的身体状态，尤其是老年人的身体状态，越来越引起人们的注意跌倒可能会导致人体产生相当数量的损伤，特别是在老年人中，造成损伤最大。而随着科技的进步，人员跌倒检测技术也得到了越来越多的应用，通过人员跌倒检测技术检测到人员跌倒后，通常可以触发告警信息，及时地播报告警信息可以引起跌倒人员附近的人们的注意，还可以将告警信息发送给跌倒人员的亲人或朋友，在某些关键时刻，人员跌倒检测技术可以挽救宝贵的生命。但是，现有的跌倒检测技术通常基于人员的位移信息和速度信息来判断人员是否跌倒，检测的准确率不高，容易产生误判。
发明人经过长期的研究发现，可以利用计算机技术，持续地收集人员在空间中移动状态，根据检测得到的实时位置、加速度以及人体轮廓综合来判断人员是否跌倒。基于此，发明人提出了一种跌倒检测方法、装置、电子设备及存储介质。
下面将对本申请所涉及的一种跌倒检测方法的应用场景进行介绍。
请参阅图1，图1示出了本申请一实施例提供的跌倒检测方法的应用场景示意图。示例性地，该跌倒检测方法可以应用于在本申请所示智能家居场景中。其中，电子设备110可以由目标人体随身携带，例如电子设备110可以是目标人体佩戴在手腕上的电子手表，通过获取扫描装置120实时采集到的目标人体自身或周围环境的信息后，可以基于本申请实施例所述跌倒检测方法判断目标人体是否跌倒。若判断结果为目标人体跌倒，电子设备110还可以发出告警信息，例如可以播报求救语音以引起目标人体附近的人们的注意，还可以将告警信息发送给目标人体的亲人或朋友，在四周无人的情况下自动向他人求助。在另一些实施例中，图1中的扫描装置120的部分或全部功能可以集成电子设备110中，使得电子设备110除了可以进行跌倒检测外，也可以具备采集目标人体自身或周围环境的信息的功能，其中，目标人体自身的信息包括但不仅限于目标人体在空间坐标系中的空间位置信息、目标人体的轮廓体积等等。此外，电子设备110还可以检测目标人体的健康数据，例如检测目标人体的心率、血氧、血压、呼吸频率等，若检测目标人体跌倒的同时还检测到目标人体的健康数据异常，如图2所述，该电子设备110除了可以发出告警信息外，还可以同步呼叫救护车。
需要说明的是，电子设备110可以是移动终端、智能电话，便携式游戏设备、膝上型电脑、PDA、便携式互联网设备、音乐播放器、数据存储设备、服务器或智能家居设备等。
作为一种方式，电子设备110也可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、可穿戴设备，虚拟现实(virtual reality，VR)设备、增强现实(augmented reality，AR)设备、工业控制中的有线或无线终端、无人驾驶中的无线终端、智慧家庭中的有线或无线终端等，在此并不作限定。
请参阅图3，图3示出了本申请一实施例提供的跌倒检测方法的流程示意图。该方法包括：S310至S330。
步骤S310：检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。
在本申请的实施例中，首先将检测目标人体自身或周围环境的信息，其中，这些信息可以包括目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。其中，该空间位置信息可以是目标人体在空间坐标系中表征目标人体位置的数据，例如目标人体在空间坐标系中的坐标值等等。
在一些实施方式中，电子设备可以接收如图1所示的扫描装置检测得到的目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。进一步地，电子设备还可以控制扫描装置的检测功能，例如，电子设备可以控制扫描装置的工作时间、检测范围、检测项等。示例性地，扫描装置可以是传感器，扫描装置还可以是雷达设备，例如毫米波雷达设备，可以发出的毫米波信号，然后接收经目标人体反射后的毫米波反射信号，可以通过分析毫米波反射信号携带的信息来得到目标人体在空间坐标系中的空间位置信息，同样可以检测得到目标人体的运动状态。
在另一些实施方式中，利用电子设备自身即可检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息，在该实施方式下，电子设备可以搭载有检测器件，其中，检测器件例如可以是传感器，该传感器可以对目标人体进行持续检测，例如检测目标人体的运动状态等，从而获取目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。
进一步地，还可以检测目标人体的健康数据，在该实施例中，目标人体自身或周围环境的信息例如还可以包括人体体温、心率、血氧、血压、呼吸频率等。电子设备可以利用内置检测器件或外部扫描装置来检测这些健康数据，例如可以利用红外测温仪来测量人体体温等。
步骤S320：基于所述空间位置信息确定所述目标人体的加速度及所述目标人体在竖直方向上的目标位置，获取所述目标人体的轮廓体积。
