CN114333228B - 一种婴儿的智能视频看护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种婴儿的智能视频看护方法，包含：S1看护区域设置：以摄像头摄取的画面为范围，将看护周界的顶点按照顺序依次连接，连接后的区域即为看护区域；S2婴儿触发报警方式判断：根据婴儿移动方式的不同其触发报警条件也不同，需要判断其触发报警的方式；第一种情况，婴儿在看护区域内整体运动，当婴儿距离周界小于一定距离时触发报警，即看护周界内报警；第二种情况，婴儿身体部分移动超过边界触发报警，即越界报警；S3婴儿触发报警条件判断：S3.1看护周界内靠近周界报警的判断；S3.2看护周界内发生越界报警的判断；S4报警。本发明通过婴儿看护周界安全区域的设置，在婴儿即将超出看护周界的安全区域时及时发出警报提醒家长，减少意外的发生。

Description

一种婴儿的智能视频看护方法

技术领域

本发明涉及音频处理技术领域，特别涉及一种婴儿的智能视频看护方法。

背景技术

随着新生儿的诞生，婴儿的看护成为每个家庭所面临的问题，大多数的家庭会选择由家庭成员或者聘请月嫂看护婴儿，但是再专业的人员也难免会有疏漏的地方。例如，当婴儿睡着时大人可能会抽时间去处理其他事情，从而在一定程度上面临着当婴儿睡醒时大人不在身边的问题，此时若婴儿在婴儿床上翻滚不慎翻出床外，可能会导致意外的发生。

因此，传统的婴儿看护方法需要大人守在婴儿旁边时刻注意婴儿的动向，这消耗家长的大量时间和精力且稍有不慎则可能在婴儿将发生意外时无法及时赶到婴儿旁边保护婴儿。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于：通过婴儿看护周界安全区域的设置，在婴儿即将超出看护周界的安全区域时及时发出警报提醒家长，减少意外的发生。

具体地，本发明提供一种婴儿的智能视频看护方法，所述方法包含以下步骤：

S1.看护区域设置：

以摄像头摄取的画面为范围，将看护周界的顶点按照顺序依次连接，连接后的区域即为看护区域；

S2.婴儿触发报警方式判断：根据婴儿移动方式的不同其触发报警条件也不同，首先需要判断其触发报警的方式；

婴儿移动触发报警的方式分为两类：

第一种情况，婴儿在看护区域内整体运动，当婴儿距离周界小于一定距离时触发报警，即看护周界内报警；

第二种情况，婴儿身体部分移动超过边界触发报警，即越界报警；

S3.婴儿触发报警条件判断：

S3.1看护周界内靠近周界报警的判断；

S3.1.1,求看护周界多边形的最小边长：

比较N条边长选出最短的一条边长记为l_min，其中N≤6的正整数；

S3.1.2,求婴儿和看护周界的最小距离:

假设婴儿移动的最小外接矩形的四个顶点分别为M₁(x’₁,y’₁)，M₂(x’₂,y’₂)，M₃(x’₃,y’₃)，M₄(x’₄,y’₄)，分别求外接移动矩形四个顶点到看护周界每条边的距离，看护周界形状采用S3.1.1中形状，将外接移动矩形四个顶点分别求到看护周界每条边的距离后，比较选取最短距离记为d_min；

S3.1.3触发报警条件：

当S3.1.1，S3.1.2中求得数据满足：

d_min＜l_min*0.2时，触发报警条件；

S3.2看护周界内发生越界报警的判断：

假设看护周界设为五边形其五个顶点为A(x₁,y₁)，B(x₂,y₂)，C(x₃,y₃)，D(x₄,y₄)，E(x₅,y₅)，婴儿移动最小外接矩形四个顶点为M₁(x’₁,y’₁)，M₂(x’₂,y’₂)，M₃(x’₃,y’₃)，M₄(x’₄,y’₄)；

