CN115497251B - 人体晕倒躺卧姿态检测告警方法及其检测装置 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种人体晕倒躺卧姿态检测告警方法及其检测装置，包括如下步骤：获取被监测区域内采集的人体三维信息；检测获得的人体三维信息处理成多帧包含三个维度信息集合(X,Y,Z)的集合序列；将处理后的集合序列输入到基于模式匹配算法的躺卧姿态模型中，得到模型匹配结果；计算模型匹配结果与模型相符，并以此判断被监测区域人体是否为躺卧姿态检测当前范围内是否有人体活动；当持续判定人体为躺卧姿态超过设定时间阈值时，生成晕倒告警信息。可被用于各隐私场合，更为有效对静止状态下安全健康进行检测判断，又能兼顾较达到额检测识别范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种人体晕倒检测技术，尤其是涉及一种更适用于较为隐私场合环境下的人体晕倒检测方法及其检测装置。
背景技术
随着现代社会的不断发展，人们对于身体健康状况检测要求的不断提高，各种预防检测技术及相应产品也应用而生，包括各种身体健康状况检测的手戴产品及室内各监控设备等，特别是对于一些老年人群体或身体状态有恙个体来说，安装相应的室内健康设备有利于家庭其他成员或相关监控人员及时发现健康隐患安全问题，比如出现晕倒或其他疼痛导致的倒地健康异常情况，如没有在最佳时间内获得及时发现与救治，则极有可能造成最终抢救不成功的安全健康隐患问题。
虽然也有一些通过安装摄像头图像识别类产品，通过图像识别检测人体，然而这类检测产品存在着不能较好的使用于涉及隐私保护场合，不能应用于厕所、卧室等涉及隐私场合；并且通常该类产品应用成本较高，图像识别需要算力较大，配置的硬件成本也较高；或者是通红外热释电类检测产品，通过红外热释电技术检测移动物体；然而这类产品存在着只能检测移动的人体，当人体静止时候无法有效识别的缺陷问题，而出现健康状况下的人们在晕倒后的身体状态则大多处于较为静止状态，因而无法及时发现安全问题，导致不能在最佳时间内获得及时发现与救治；或者是采用红外线遮挡检测类产品，通过红外对射遮挡来识别有没有人体在对射路径空间内，然而这类产品存在着：检测识别范围局限，也无法区分物体和人，导致可能出现检测识别不到位安全隐患，检测识别误报现象发生。
发明内容
本发明为解决现有检测人们身体晕倒等健康安全的检测产品存在着不能应用于厕所/卧室等涉及隐私场合，产品检测应用成本较高；人体静止时候无法有效识别，检测识别范围局限，也无法区分物体和人等缺陷情况，检测安全隐患问题较大，导致最终容易错过最佳及时发现与及时救治黄金时机等现状而提供的一种可被应用于厕所/卧室等涉及隐私场合，又可以更为有效对静止状态下安全健康进行检测判断，又能兼顾较大检测识别范围，又可较好兼顾成本的检测应用成本控制的基于红外阵列和光幕的人体晕倒检测方法及其检测装置。
本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种人体晕倒躺卧姿态检测告警方法，其特征在于：包括如下检测方法步骤
A1.获取被监测区域内采集的人体三维信息；
A2.将A1步骤检测获得的人体三维信息处理成多帧包含三个维度信息集合(X,Y,Z)的集合序列；
A3.将处理后的集合序列输入到躺卧姿态模型中，得到模型匹配结果；
A4.以模型匹配结果为依据，并以此判断被监测区域人体是否为躺卧姿态；
A5.当持续判定人体为躺卧姿态超过设定时间阈值时，生成晕倒告警信息。
可被应用于被监测区域内，例如对厕所/卧室等等涉及隐私场合，又可以更为有效对静止状态下安全健康进行检测判断，又能兼顾较大检测识别范围，又可较好兼顾成本，检测简单易行。
作为优选，在上述A1～A2步骤中人体三维信息，通过人体横纵切面的信息获取人体信息；其中获取XY平面人体的顶视图投影结果，确定是否为人体信息；获取Z平面人体的视图结果，确定是否为人体信息。提高人体三维检测信息的检测有效性，提高检测判断识别率。
作为优选，所述的人体三维信息所采用的采集方式包括人体红外热成像、红外矩阵、超声波雷达和/或光幕传感器。提高人体三维信息检测判断识别多样有效性。
作为优选，在上述A1～A5步骤中，采用如下检测识别方法步骤