人体跌倒时通常表征为身体因某种原因而失去平衡后发生倾斜并在极短时间内再受到地面的碰撞冲击。大多数人体跌倒检测技术的原理是通过持续检测人体在短时间内的位移、移动速度等表征运动状态的数据来检测跌倒。但是，人体在正常行走、上下楼梯、轻微碰撞等非跌倒情况下，人体的位移、移动速度都会产生与跌倒类似的变化特征，仅仅采用这些数据无法做到对人体跌倒状态的准确识别。
在本申请实施例中，不仅增加了加速度这一参数来检测目标人体的运动状态，还将获取目标人体的轮廓体积，通过持续检测目标人体的轮廓体积的变化来检测目标人体的身体姿态变化。其中，目标人体的轮廓体积可以是指由目标人体的人体边缘组合起来的人体轮廓的体积，但是，在人体运动过程中，由于雷达设备一般只能检测到与雷达设备相对的那部分人体反射的轮廓，由于人体四肢摆动或者身体弯曲可能会导致部分人体重叠，轮廓体积因此也可能是由重叠后的人体轮廓反射而得到，这部分轮廓体积可以表示目标人体运动过程中的肢体变化幅度，例如轮廓体积较大，表示人体四肢摆动的宽度较大或者身体较为弯曲。
具体地，本申请实施例将基于检测得到的空间位置信息来确定目标人体的加速度及目标人体在竖直方向上的目标位置，此外，本申请实施例还将获取目标人体的轮廓体积。
在一些实施例中，电子设备可以利用雷达设备来检测得到的空间位置信息来确定目标人体的加速度及目标人体在竖直方向上的目标位置。同样地，可以雷达设备为坐标原点，以雷达设备所处位置的重力加速度g的反方向为z轴正方向建立空间坐标系。通过对雷达反射信号携带的信息进行分析、处理可以得到目标人体的点云信息，进一步地，可以基于点云信息跟踪目标人体的运动轨迹，从而得到目标人体在空间坐标系中的坐标值。根据该坐标值在z轴上的坐标可以得到目标人体在竖直方向上的目标位置；通过比较各个采样时刻坐标值的变化情况可以得到目标人体的速度，进一步地，通过比较各个采样时刻速度的变化情况可以得到目标人体的加速度。
在另一些实施例中，电子设备可以利用传感器检测得到的目标人体的空间位置信息来确定目标人体的加速度及目标人体在竖直方向上的目标位置。示例性地，以电子设备内置的三轴传感器为例，在该情况下目标人体可以随身携带电子设备。可将三轴传感器为空间坐标系的原点和三轴传感器所处位置的重力加速度g的反方向为z轴正方向，可以理解的是，该z轴正方向为竖直向上的方向。三轴传感器可以预设的采样频率f在采样时间t内的每个采样时刻采集目标人体在空间坐标系中的坐标值。同样地，根据该坐标值在z轴上的坐标可以得到目标人体在竖直方向上的目标位置；通过比较各个采样时刻坐标值的变化情况可以得到目标人体的速度，进一步地，通过比较各个采样时刻速度的变化情况可以得到目标人体的加速度。示例性地，在采样时间t中的采样时刻t1采集得到的速度为v1，与t1相邻的采样时刻t2采集得到的速度为v2，可以得到速度的变化量Δv＝v2-v1，时间变化量Δt＝t2-t1，那么目标人体的加速度可以为a＝Δv╱Δt。
在一些实施方式中，可以利用雷达设备得到的点云信息，通过计算点云信息的体积或聚集度来获得目标人体的轮廓体积；在另一些实施方式中，还可以利用红外设备对目标人体进行扫描得到目标人体的人体轮廓，通过计算目标人体的人体轮廓的体积即可得到目标人体的轮廓体积。
步骤S330：若基于所述加速度及所述目标位置检测到所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动、所述加速度达到第一预设阈值且所述目标人体的轮廓体积满足预设条件，判定所述目标人体处于跌倒状态。
在目标人体跌倒时，目标人体因失去平衡会发生倾斜，目标人体的身体向下移动。进一步地，目标人体跌倒的过程通常在极短时间内发生，在跌倒的极短时间内，目标人体身体向下移动的速度越来越快，跌倒的过程属于目标人体的身体向下加速移动的过程。更进一步地，如图4及图5所示，对比跌倒前的目标人体的示意图和跌倒后目标人体的示意图，在目标人体跌倒时，由于目标人体在极短时间内来不及反应，目标人体的四肢摆动的宽度较小或者身体弯曲情况变化较小，即肢体运动幅度不大，因此在目标人体跌倒的过程中目标人体的人体轮廓体积变化也不大。与跌倒状态不同的是，在目标人体正常行走、上下楼梯、轻微碰撞等非跌倒的干扰情况下，目标人体可能存在水平方向上的速度变化。此外，目标人体在正常移动的过程中，由于目标人体自身或外界因素的干扰，例如跑步或受到轻微碰撞等，目标人体的肢体运动幅度可能存在较大的变化。
基于上述几个因素，同时也为了将上述干扰项剔除，本申请实施例可以同时综合多个条件来判断目标人体是否处于跌倒状态。具体地，当基于加速度及目标位置检测到目标人体沿竖直方向向下加速移动，并且加速度达到第一预设阈值，同时，目标人体的轮廓体积满足预设条件的时候，则可以判定所述目标人体处于跌倒状态。进一步地，若上述任一条件无法满足，均可以重新进行跌倒检测。
综上所述，本申请提供的跌倒检测方法，通过检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息，然后基于所述空间位置信息确定所述目标人体的加速度及所述目标人体在竖直方向上的目标位置，获取所述目标人体的轮廓体积，最后基于所述加速度及所述目标位置检测目标人体的移动状态，若检测到所述目标人体沿竖直方向向下加速移动，且所述加速度达到第一预设阈值，所述目标人体的轮廓体积满足预设条件，则判定所述目标人体处于跌倒状态。通过综合目标人体的目标位置、加速度及轮廓体积来判断目标人体是否处于跌倒状态，可以更为准确地判断跌倒状态，减少误判。