S3.2.1，判断看护周界与移动矩形边顺序：

看护周界与婴儿移动最小外接矩形的边需要按照逆时针方向排列，利用向量叉积来进行判断；

S3.2.2,求看护周界与移动矩形相交顶点：

每次判断选取看护周界的两个顶点与婴儿移动矩形的每个顶点依次判断，交点P的坐标为P(x,y)；

S3.2.3，求多边形面积：

假设S3.2.2中求得相交多边形的交点为P₁-P₅,则多边形的面积为：

S₂＝P_[0].y*(P_[4].x-P_[1].x)

S＝S₁+S₂

S3.2.4，触发报警条件：

婴儿移动矩形面积为：

S_rect＝|(x'₁-x'₃)*(y'₁-y'₃)|

当S3.2.3中所求S与S_rect满足以下关系时:

S＞S_rect*0.8时，触发报警条件；

S4，报警。

所述步骤S1中看护区域设置进一步包括：

在画面中按照逆时针的顺序依次选取看护周界的N顶点，每个看护周界最多有6个顶点，即，其中N≤6的正整数，最多支持2个看护周界。

所述步骤S2中，所述的第一种情况，假设看护周界为婴儿床，当婴儿翻身距离床边小于一定距离触发报警；

所述的第二种情况，假设看护区域为婴儿床，当婴儿腿伸出床边时触发报警。

所述步骤S2中，具体判断方法如下：

(A)移动转化：

用婴儿移动的最小外接矩形来进行判断

(1)第一种情况下婴儿在看护周界内移动到小于看护周界一定范围内产生报警，此时可用矩形的四个顶点均在看护周界内表示；

(2)第二种情况下婴儿在看护周界内，身体部分越出看护周界产生报警，此时可以用矩形至多有三个顶点在周界内表示；

(B)顶点判断：

假设看护周界为五边形且五个顶点为A(x₁,y₁),B(x₂,y₂),C(x₃,y₃),D(x₄,y₄),E(x₅,y₅),待判断的点为P(x,y),若：

与/>的值同号，即五个值的结果同为正数或同为负数，则点P在五边形ABCDE内部。

所述步骤S3.1中假设看护周界为五边形，五个顶点坐标依次为：A(x₁,y₁)，B(x₂,y₂)，C(x₃,y₃)，D(x₄,y₄)，E(x₅,y₅)，则五条边的边长分别为：

所述步骤S3.1.2中的最小距离：以求点M₁到边AB的距离为例，其中A点坐标为(x₁,y₁),B点坐标为(x₂,y₂)：

k＝(y₂-y₁)/(x₂-x₁)

d₁＝|k*x'₁-y'₁-k*x₁+y₁|

d即为点M₁到边AB的距离，将外接移动矩形四个顶点分别求到看护周界每条边的距离后，比较选取最短距离记为d_min。

所述步骤S3.2.1，以看护周界边AB与边AC位置判断为例进行计算：

当res>0,AC在AB的逆时针方向；res＝0,AB与AC共线；res<0,AC在AB的顺时针方向；

所以，当res为-1时，交换点B与点C的位置，其他点以此类推。

所述步骤S3.2.2，以看护周界的A、B点及移动矩形的M₁和M₂点为例：

首先，利用S3.2.1中的向量叉积公式判断边AB与边AM₁的关系：

第一步：若AM₁在AB逆时针方向则M₁为相交多边形的一个顶点；

第二步：若边AM₁在边AB的顺时针方向，则判断移动矩形下一个顶点即边AM₂与边AB的关系；

第三步：若AM₂在AB的逆时针方向，则求边AB与边M₁M₂的交点P，所求交点即为多边形的一个交点，求解如下：

b₁＝(y₂-y₁)*x₁+(x₁-x₂)*y₁

b₂＝(y'₂-y'₁)*x'₁+(x'₁-x'₂)*y'₁

N＝(x₂-x₁)(y'₂-y'₃)-(x₂'-x'₁)(y₂-y₁)

N₁＝b₂*(x₂-x₁)-b₁*(x'₂-x'₁)

N₂＝b₂*(y₂-y₁)-b*(y'₂-y'₁)

x＝N₁/N

y＝N₂/N

所以交点P的坐标为P(x,y)

第四步：若AM₂在AB的顺时针方向则返回所述第一步判断移动矩形的下一个顶点；以此类推。

综上，应用本申请的方法能够实现的优势在于：通过安全看护区域的设置，在婴儿即将越出安全区域导致意外发生时及时发出报警信号提醒家长，减少意外的发生。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。