B1.初始化红外矩阵、光幕传感器以及设备参数；
B2.顶装设备监测当前范围内是否有人体活动，如果检测无人，则清除计时，并继续执行B2步骤，否则执行以下B3步骤；
B3.侧装设备检测当前范围内是否有人体活动，如果检测有人则清除计时，并继续返回执行B2步骤，否则执行以下B4步骤；
B4.由于执行B2步骤判定为有人，执行B3步骤判定为无人，满足疑似晕倒判定条件，执行一次计时增加，随后执行以下B5步骤；
B5.确认当前计时次数是否超过判定阈值次数，如果未超过，则继续执行上述B2步骤，否则执行以下B6步骤；
B6.由于执行B5步骤判定为超时，因此认为检测到疑似晕倒，随后执行以下B7步骤；
B7.生成疑似晕倒告警信息，随后执行以下B8步骤；
B8.因满足清除计数条件，清零相应计时次数，并跳转返回至上述B2步骤。
作为优选，所述的侧装设备距离地面安全设置高度尺寸为65CM～90CM。提高人体晕倒检测判断准确有效性。
作为优选，所述的顶装设备采用红外矩阵和/或超声波雷达。提高人体三维信息检测判断识别简单可靠有效性。
作为优选，所述的侧装设备采用红外矩阵和/或光幕传感器、红外对射光幕。提高人体三维信息检测判断识别简单可靠有效性。
作为优选，所述的红外矩阵设于检测场所环境顶端位置处，红外矩阵具有向下辐射至地面的向下红外矩阵；对于应用于厕所检测场所环境时，每个坑位顶端单独配置一个红外矩阵。提高人体三维信息检测判断识别简单可靠有效性。提高对区域范围内的红外矩阵检测识别人体晕倒有效性。
作为优选，所述的光幕传感器包括光幕传感器发射端和光幕传感器接收端，光幕传感器发射端和光幕传感器接收端分别设置于检测场所环境相对向两侧边位置处，且光幕传感器发射端和光幕传感器接收端安装在距离地面安全设置高度处，光幕传感器发射端和光幕传感器接收端形成的水平光幕分割面与红外矩阵的向下辐射红外矩阵区域相交叉。提高人体三维信息检测判断识别简单可靠有效性。提高光幕水平分割面对人体活动晕倒检测分析判断简单便捷可靠有效性。
本发明的发明另一个发明目的在于提供一种人体晕倒躺卧姿态检测装置，其特征在于：包括用于检测权利要求1～9之一所述的人体晕倒躺卧姿态检测告警方法的顶装设备和侧装设备，顶装设备设于室内被监测区域顶端中心位置处，顶装设备具有向下辐射至地面的辐射检测矩阵，侧装设备设置于被监测区域场所环境相对向两侧边位置处或单侧边位置处，且侧装设备安装设置在距离地面安全设置高度处形成水平检测光幕，侧装设备产生的水平检测光幕与顶装设备产生的向下辐射检测矩阵相交叉，形成检测获取人体三维信息的检测横纵切面信息。
本发明的有益效果是：可被应用于被监测区域内，例如厕所/卧室等等涉及隐私场合，又可以更为有效对静止状态下安全健康进行检测判断，又能兼顾较大检测识别范围，又可较好兼顾成本，检测简单易行。本品采用红外矩阵以及红外对射光幕对空间进行横纵切割，可以较好的判别出检测范围内人体的躺卧姿态。相较于市面的其他方案，本品具有成本低廉，检测识别性好，检测识别兼顾性优良的优点。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
图1是本发明人体晕倒躺卧姿态检测告警方法的流程结构示意图。
图2是本发明人体晕倒躺卧姿态检测告警方法的具体应用流程结构示意图。
图3是本发明人体晕倒躺卧姿态检测装置的安装立体结构示意图。
图4是本发明人体晕倒躺卧姿态检测装置的安装垂直切面示意图。
具体实施方式
实施例1：
图1、图2、图3、图4所示的实施例中，一种人体晕倒躺卧姿态检测告警方法，包括如下检测方法步骤：
A1.获取被监测区域内采集的人体三维信息；
A2.将A1步骤检测获得的人体三维信息处理成多帧包含三个维度信息集合(X,Y,Z)的集合序列；
A3.将处理后的集合序列输入到基于模式匹配算法的躺卧姿态模型中，得到模型匹配结果；
A4.以模型匹配结果为依据，并以此判断被监测区域人体是否为躺卧姿态；
A5.当持续判定人体为躺卧姿态超过设定时间阈值时，生成晕倒告警信息。在上述A1～A2步骤中人体三维信息，通过人体横纵切面的信息获取人体信息；其中获取XY平面人体的顶视图投影结果，确定是否为人体信息；获取Z平面人体的视图结果，确定是否为人体信息。
人体三维信息所采用的采集方式包括人体红外热成像、红外矩阵、超声波雷达和/或光幕传感器。