请参阅图6，图6示出了本申请另一实施例提供的跌倒检测方法的流程示意图。下面将针对图6所示的流程进行详细的阐述，所述跌倒检测方法具体可以包括：S610至S650。
步骤S610：获取目标人体的点云信息，基于所述点云信息检测所述目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。
基于前述实施例所述的内容，在判断目标人员是否跌倒时首先可以检测所述目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。在本实施例中，可以基于目标人体的点云信息来检测所述目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。通过扫描装置得到的被测物体表面的点数据集合可以称之为点云。在本申请的实施例中，点云信息可以包含目标人体在空间坐标系中每一个点的位置信息。
其中，扫描装置可以是雷达设备，如激光雷达设备、毫米波雷达设备等。以毫米波雷达设备为例，毫米波雷达设备可以发出的毫米波信号，然后接收经目标人体反射后的毫米波反射信号，然后对毫米波反射信号进行处理，可以得到目标点云信息。其中，由目标人体不同部位反射的毫米波反射信号可以携带目标人体每个部位的位置信息。本申请实施例通过检测目标人体的点云信息来进行跌倒检测的情况下，该跌倒检测方法无需将用于获取点云信息的扫描装置放在目标人体身上，从而可以提高使用人们的舒适性；另外，采用雷达技术不会产生图像或视频画面，可以有效防止使用人员的隐私泄露，且环境适应性强。
需要说明的是，仍然以毫米波雷达设备为例，当同一环境中存在多个目标人体时，当每个目标人体与毫米波雷达设备处于不同的角度、不同距离的位置时，可以形成多个的毫米波反射信号。在接收到这这些毫米波反射信号后，可以将同一角度和同一距离反射回来的毫米波反射信号识别为同一目标人体的毫米波反射信号，然后基于同一目标人体的毫米波反射信号生成该目标人体的点云信息，从而可以利用本申请实施例所述的方法，基于每个目标人体的点云信息分别对同一环境中的多个目标人体进行跌倒检测，例如可以先进行单个目标人体的跌倒检测，再进行统计检测处于跌倒状态的目标人体的数量。
可选地，点云信息也可以由激光扫描仪等设备采集到的信息而生成。
在本申请的实施例中，获取到目标人体的点云信息之后，本申请实施例可以基于所述目标人体的点云信息检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。
在一些实施例中，首先可以对目标人体的点云信息进行目标聚类，得到与同一个所述目标人体相对应的目标点，然后持续跟踪所述目标点的运动轨迹，从而得到所述目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。
对目标点云信息进行目标聚类后，可以将同一个目标人体的点云信息等效为一个目标点。示例性地，可以采用k-means聚类算法对目标点云信息进行目标聚类。接着，例如可以采用卡尔曼算法等对目标点的运动轨迹进行跟踪，与此同时，还可以对目标点云的体积进行跟踪。需要说明的是，经过目标聚类还可以将同一个目标人体的点云信息等效为一个目标点云簇。
在另一些实施例中，可以雷达设备为坐标原点建立空间坐标系，持续检测所述目标人体的点云信息在所述空间坐标系中的空间坐标信息，将所述空间坐标信息作为所述目标人体的空间位置信息，其中，所述点云信息由所述雷达设备发射的雷达信号经目标人体反射后的信号处理得到。
进一步地，在以雷达设备为坐标原点O的空间坐标系中，可以持续跟踪每个目标点的运动轨迹，并在上述空间坐标系中将每个目标点的位置用空间坐标(x，y，z)表示。其中，x表示水平面上的横轴(x轴)上的坐标值；y表示水平面上的纵轴(y轴)上的坐标值；z表示竖直方向上的竖轴(z轴)上的坐标值，通常可以竖直向上的方向作为z轴正方向。此外，y轴、y轴及z轴的正方向符合右手规则。空间坐标(x，y，z)可以作为目标人体的点云信息在上述空间坐标系中的空间坐标信息，同时也是目标人体的空间位置信息，如图7所示，目标点A可以表示第一时间点检测到的目标人体对应的目标点，目标点B可以表示第二时间点检测到的目标人体对应的目标点，目标点A的空间坐标为(x1，y1，z1)，目标点B的空间坐标为(x2，y2，z2)。在持续检测目标人体的点云信息的过程中，可以记录每一个时刻下目标人体对应的目标点的空间坐标，从而可以得到每一个时刻下目标人体在空间坐标系中的空间位置信息，可以实时检测目标人体是否跌倒。
步骤S620：将沿竖直方向向上的方向作为所述空间坐标系的z轴正方向，将所述空间位置信息在z轴上的坐标值作为所述目标人体在所述竖直方向上的目标位置。