图1是本发明的方法的流程示意图。

图2是图1中步骤S3进一步的流程示意图。

图3是本发明方法的具体实施例的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容及优点，现结合附图对本发明进行进一步的详细说明。

如图1所示，本申请涉及一种婴儿的智能视频看护方法，所述方法包含以下步骤：

S1.看护区域设置：

以摄像头摄取的画面为范围，将看护周界的顶点按照顺序依次连接，连接后的区域即为看护区域；

S2.婴儿触发报警方式判断：根据婴儿移动方式的不同其触发报警条件也不同，首先需要判断其触发报警的方式；

婴儿移动触发报警的方式可以分为两类：

第一种情况，婴儿在看护区域内整体运动，当婴儿距离周界小于一定距离时触发报警，即看护周界内报警；

第二种情况，婴儿身体部分移动超过边界触发报警，即越界报警；

S3.婴儿触发报警条件判断：

S3.1看护周界内靠近周界报警的判断；

S3.1.1,求看护周界多边形的最小边长：

比较N条边长选出最短的一条边长记为l_min，其中N≤6的正整数；

S3.1.2,求婴儿和看护周界的最小距离:

假设婴儿移动的最小外接矩形的四个顶点分别为M₁(x’₁,y’₁)，M₂(x’₂,y’₂)，M₃(x’₃,y’₃)，M₄(x’₄,y’₄)，分别求外接移动矩形四个顶点到看护周界每条边的距离，看护周界形状采用S3.1.1中形状，将外接移动矩形四个顶点分别求到看护周界每条边的距离后，比较选取最短距离记为d_min；

S3.1.3触发报警条件：

当S3.1.1，S3.1.2中求得数据满足：

d_min＜l_min*0.2时，触发报警条件；

S3.2看护周界内发生越界报警的判断：

假设看护周界设为五边形其五个顶点为A(x₁,y₁)，B(x₂,y₂)，C(x₃,y₃)，D(x₄,y₄)，E(x₅,y₅)，婴儿移动最小外接矩形四个顶点为M₁(x’₁,y’₁)，M₂(x’₂,y’₂)，M₃(x’₃,y’₃)，M₄(x’₄,y’₄)；

S3.2.1，判断看护周界与移动矩形边顺序：

看护周界与婴儿移动最小外接矩形的边需要按照逆时针方向排列，利用向量叉积来进行判断；

S3.2.2,求看护周界与移动矩形相交顶点：

每次判断选取看护周界的两个顶点与婴儿移动矩形的每个顶点依次判断，交点P的坐标为P(x,y)；

S3.2.3，求多边形面积：

假设S3.2.2中求得相交多边形的交点为P₁-P₅,则多边形的面积为：

S₂＝P_[0].y*(P_[4].x-P_[1].x)

S＝S₁+S₂

S3.2.4，触发报警条件：

婴儿移动矩形面积为：

S_rect＝|(x'₁-x'₃)*(y'₁-y'₃)|

当S3.2.3中所求S与S_rect满足以下关系时:

S＞S_rect*0.8时，触发报警条件；

S4，报警。

具体地，本申请的具体实施例，其方法的主要实施步骤如下：

步骤1.看护区域设置

以摄像头摄取的画面为范围，在画面中按照逆时针的顺序依次选取看护周界的顶点，每个看护周界最多有6个顶点，最多支持两个看护周界。将看护周界的顶点按照顺序依次连接，连接后的区域即为看护区域。

