CN114159046A - 一种基于视觉识别的呼吸障碍检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，包括安装支架，安装支架上设置有视觉识别单元、控制主机、鼻气流检测传感器、柔性连接杆、旋转电机、Z轴组件和XY轴组件；控制主机获取多个视觉识别单元间隔一设定时长拍摄画面数据后，对比多个画面数据是否存在差异，若无差异则将其与人体头部形态数据库比对，获取对应的睡姿状态数据，并依据该睡姿状态数据控制旋转电机、Z轴组件以及XY轴组件运行，将鼻气流检测传感器带动至人体鼻部检测气流；通过该种方式，应用现有的视觉识别技术，能够实现不与人体接触但又可以较为精确的检测，保障检测数据的可靠性，整体成本低，且控制难度远小于体征算法的开发难度。
Description
技术领域
本发明涉及呼吸检测技术领域，更具体地说，涉及一种基于视觉识别的呼吸障碍检测装置及方法。
背景技术
目前对呼吸检测的方式通常有两种，一种是直接由人体佩戴，而且佩戴位置通常在脸部，该种方式体验感较差，影响人们的活动，另一种是依靠对血流、心率等体征进行检测，再依靠设计算法来间接判断呼吸是否存在障碍，该种方式存在较多的干扰因素，判断结果精确度难以掌控，需要一种不与人体接触但又可以较为精确检测的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置及方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于视觉识别的呼吸障碍检测装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其中，包括安装支架，所述安装支架上设置有对人体头部形态拍照识别的视觉识别单元、接收并处理所述视觉识别单元数据信号的控制主机、鼻气流检测传感器、连接所述鼻气流检测传感器的柔性连接杆、带动所述柔性连接杆水平转动的旋转电机、带动所述旋转电机升降的Z轴组件和带动所述Z轴组件沿X轴Y轴移动的XY轴组件；所述控制主机获取多个所述视觉识别单元间隔一设定时长拍摄画面数据后，对比多个画面数据是否存在差异，若无差异则将其与人体头部形态数据库比对，获取对应的睡姿状态数据，并依据该睡姿状态数据控制所述旋转电机、所述Z轴组件以及所述XY轴组件运行，将鼻气流检测传感器带动至人体鼻部检测气流。
本发明所述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其中，所述视觉识别单元包括分别采集人体头部正上方、左侧和右侧的三个摄像头；所述安装支架上设置有以人体头部为圆心的弧形轨道，左右两侧的所述摄像头均滑动设置在所述弧形轨道上，所述安装支架还包括两组分别带动左右两侧的所述摄像头移动的驱动单元，所述驱动单元与所述控制主机电连接并受其控制。
本发明所述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其中，所述驱动单元包括对所述摄像头提供牵引力的弹簧、拉动摄像头的拉绳以及对所述拉绳收放卷的收放卷电机，所述收放卷电机与所述控制主机电连接并受其控制。
本发明所述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其中，所述安装支架包括与床头连接的连接座和与所述连接座连接的横向安装框；所述视觉识别单元、所述Z轴组件以及所述XY轴组件均安装在所述横向安装框上。
本发明所述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其中，所述弧形轨道设置在所述横向安装框上，且位于所述Z轴组件的上方。
本发明所述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其中，所述柔性连接杆内部设置有供所述鼻气流检测传感器走线的走线孔。
本发明所述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其中，所述柔性连接杆下端设置有连接所述鼻气流检测传感器的连接头。
一种基于视觉识别的呼吸障碍检测方法，应用于如上述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其包括以下步骤：
设置多个检测时间节点，当时间节点到来时，视觉识别单元间隔一设定时长拍摄画面数据来获取多个画面数据，控制主机对比多个画面数据是否存在差异，若无差异则将其与人体头部形态数据库比对，获取对应的睡姿状态数据；
控制主机依据该睡姿状态数据确定检测位置，控制主机调节旋转电机旋转来切换鼻气流检测传感器的水平检测角度，控制XY轴组件运行将鼻气流检测传感器送至检测位置正上方，最后控制主机控制Z轴组件运行将鼻气流检测传感器送至检测位置；
到达位置后视觉识别单元再次拍照进行位置的确定，若有误则依据画面存在的差距进行位置调整后再次确定，重复该调整动作直至位置正确后进行鼻气流检测传感器的数据的获取，若无误则直接进行鼻气流检测传感器的数据的获取，控制主机接收鼻气流检测传感器数据并依据气流大小以及均匀性判断呼吸是否存在障碍。