在本申请的实施例中，可以沿竖直方向向上的方向作为空间坐标系的z轴正方向。进一步地，可以雷达设备为坐标原点，沿竖直方向向上的方向作为空间坐标系的z轴正方向建立空间坐标系。可以理解的是，所述目标人体在所述竖直方向上的目标位置可以是所述空间位置信息在z轴上的坐标值。示例性地，请再次参见图7，在第一时间点，目标点A在所述竖直方向上的目标位置可以是z1；在第二时间点，目标点B在所述竖直方向上的目标位置可以是z2。并且，根据z轴上的坐标变化可以判断出目标人体在z轴发生位移的大小及其方向，例如，z2-z1<0可以表示目标人体沿z轴向下发生位移。
进一步地，若目标人体的位移方向沿z轴向上(z2-z1>0可以表示目标人体沿z轴向上发生位移)，或在z轴上未发生位移(z2-z1＝0可以表示目标人体在z轴上未位移)时，表示目标人体未发生跌倒，可以继续检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息，继续进行跌倒检测。
步骤S630：将水平面上的横轴作为所述空间坐标系的x轴，将所述水平面上的纵轴作为所述空间坐标系的y轴，基于所述空间位置信息确定所述目标人体在所述空间坐标系中x轴、y轴及z轴三个坐标维度上的合加速度，将所述合加速度作为所述目标人体的加速度。
目标人体的加速度可以实时表征目标人体的运动状态。因此，在本申请的实施例中，可以将基于空间位置信息确定的目标人体在空间坐标系中三个坐标维度上的合加速度作为目标人体的加速度。以图7中目标人体从在两个相邻的采样时刻内从目标点A移动到目标点B为例，首先可以通过比较与第一时间点t1及第二时间点t2内的位移Δz与通过这段位移所用时间Δt的比值来计算目标点A的速度，例如，目标人体在这段时间内的速度可以为v＝Δz╱Δt，其中在竖直方向上Δz＝z2-z1，Δt可以为第一时间点与第二时间点的差值。可选地，为了得到目标人体每个时刻的速度，示例性地可以在较短到的时间内进行采样，从而使Δt较小，使速度v的更加准确。进一步地，可以通过比较与第一时间点相邻的无限短时间Δt内的速度变化量Δv与时间Δt的比值来计算竖直方向上的加速度，例如，竖直方向上的加速度可以为ay＝Δv╱Δt，其中Δv为目标人体竖直方向上速度的变化量。可以理解的是，x轴上的加速度ax和y轴上的加速度ay可以采用类似的方式计算得出，最终合加速度a可以由ax、ay、az得出。在实际检测过程中，可以通过提高雷达设备的采样时间间隔来使Δt足够小，从而得到更加准确的加速度。
步骤S640：获取所述目标人体的轮廓体积。
在一些实施例中，在判断目标人体是否跌倒前，还将获取目标人体的轮廓体积。
在一些典型的实施例中，可以利用雷达设备得到的点云信息，通过计算点云信息的体积来获得目标人体的轮廓体积。示例性地，可以首先获取点云信息在所述空间坐标系中的边界信息，然后基于所述边界信息确定所述目标人体的轮廓体积。
例如，可以先对点云信息进行密度聚类，将同一目标人体的点云信息聚类为一个目标点或目标点云簇。以目标点为例，由聚类确定的目标点出发，分别向空间坐标系的x，y，z轴出发到达同一目标人体的点云信息的边界点，可以获得xmin、xmax、ymin、ymax、zmin、zmax，由这些边界点的坐标值可以计算得到目标人体的轮廓体积。
在另一些实施例中，还可以通过计算点云信息的聚集度来获得目标人体的轮廓体积。
步骤S650：若基于所述加速度及所述目标位置检测到所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动、所述加速度达到第一预设阈值且所述目标人体的轮廓体积满足预设条件，判定所述目标人体处于跌倒状态。
可以理解的是，目标人体的速度可以指目标人体在某个方向上单位时间发生的位移量；目标人体的加速度可以指物体在某个方向上单位时间内速度的变化大小，即某个速度变化快慢。基于前述实施例所述的内容，若使用速度进行跌倒判断，人体在跌倒瞬间运动方向的速度大小虽然为零，但加速度仍然存在，因此可以将加速度也作为跌倒检测的依据。
本申请实施例可以同时综合目标人体的加速度、目标人体在竖直方向上的目标位置以及目标人体的轮廓体积来判断目标人体是否处于跌倒状态，可以提高跌倒检测的准确率，减少误判。具体地，当基于加速度及目标位置检测到目标人体沿竖直方向向下加速移动，并且加速度达到第一预设阈值，同时，目标人体的轮廓体积满足预设条件的时候，则可以判定所述目标人体处于跌倒状态。
其中，若检测到目标人体在竖直方向上的目标位置沿着z轴向下减小且目标人体的加速度的方向指向所述z轴的负方向，则可以判定所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动。可以理解的是，为保证目标人体的加速度的方向指向所述z轴的负方向，即合加速度a的方向指向所述z轴的负方向，那么目标人体在x轴和y轴的加速度ax、ay均为零，而z轴的加速度az沿z轴的负方向，此时a＝az。
与此同时，判定所述目标人体处于跌倒状态需满足加速度达到第一预设阈值。示例性地，第一预设阈值的取值范围可以为8m/s2至12m/s2，在一些典型的实施方式中，第一预设阈值可以为10m/s2。