步骤2.婴儿触发报警方式判断

根据实际情况分析，婴儿移动触发报警的情况可以分为两类：

第一种情况，婴儿在看护区域内整体运动，当婴儿距离周界小于一定距离时触发报警，例如：看护周界为婴儿床，当婴儿翻身距离床边小于一定距离触发报警；

第二种情况，婴儿身体部分移动超过边界触发报警，例如：看护区域为婴儿床，当婴儿腿伸出床边时触发报警。

根据婴儿移动方式的不同其触发报警条件也不同，所以需要判断其触发报警的方式。具体判断方法如下：

2.1移动转化

用婴儿移动的最小外接矩形来进行判断

(1)第一种情况下婴儿在看护周界内移动到小于看护周界一定范围内产生报警，此时可用矩形的四个顶点均在看护周界内表示；

(2)第二种情况下婴儿在看护周界内，身体部分越出看护周界产生报警，此时可以用矩形至多有三个顶点在周界内表示；

2.2顶点判断

假设看护周界为五边形且五个顶点为A(x₁,y₁),B(x₂,y₂),C(x₃,y₃),D(x₄,y₄),E(x₅,y₅),待判断的点为P(x,y),若：

与/>

的值同号，即五个值的结果同为正数或同为负数，则点P在五边形ABCDE内部。

步骤3.婴儿触发报警条件判断

3.1看护周界内靠近周界报警

(1)求看护周界多边形的最小边长

假设看护周界为五边形，五个顶点坐标依次为：A(x₁,y₁)，B(x₂,y₂)，C(x₃,y₃)，D(x₄,y₄)，E(x₅,y₅)，则五条边的边长分别为：

比较五条边长选出最短的一条边长记为l _min

(2)求婴儿和看护周界的最小距离

假设婴儿移动的最小外接矩形的四个顶点分别为M₁(x’₁,y’₁)，M₂(x’₂,y’₂)，M₃(x’₃,y’₃)，M₄(x’₄,y’₄)，分别求外接移动矩形四个顶点到看护周界每条边的距离，看护周界形状采用(1)中形状，以求点M₁到边AB的距离为例，其中A点坐标为(x₁,y₁),B点坐标为(x₂,y₂)：

k＝(y₂-y₁)/(x₂-x₁)

d₁＝|k*x'₁-y'₁-k*x₁+y₁|

d即为点M₁到边AB的距离，将外接移动矩形四个顶点分别求到看护周界每条边的距离后，比较选取最短距离记为d_min

(3)触发报警条件

当(1)(2)中求得数据满足：

d_min＜l_min*0.2

时，触发报警条件

3.2看护周界内发生越界报警

假设看护周界设为五边形其五个顶点为A(x₁,y₁)，B(x₂,y₂)，C(x₃,y₃)，D(x₄,y₄)，E(x₅,y₅)，婴儿移动最小外接矩形四个顶点为M₁(x’₁,y’₁)，M₂(x’₂,y’₂)，M₃(x’₃,y’₃)，M₄(x’₄,y’₄)。

(1)判断看护周界与移动矩形边顺序

看护周界与婴儿移动最小外接矩形的边需要按照逆时针方向排列，利用向量叉积来进行判断，以看护周界边AB与边AC位置判断为例进行计算：

当res>0,AC在AB的逆时针方向；res＝0,AB与AC共线；res<0,AC在AB的顺时针方向；

所以，当res为-1时，交换点B与点C的位置

(2)求看护周界与移动矩形相交顶点

每次判断选取看护周界的两个顶点与婴儿移动矩形的每个顶点依次判断，以看护周界的A、B点及移动矩形的M₁和M₂点为例：

首先：利用(1)中的向量叉乘公式判断边AB与边AM₁的关系：

第一步：若AM₁在AB逆时针方向则M₁为相交多边形的一个顶点；

第二步：若边AM₁在边AB的顺时针方向，则判断移动矩形下一个顶点即边AM₂与边AB的关系；

第三步：若AM₂在AB的逆时针方向，则求边AB与边M₁M₂的交点P，所求交点即为多边形的一个交点，求解如下：

b₁＝(y₂-y₁)*x₁+(x₁-x₂)*y₁

b₂＝(y'₂-y'₁)*x'₁+(x'₁-x'₂)*y'₁

N＝(x₂-x₁)(y'₂-y'₃)-(x₂'-x'₁)(y₂-y₁)

N₁＝b₂*(x₂-x₁)-b₁*(x'₂-x'₁)

N₂＝b₂*(y₂-y₁)-b*(y'₂-y'₁)

x＝N₁/N

y＝N₂/N

所以交点P的坐标为P(x,y)