本发明的有益效果在于：设置多个检测时间节点，当时间节点到来时，视觉识别单元间隔一设定时长拍摄画面数据来获取多个画面数据，控制主机对比多个画面数据是否存在差异，若无差异则将其与人体头部形态数据库比对，获取对应的睡姿状态数据；控制主机依据该睡姿状态数据确定检测位置，控制主机调节旋转电机旋转来切换鼻气流检测传感器的水平检测角度，控制XY轴组件运行将鼻气流检测传感器送至检测位置正上方，最后控制主机控制Z轴组件运行将鼻气流检测传感器送至检测位置；到达位置后视觉识别单元再次拍照进行位置的确定，若有误则依据画面存在的差距进行位置调整后再次确定，重复该调整动作直至位置正确后进行鼻气流检测传感器的数据的获取，若无误则直接进行鼻气流检测传感器的数据的获取，控制主机接收鼻气流检测传感器数据并依据气流大小以及均匀性判断呼吸是否存在障碍；通过该种方式，应用现有的视觉识别技术，能够实现不与人体接触但又可以较为精确的检测，保障检测数据的可靠性，整体成本低，且控制难度远小于体征算法的开发难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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，还可以根据这些附图获得其他附图：
图1是本发明较佳实施例的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置正视图；
图2是本发明较佳实施例的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置原理框图；
图3是本发明较佳实施例的基于视觉识别的呼吸障碍检测方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明较佳实施例的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，如图1所示，同时参阅图2，包括安装支架1，安装支架1上设置有对人体头部形态拍照识别的视觉识别单元2、接收并处理视觉识别单元数据信号的控制主机3、鼻气流检测传感器4、连接鼻气流检测传感器的柔性连接杆5、带动柔性连接杆水平转动的旋转电机6、带动旋转电机升降的Z轴组件7、带动Z轴组件沿X轴Y轴移动的XY轴组件8；控制主机3获取多个视觉识别单元2间隔一设定时长拍摄画面数据后，对比多个画面数据是否存在差异，若无差异则将其与人体头部形态数据库比对，获取对应的睡姿状态数据，并依据该睡姿状态数据控制旋转电机6、Z轴组件7以及XY轴组件8运行，将鼻气流检测传感器4带动至人体鼻部检测气流；
设置多个检测时间节点，当时间节点到来时，视觉识别单元2间隔一设定时长拍摄画面数据来获取多个画面数据，控制主机3对比多个画面数据是否存在差异，若无差异则将其与人体头部形态数据库比对，获取对应的睡姿状态数据；控制主机3依据该睡姿状态数据确定检测位置，控制主机3调节旋转电机6旋转来切换鼻气流检测传感器4的水平检测角度，控制XY轴组件8运行将鼻气流检测传感器4送至检测位置正上方，最后控制主机控制Z轴组件7运行将鼻气流检测传感器送至检测位置；到达位置后视觉识别单元再次拍照进行位置的确定，若有误则依据画面存在的差距进行位置调整后再次确定，重复该调整动作直至位置正确后进行鼻气流检测传感器的数据的获取，若无误则直接进行鼻气流检测传感器的数据的获取，控制主机接收鼻气流检测传感器数据并依据气流大小以及均匀性判断呼吸是否存在障碍；
通过该种方式，应用现有的视觉识别技术，能够实现不与人体接触但又可以较为精确的检测，保障检测数据的可靠性，整体成本低，且控制难度远小于体征算法的开发难度；相比于现有的技术方式而言，本申请的结构形式更加稳定，且开发成本更低，同时对于人体头部状态稳定性的检测，能够兼顾考虑人体头部翻转、横移情况，同时柔性连接杆的设置能够较好的避免人体头部意外移动硬性接触到鼻气流检测传感器带来伤害的情况。
优选的，视觉识别单元2包括分别采集人体头部正上方、左侧和右侧的三个摄像头20；安装支架1上设置有以人体头部为圆心的弧形轨道10，左右两侧的摄像头20均滑动设置在弧形轨道10上，安装支架1还包括两组分别带动左右两侧的摄像头移动的驱动单元11，驱动单元11与控制主机3电连接并受其控制。
优选的，驱动单元11包括对摄像头20提供牵引力的弹簧110、拉动摄像头20的拉绳111以及对拉绳收放卷的收放卷电机112，收放卷电机112与控制主机3电连接并受其控制；结构简洁，驱动可靠性好，精度易于控制；收放卷电机优选的采用工作噪音较小的电机。
优选的，安装支架1包括与床头连接的连接座和与连接座连接的横向安装框；视觉识别单元、Z轴组件以及XY轴组件均安装在横向安装框上；弧形轨道设置在横向安装框上，且位于Z轴组件的上方；结构合理且紧凑，拆装维护方便。
优选的，柔性连接杆5内部设置有供鼻气流检测传感器走线的走线孔；柔性连接杆下端设置有连接鼻气流检测传感器4的连接头50；便于进行安装连接以及更换鼻气流检测传感器。
一种基于视觉识别的呼吸障碍检测方法，应用于如上述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，如图3所示，其包括以下步骤：