与此同时，判定所述目标人体处于跌倒状态时目标人体的轮廓体积需满足预设条件。可选地，可以获取预设时间内所述目标人体的第一轮廓体积V1和第二轮廓体积V2，第一轮廓体积V1为所述预设时间的初始时刻下所述目标人体的轮廓体积，所述第二轮廓体积V2为所述预设时间的截止时刻下所述目标人体的轮廓体积，当第一轮廓体积V1和所述第二轮廓体积V2的差值与所述第一轮廓体积V1的比值小于第二预设阈值时，可以称目标人体的轮廓体积满足预设条件。示例性地，第二预设阈值可以为50％，表示当|V2-V1|/V1<50％时所述目标人体的轮廓体积满足预设条件。需要说明的是，当第一轮廓体积和所述第二轮廓体积的差值与所述第一轮廓体积的比值等于第二预设阈值时，也可以表示目标人体的轮廓体积满足预设条件。其中，预设时间可以根据目标人体跌倒过程发生的时间而确定，由此，第一轮廓体积和所述第二轮廓体积的差值与所述第一轮廓体积的比值小于第二预设阈值可以反映出目标人体在跌倒过程中目标人体的肢体变化幅度不大。在综合目标位置和加速度进行跌倒检测时，增加轮廓体积的判断可以剔除干扰情况，减少误判。
可选地，第一轮廓体积V1和第二轮廓体积V2可以通过分别计算初始时刻及截止时刻下目标人体的点云信息的体积或聚集度而得到。
需要说明的是，基于上述加速度及上述目标位置未检测到目标人体沿所述竖直方向向下加速移动，例如目标人体沿竖直方向向上移动、目标人体沿竖直方向向下减速或匀速移动、目标人体在竖直方向上未发生移动等情况，可以表示目标人体未发生跌倒，可以继续检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息，继续进行跌倒检测。此外，若上述加速度未达到第一预设阈值或上述目标人体的轮廓体积不满足预设条件，也可以表示目标人体未发生跌倒，可以继续检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息，继续进行跌倒检测。可选地，在检测到目标人体未发生跌倒的情况下，还可以发出提醒信息，将目标人体的当前状态同步给目标人体、目标人体的亲人或朋友等等。
综上所述，本申请实施例提供的跌倒检测方法，可以获取目标人体的点云信息，并且可以雷达设备为坐标原点建立空间坐标系，持续检测所述目标人体的点云信息在所述空间坐标系中的空间坐标信息，将所述空间坐标信息作为所述目标人体的空间位置信息。同时，还可以将沿竖直方向向上的方向作为所述空间坐标系的z轴正方向，将所述空间位置信息在z轴上的坐标值作为所述目标人体在所述竖直方向上的目标位置，基于所述空间位置信息确定所述目标人体在所述空间坐标系中x轴、y轴及z轴三个坐标维度上的合加速度，将所述合加速度作为所述目标人体的加速度。最后综合加速度目标位置检测到所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动，并且加速度达到第一预设阈值，并且目标人体的轮廓体积满足预设条件时，可以判定目标人体处于跌倒状态。本申请实施例所述的方法不仅可以更为准确地判断跌倒状态，减少误判，还可以提高使用人们的舒适性，并且有效防止使用人员的隐私泄露。
为便于更好地理解本申请实施例中的跌倒检测方法，下面将以毫米波雷达为例对目标人体进行跌倒检测的过程进行示例性说明。
请参阅图8，图8示出了本申请又一实施例提供的跌倒检测方法的流程框图。在一些实施例中，可以将跌倒检测的过程分为：S810到S880。
在步骤S810中，获取目标人体的毫米波反射信号，处理得到点云信息。在一些实施例中，若存在多个目标人体，将首先对每个目标人体的毫米波反射信号处理得到每个目标人体的点云信息，然后分别基于每个目标人体的点云信息进行跌倒检测，最后可以统计被判定处于跌倒状态的目标人体的数量
在步骤S820中，可以获取点云信息的体积，并对点云信息进行目标聚类，经过目标聚类可以将同一个目标人体反射的点云信息等效为一个目标点。
在步骤S830中，可以进行目标根据，例如对目标点进行位置变化跟踪，并且对点云信息进行体积跟踪，并以毫米波雷达设备为原点建立空间坐标系。
在步骤S840中，跟踪每个目标点的运动轨迹，并在上述空间坐标系中将每个目标点用空间坐标表示。
在步骤S850中，判断目标点在空间坐标系z轴上的数值是否沿z轴向下变化。若是，将执行步骤S860；若否，将执行步骤S840。
在步骤S860中，若目标点在z轴上的速度沿z轴向下变大，并且z轴和x轴、y轴的合加速度满足第一预设阈值，将执行步骤S870；若不能同时满足目标点在z轴上的速度沿z轴向下变大，并且z轴和x轴、y轴的合加速度满足第一预设阈值的条件，将执行步骤S840。示例性地，第一预设阈值的取值范围可以为8m/s2至12m/s2，在一些典型的实施方式中，第一预设阈值可以为10m/s2。
在步骤S870中，判断点云信息的体积变化是否满足预设条件。若是，将执行步骤S880；若否，将执行步骤S840。其中，点云信息的体积可以由如下过程计算得到：由聚类确定的目标点出发，分别向空间坐标系的x，y，z轴出发到达同一目标人体的点云信息的边界点，可以获得xmin、xmax、ymin、ymax、zmin、zmax，由这些边界点的坐标值可以计算得到点云信息的体积。可选地，点云信息的体积变化小于或等于第二预设阈值时可以称点云信息的体积变化满足预设条件。示例性地，第二预设阈值可以为50％。
在步骤S880中，若目标人体可以同时满足步骤S850、步骤S860以及步骤S870中对应的条件，则可以判定所述目标人体处于跌倒状态。