第四步：若AM₂在AB的顺时针方向则返回第一步判断移动矩形的下一个顶点；

(3)求多边形面积

假设(2)中求得相交多边形的交点为P₁-P₅,则多边形的面积为：

S₂＝P_[0].y*(P_[4].x-P_[1].x)

S＝S₁+S₂

(4)触发报警条件

婴儿移动矩形面积为：

S_rect＝|(x'₁-x'₃)*(y'₁-y'₃)|

当(3)中所求S与S_rect满足以下关系时:

S＞S_rect*0.8

触发报警。

如图3所示，所述方法进一步还可以描述为以下步骤：

首先，开始；

其次，设置看护周界；

再次，计算婴儿移动矩形顶点在看护周界内的个数i；

再一次，判断是否i＞3？

如果是i＞3，则

进一步，计算移动边框距离周界边界的最小距离d_min；

进一步，计算周界边界最短的边长l_min；

进一步，判断是否d_min＜l_min*0.2？如果是，则报警，否则，返回；

如果不是i＞3，则

进一步，计算移动边框与周界边界相交面积S；

进一步，计算移动矩形面积S1；

进一步，判断是否S＞0.8*S1？如果是，则报警，否则，返回。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种婴儿的智能视频看护方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

S1.看护区域设置：

以摄像头摄取的画面为范围，将看护周界的顶点按照顺序依次连接，连接后的区域即为看护区域；

S2.婴儿触发报警方式判断：根据婴儿移动方式的不同其触发报警条件也不同，首先需要判断其触发报警的方式；

婴儿移动触发报警的方式分为两类：

第一种情况，婴儿在看护区域内整体运动，当婴儿距离周界小于一定距离时触发报警，即看护周界内报警；

第二种情况，婴儿身体部分移动超过边界触发报警，即越界报警；

S3.婴儿触发报警条件判断：

S3.1,看护周界内靠近周界报警的判断；

S3.1.1,求看护周界多边形的最小边长：

比较N条边长选出最短的一条边长记为l_min，其中N≤6的正整数；

S3.1.2,求婴儿和看护周界的最小距离:

假设婴儿移动的最小外接矩形的四个顶点分别为M₁(x’₁,y’₁)，M₂(x’₂,y’₂)，M₃(x’₃,y’₃)，M₄(x’₄,y’₄)，分别求外接移动矩形四个顶点到看护周界每条边的距离，看护周界形状采用S3.1.1中形状，将外接移动矩形四个顶点分别求到看护周界每条边的距离后，比较选取最短距离记为d_min；S3.1.3,触发报警条件：

当S3.1.1，S3.1.2中求得数据满足：

d_min＜l_min*0.2时，触发报警条件；

S3.2,看护周界内发生越界报警的判断：

假设看护周界设为五边形其五个顶点为A(x₁,y₁)，B(x₂,y₂)，C(x₃,y₃)，D(x₄,y₄)，E(x₅,y₅)，婴儿移动最小外接矩形四个顶点为M₁(x’₁,y’₁)，M₂(x’₂,y’₂)，M₃(x’₃,y’₃)，M₄(x’₄,y’₄)；

S3.2.1，判断看护周界与移动矩形边顺序：

看护周界与婴儿移动最小外接矩形的边需要按照逆时针方向排列，利用向量叉积来进行判断；

S3.2.2,求看护周界与移动矩形相交顶点：

每次判断选取看护周界的两个顶点与婴儿移动矩形的每个顶点依次判断，交点P的坐标为P(x,y)；

S3.2.3，求多边形面积：

假设S3.2.2中求得相交多边形的交点为P₁-P₅,多边形的面积可转换为由各交点组成的三角形面积之和来求得，以下公式中交点P1-P5的下标从0开始，分别表示为(P_[0].x,P_[0].y),(P_[1].x,P_[1].y),(P_[2].x,P_[2].y),(P_[3].x,P_[3].y),(P_[4].x,P_[4].y)，则多边形的面积为：

S₂＝P_[0].y*(P_[4].x-P_[1].x)

S＝S₁+S₂

S3.2.4，触发报警条件：

婴儿移动矩形面积为：

S_rect＝|(x'₁-x'₃)*(y'₁-y'₃)|

当S3.2.3中所求S与S_rect满足以下关系时:

S＞S_rect*0.8时，触发报警条件；

S4.报警。

2.根据权利要求1所述的一种婴儿的智能视频看护方法，其特征在于，所述步骤S1中看护区域设置进一步包括：

在画面中按照逆时针的顺序依次选取看护周界的N顶点，每个看护周界最多有6个顶点，即，其中N≤6的正整数，最多支持2个看护周界。

3.根据权利要求1所述的一种婴儿的智能视频看护方法，其特征在于，所述步骤S2中，

所述的第一种情况，假设看护周界为婴儿床，当婴儿翻身距离床边小于一定距离触发报警；

所述的第二种情况，假设看护区域为婴儿床，当婴儿腿伸出床边时触发报警。

4.根据以上权利要求2所述的一种婴儿的智能视频看护方法，其特征在于，所述步骤S2中，具体判断方法如下：

(A)移动转化：

用婴儿移动的最小外接矩形来进行判断

(1)第一种情况下婴儿在看护周界内移动到小于看护周界一定范围内产生报警，此时可用矩形的四个顶点均在看护周界内表示；

(2)第二种情况下婴儿在看护周界内，身体部分越出看护周界产生报警，此时可以用矩形至多有三个顶点在周界内表示；

(B)顶点判断：

假设看护周界为五边形且五个顶点为A(x₁,y₁),B(x₂,y₂),C(x₃,y₃),D(x₄,y₄),E(x₅,y₅),待判断的点为P(x,y),若：

与/>的值同号，即五个值的结果同为正数或同为负数，则点P在五边形ABCDE内部。

5.根据权利要求2所述的一种婴儿的智能视频看护方法，其特征在于，所述步骤S3.1中假设看护周界为五边形，五个顶点坐标依次为：A(x₁,y₁)，B(x₂,y₂)，C(x₃,y₃)，D(x₄,y₄)，E(x₅,y₅)，则五条边的边长分别为：

6.根据权利要求5所述的一种婴儿的智能视频看护方法，其特征在于，所述S3.1.2中的最小距离：以求点M₁到边AB的距离为例，其中A点坐标为(x₁,y₁),B点坐标为(x₂,y₂)：

k＝(y₂-y₁)/(x₂-x₁)

d₁＝|k*x'₁-y'₁-k*x₁+y₁|

d即为点M₁到边AB的距离，将外接移动矩形四个顶点分别求到看护周界每条边的距离后，比较选取最短距离记为d_min。

7.根据权利要求6所述的一种婴儿的智能视频看护方法，其特征在于，所述步骤S3.2.1，以看护周界边AB与边AC位置判断为例进行计算：

当res>0,AC在AB的逆时针方向；res＝0,AB与AC共线；res<0,AC在AB的顺时针方向；

所以，当res为-1时，交换点B与点C的位置，其他点以此类推。

8.根据权利要求7所述的一种婴儿的智能视频看护方法，其特征在于，所述步骤S3.2.2，以看护周界的A、B点及移动矩形的M₁和M₂点为例：首先，利用S3.2.1中的向量叉积公式判断边AB与边AM₁的关系：

第一步：若AM₁在AB逆时针方向则M₁为相交多边形的一个顶点；

第二步：若边AM₁在边AB的顺时针方向，则判断移动矩形下一个顶点即边AM₂与边AB的关系；

第三步：若AM₂在AB的逆时针方向，则求边AB与边M₁M₂的交点P，所求交点即为多边形的一个交点，求解如下：

b₁＝(y₂-y₁)*x₁+(x₁-x₂)*y₁

b₂＝(y'₂-y'₁)*x'₁+(x'₁-x'₂)*y'₁

N＝(x₂-x₁)(y'₂-y'₃)-(x₂'-x'₁)(y₂-y₁)

N₁＝b₂*(x₂-x₁)-b₁*(x'₂-x'₁)

N₂＝b₂*(y₂-y₁)-b*(y'₂-y'₁)

x＝N₁/N

y＝N₂/N

所以交点P的坐标为P(x,y)

第四步：若AM₂在AB的顺时针方向则返回所述第一步判断移动矩形的下一个顶点；以此类推。