S01：设置多个检测时间节点，当时间节点到来时，视觉识别单元间隔一设定时长拍摄画面数据来获取多个画面数据，控制主机对比多个画面数据是否存在差异，若无差异则将其与人体头部形态数据库比对，获取对应的睡姿状态数据；
S02：控制主机依据该睡姿状态数据确定检测位置，控制主机调节旋转电机旋转来切换鼻气流检测传感器的水平检测角度，控制XY轴组件运行将鼻气流检测传感器送至检测位置正上方，最后控制主机控制Z轴组件运行将鼻气流检测传感器送至检测位置；
S03：到达位置后视觉识别单元再次拍照进行位置的确定，若有误则依据画面存在的差距进行位置调整后再次确定，重复该调整动作直至位置正确后进行鼻气流检测传感器的数据的获取，若无误则直接进行鼻气流检测传感器的数据的获取，控制主机接收鼻气流检测传感器数据并依据气流大小以及均匀性判断呼吸是否存在障碍；
通过该种方式，应用现有的视觉识别技术，能够实现不与人体接触但又可以较为精确的检测，保障检测数据的可靠性，整体成本低，且控制难度远小于体征算法的开发难度；相比于现有的技术方式而言，本申请的结构形式更加稳定，且开发成本更低，同时对于人体头部状态稳定性的检测，能够兼顾考虑人体头部翻转、横移情况，同时柔性连接杆的设置能够较好的避免人体头部意外移动硬性接触到鼻气流检测传感器带来伤害的情况。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其特征在于，包括安装支架，所述安装支架上设置有对人体头部形态拍照识别的视觉识别单元、接收并处理所述视觉识别单元数据信号的控制主机、鼻气流检测传感器、连接所述鼻气流检测传感器的柔性连接杆、带动所述柔性连接杆水平转动的旋转电机、带动所述旋转电机升降的Z轴组件和带动所述Z轴组件沿X轴Y轴移动的XY轴组件；所述控制主机获取多个所述视觉识别单元间隔一设定时长拍摄画面数据后，对比多个画面数据是否存在差异，若无差异则将其与人体头部形态数据库比对，获取对应的睡姿状态数据，并依据该睡姿状态数据控制所述旋转电机、所述Z轴组件以及所述XY轴组件运行，将鼻气流检测传感器带动至人体鼻部检测气流。
2.根据权利要求1所述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其特征在于，所述视觉识别单元包括分别采集人体头部正上方、左侧和右侧的三个摄像头；所述安装支架上设置有以人体头部为圆心的弧形轨道，左右两侧的所述摄像头均滑动设置在所述弧形轨道上，所述安装支架还包括两组分别带动左右两侧的所述摄像头移动的驱动单元，所述驱动单元与所述控制主机电连接并受其控制。
3.根据权利要求2所述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其特征在于，所述驱动单元包括对所述摄像头提供牵引力的弹簧、拉动摄像头的拉绳以及对所述拉绳收放卷的收放卷电机，所述收放卷电机与所述控制主机电连接并受其控制。
4.根据权利要求3所述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其特征在于，所述安装支架包括与床头连接的连接座和与所述连接座连接的横向安装框；所述视觉识别单元、所述Z轴组件以及所述XY轴组件均安装在所述横向安装框上。
5.根据权利要求4所述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其特征在于，所述弧形轨道设置在所述横向安装框上，且位于所述Z轴组件的上方。
6.根据权利要求1-5任一所述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其特征在于，所述柔性连接杆内部设置有供所述鼻气流检测传感器走线的走线孔。
7.根据权利要求1-5任一所述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其特征在于，所述柔性连接杆下端设置有连接所述鼻气流检测传感器的连接头。
8.一种基于视觉识别的呼吸障碍检测方法，应用于如权利要求1-7任一所述的基于视觉识别的呼吸障碍检测装置，其特征在于，包括以下步骤：
设置多个检测时间节点，当时间节点到来时，视觉识别单元间隔一设定时长拍摄画面数据来获取多个画面数据，控制主机对比多个画面数据是否存在差异，若无差异则将其与人体头部形态数据库比对，获取对应的睡姿状态数据；
控制主机依据该睡姿状态数据确定检测位置，控制主机调节旋转电机旋转来切换鼻气流检测传感器的水平检测角度，控制XY轴组件运行将鼻气流检测传感器送至检测位置正上方，最后控制主机控制Z轴组件运行将鼻气流检测传感器送至检测位置；
到达位置后视觉识别单元再次拍照进行位置的确定，若有误则依据画面存在的差距进行位置调整后再次确定，重复该调整动作直至位置正确后进行鼻气流检测传感器的数据的获取，若无误则直接进行鼻气流检测传感器的数据的获取，控制主机接收鼻气流检测传感器数据并依据气流大小以及均匀性判断呼吸是否存在障碍。
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