综上所述，本申请实施例提供的跌倒检测方法，可以获取目标人体的毫米波反射信号，处理得到点云信息。然后，获取点云信息的体积，并对点云信息进行目标聚类，将同一个目标人体反射的点云信息等效为一个目标点。接着，对目标点进行位置变化跟踪，对点云信息进行体积跟踪，并以毫米波雷达设备为原点建立空间坐标系。然后，跟踪每个目标点的运动轨迹，并在上述空间坐标系中将每个目标点用空间坐标表示。最后判断目标点在空间坐标系z轴上的数值、目标点在空间坐标系中的合加速度以及点云信息的体积变化是否同时满足对应的条件，若满足条件则可以判定所述目标人体处于跌倒状态，若无法同时满足对应的条件，则将持续跟踪目标点的运动轨迹。本申请实施例所述的方法不仅可以更为准确地判断跌倒状态，减少误判，还可以提高使用人们的舒适性，并且有效防止使用人员的隐私泄露。
请参阅图9，其示出了本申请一实施例提供的跌倒检测装置的结构框图。该跌倒检测装置包括：检测单元910、确定单元920以及判断单元930。其中，检测单元910，用于检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息；确定单元920，用于基于所述空间位置信息确定所述目标人体的加速度及所述目标人体在竖直方向上的目标位置，获取所述目标人体的轮廓体积；判断单元930，用于若基于所述加速度及所述目标位置检测到所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动、所述加速度达到第一预设阈值且所述目标人体的轮廓体积满足预设条件，判定所述目标人体处于跌倒状态。
进一步地，在一些实施方式中，所述第一预设阈值的取值范围为8m/s2至12m/s2。
作为一种方式，所述跌倒检测装置还包括：第一获取单元，用于获取所述目标人体的点云信息，基于所述点云信息检测所述目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。
在一些实施方式中，所述第一获取单元包括：第一处理单元，用于对所述目标人体的点云信息进行目标聚类，得到与同一个所述目标人体相对应的目标点；第二处理单元，用于跟踪所述目标点的运动轨迹，得到所述目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。
在另一些实施方式中，所述第一获取单元包括：第三处理单元，用于以雷达设备为坐标原点建立所述空间坐标系，持续检测所述目标人体的点云信息在所述空间坐标系中的空间坐标信息，将所述空间坐标信息作为所述目标人体的空间位置信息，其中，所述点云信息由所述雷达设备发射的雷达信号经目标人体反射后的信号处理得到。
作为一种实施方式，上述确定单元920包括：目标位置确定单元，用于将沿所述竖直方向向上的方向作为所述空间坐标系的z轴正方向，将所述空间位置信息在z轴上的坐标值作为所述目标人体在所述竖直方向上的目标位置；加速度确定单元，用于将水平面上的横轴作为所述空间坐标系的x轴，将所述水平面上的纵轴作为所述空间坐标系的y轴，基于所述空间位置信息确定所述目标人体在所述空间坐标系中x轴、y轴及z轴三个坐标维度上的合加速度，将所述合加速度作为所述目标人体的加速度。
在该实施方式下，所述判断单元930包括：移动检测单元，用于若所述目标位置沿所述z轴向下减小且所述加速度的方向指向所述z轴的负方向，判定所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动。
进一步地，所述判断单元930还包括：体积检测单元，用于获取预设时间内所述目标人体的第一轮廓体积和第二轮廓体积，其中，第一轮廓体积为所述预设时间的初始时刻下所述目标人体的轮廓体积，所述第二轮廓体积为所述预设时间的截止时刻下所述目标人体的轮廓体积，第一轮廓体积和所述第二轮廓体积的差值与所述第一轮廓体积的比值小于第二预设阈值。
在一些实施方式中，所述确定单元920包括：第二获取单元，用于获取所述目标人体的点云信息在所述空间坐标系中的边界信息；确定子单元，用于基于所述边界信息确定所述目标人体的轮廓体积。
作为一种方式，所述跌倒检测装置还包括：第四处理单元，用于若基于所述加速度及所述目标位置未检测到所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动、所述加速度未达到第一预设阈值或所述目标人体的轮廓体积未达到预设条件，继续检测所述目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述装置、模块单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，模块单元相互之间的耦合可以是电性，机械或其它形式的耦合。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
综上所述，本申请提供的跌倒检测方法，通过检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息，然后基于所述空间位置信息确定所述目标人体的加速度及所述目标人体在竖直方向上的目标位置，获取所述目标人体的轮廓体积，最后基于所述加速度及所述目标位置检测目标人体的移动状态，若检测到所述目标人体沿竖直方向向下加速移动，且所述加速度达到第一预设阈值，所述目标人体的轮廓体积满足预设条件，则判定所述目标人体处于跌倒状态。通过综合目标人体的目标位置、加速度及轮廓体积来判断目标人体是否处于跌倒状态，可以更为准确地判断跌倒状态，减少误判。
请参考图10，其示出了本申请一实施例提供的电子设备的结构框图。所述电子设备一个或多个如下部件：处理器1010、存储器1020以及一个或多个应用程序。一个或多个应用程序可以被存储在存储器1020中并被配置为由一个或多个处理器1010执行，一个或多个应用程序配置用于执行如前述方法实施例所描述的方法。
电子设备可以为移动、便携式并执行无线通信的各种类型的计算机系统设备中的任何一种。具体的，电子设备可以为移动电话或智能电话(例如，基于iPhone TM，基于Android TM的电话)、便携式游戏设备(例如Nintendo DS TM，PlayStation Portable TM，Gameboy Advance TM，iPhone TM)、膝上型电脑、PDA、便携式互联网设备、音乐播放器以及数据存储设备，其他手持设备以及诸如智能手表、智能手环、耳机、吊坠等，电子设备还可以为其他的可穿戴设备(例如，诸如电子眼镜、电子衣服、电子手镯、电子项链、电子纹身、电子设备或头戴式设备(HMD))、智能家居设备。
电子设备还可以是多个电子设备中的任何一个，多个电子设备包括但不限于蜂窝电话、智能电话、智能手表、智能手环、其他无线通信设备、个人数字助理、音频播放器、其他媒体播放器、音乐记录器、录像机、照相机、其他媒体记录器、收音机、医疗设备、车辆运输仪器、计算器、可编程遥控器、寻呼机、膝上型计算机、台式计算机、打印机、上网本电脑、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、运动图像专家组(MPEG-1或MPEG-2)音频层3(MP3)播放器，便携式医疗设备以及数码相机及其组合。
在一些情况下，电子设备可以执行多种功能(例如，播放音乐，显示视频，存储图片以及接收和发送电话呼叫)。如果需要，电子设备可以是诸如蜂窝电话、媒体播放器、其他手持设备、腕表设备、吊坠设备、听筒设备或其他紧凑型便携式设备。
处理器1010可以包括一个或者多个处理核。处理器1010利用各种接口和线路连接整个电子设备内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器1020内的指令、应用程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器1020内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据。可选地，处理器1010可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(ProgrammableLogic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器1010可集成中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器1010中，单独通过一块通信芯片进行实现。
存储器1020可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。存储器1020可用于存储指令、应用程序、代码、代码集或指令集。存储器1020可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于实现至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现下述各个方法实施例的指令等。存储数据区还可以电子设备在使用中所创建的数据(比如电话本、音视频数据、聊天记录数据)等。
请参考图11，其示出了本申请一实施例提供的计算机可读存储介质的结构框图。该计算机可读存储介质1100中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行上述方法实施例中所描述的方法。
计算机可读存储介质1100可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。可选地，计算机可读存储介质1100包括非易失性计算机可读存储介质(non-transitory computer-readable storage medium)。计算机可读存储介质1100具有执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码1110的存储空间。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。程序代码1110可以例如以适当形式进行压缩。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种跌倒检测方法，其特征在于，所述方法包括：
检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息；
基于所述空间位置信息确定所述目标人体的加速度及所述目标人体在竖直方向上的目标位置，获取所述目标人体的轮廓体积；
若基于所述加速度及所述目标位置检测到所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动、所述加速度达到第一预设阈值且所述目标人体的轮廓体积满足预设条件，判定所述目标人体处于跌倒状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息，包括：
获取所述目标人体的点云信息，基于所述点云信息检测所述目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述点云信息检测所述目标人体在空间坐标系中的空间位置信息，包括：
对所述目标人体的点云信息进行目标聚类，得到与同一个所述目标人体相对应的目标点；
跟踪所述目标点的运动轨迹，得到所述目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述点云信息检测所述目标人体在空间坐标系中的空间位置信息，包括：
以雷达设备为坐标原点建立所述空间坐标系，持续检测所述目标人体的点云信息在所述空间坐标系中的空间坐标信息，将所述空间坐标信息作为所述目标人体的空间位置信息，其中，所述点云信息由所述雷达设备发射的雷达信号经目标人体反射后的信号处理得到。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述空间位置信息确定所述目标人体的加速度及所述目标人体在竖直方向上的目标位置，包括：
将沿所述竖直方向向上的方向作为所述空间坐标系的z轴正方向，将所述空间位置信息在z轴上的坐标值作为所述目标人体在所述竖直方向上的目标位置；
将水平面上的横轴作为所述空间坐标系的x轴，将所述水平面上的纵轴作为所述空间坐标系的y轴，基于所述空间位置信息确定所述目标人体在所述空间坐标系中x轴、y轴及z轴三个坐标维度上的合加速度，将所述合加速度作为所述目标人体的加速度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述加速度及所述目标位置检测到所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动，包括：
若所述目标位置沿所述z轴向下减小且所述加速度的方向指向所述z轴的负方向，判定所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标人体的轮廓体积满足预设条件，包括：
获取预设时间内所述目标人体的第一轮廓体积和第二轮廓体积，其中，第一轮廓体积为所述预设时间的初始时刻下所述目标人体的轮廓体积，所述第二轮廓体积为所述预设时间的截止时刻下所述目标人体的轮廓体积，第一轮廓体积和所述第二轮廓体积的差值与所述第一轮廓体积的比值小于第二预设阈值。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标人体的轮廓体积，包括：
获取所述目标人体的点云信息在所述空间坐标系中的边界信息；
基于所述边界信息确定所述目标人体的轮廓体积。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若基于所述加速度及所述目标位置未检测到所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动、所述加速度未达到第一预设阈值或所述目标人体的轮廓体积未达到预设条件，继续检测所述目标人体在空间坐标系中的空间位置信息。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设阈值的取值范围为8m/s2至12m/s2。
11.一种跌倒检测装置，其特征在于，所述装置包括：
检测单元，用于检测目标人体在空间坐标系中的空间位置信息；
确定单元，用于基于所述空间位置信息确定所述目标人体的加速度及所述目标人体在竖直方向上的目标位置，获取所述目标人体的轮廓体积；
判断单元，用于若基于所述加速度及所述目标位置检测到所述目标人体沿所述竖直方向向下加速移动、所述加速度达到第一预设阈值且所述目标人体的轮廓体积满足预设条件，判定所述目标人体处于跌倒状态。
12.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述计算机程序，用于执行如权利要求1至10任一项所述的跌倒检测方法。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至10任一项所述的方法。
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