在上述A1～A5步骤中，采用如下检测识别流程步骤：
B1.初始化红外矩阵、光幕传感器以及设备参数；
B2.顶装设备监测当前范围内是否有人体活动，执行顶装设备人体检11测判断，如果检测无人，则清除计时16，并继续执行B2步骤，否则执行以下B3步骤；
B3.侧装设备检测当前范围内是否有人体活动，执行侧装设备人体检12测判断，如果检测有人则清除计时16，并继续返回执行B2步骤，否则执行以下B4步骤；
B4.由于执行B2步骤判定为有人，执行B3步骤判定为无人，满足疑似晕倒判定条件，执行一次计时增加13，随后执行以下B5步骤；
B5.确认当前计时次数是否超过判定阈值次数，也即攀升是否超时14，如果未超过，则继续执行上述B2步骤，否则执行以下B6步骤；
B6.由于执行B5步骤判定为超时，因此认为检测到疑似晕倒15，随后执行以下B7步骤；
B7.生成疑似晕倒告警信息，产生告警信息17，随后执行以下B8步骤；
B8.因满足清除计数条件，清零相应计时次数，并跳转返回至上述B2步骤。
上述疑似晕倒判定条件见下表所示：
上表中：X表示非疑似晕倒，侧装代表侧装设备，顶装代表顶装设备；此判定条件也即上述技术方案中的模型匹配结果。
上述技术方案中，对当持续判定人体为躺卧姿态超过设定时间阈值时中的时间阈值设定所采用的疑似晕倒的超时阈值判定规则为：一次晕倒检测周期为2s左右，且在检测到出现上述疑似晕倒状态时，则自动触发持续多次周期性的超时阈值判定次数任务，超时阈值判定次数一般采用为30～200次左右，在同时符合阈值判定次数情况下，生成晕倒告警信息。
具体应用检测流程包括如下步骤：
C1.初始化红外矩阵、光幕传感器以及设备参数；
C2.检测当前范围内是否有人体活动，例如检测坑位有/无人01，如果检测无人，则清除计时06，并继续返回执行C2步骤；
C3.如果有人体活动，则检测当前范围内光幕是否有被遮挡，检测光幕有/无人02，如果检测光幕有人，则清除计时06并返回继续执行上述C2步骤；
C4.如果当前范围内有人体活动并且光幕没有被遮挡，则表明在光幕下一定范围内存在人体，由于光幕安装在距离地面安全设置高度，且该高度超过成年人趟姿或卧姿状态下的双肩高度；因此可以判断在光幕之下存在趟姿或卧姿状态的人体，并触发计时，并执行计时增加03；
C5.在规定防误触发计时时间内，如果上述C2步骤或C3步骤其中任何一个步骤没有满足条件，则停止计时，返回初始状态，继续执行上述A2步骤；
如果上述C2步骤或C3步骤均满足条件，判断是否超时04，如果计时超时，超过防误触发时间，则上报疑似晕倒05告警，上报疑似晕倒告警后，清除计时06并返回继续执行上述C2步骤。
更具体的，图3所示中，被监测区域10，检测垂直方向切面30，顶装设备采用红外矩阵50，侧装设备采用红外矩阵和/或光幕传感器。顶装设备和侧装设备分别从顶装方向和侧装方向检测被监测区域10范围内是否有人存在，侧装设备可以是单侧安装或者也可以是采用双侧均安装。红外矩阵50安装设于检测场所环境顶端位置处，红外矩阵具有向下辐射至地面的向下红外矩阵区域；对于应用于厕所检测场所环境时，每个坑位顶端单独配置一个红外矩阵。提高对区域范围内的红外矩阵检测识别人体晕倒有效性。光幕传感器43包括光幕传感器发射端41和光幕传感器接收端42，光幕传感器发射端41和光幕传感器接收端42分别安装设置于检测场所环境相对向两侧边位置处，且光幕传感器发射端和光幕传感器接收端安装在距离地面安全设置高度处，光幕传感器发射端和光幕传感器接收端形成的水平光幕分割面40与红外矩阵的向下辐射红外矩阵区域30相交叉，图2所示为仅绘出展示向下辐射红外矩阵区域切面效果，实际为从顶端向下锥形辐射的向下辐射红外矩阵区域30，锥形辐射轴向切面角度为60～120度可调；提高红外矩阵对人体晕倒检测调节变化便捷有效性。红外矩阵的检测角度范围可在A1与A1之间角度范围可调，进一步的，红外矩阵的检测角度范围为60～120度可调。红外矩阵安装距离地面高度的高度尺寸采用安装高度可调节结构。进一步的，红外矩阵安装距离地面高度在2～3米范围内高度尺寸H2可调节；提高红外矩阵对人体晕倒检测调节灵活有效性。检测场所环境的平面空间尺寸范围为3米*3米水平空间内；提高对人体晕倒检测可应用范围区域空间。距离地面安全设置高度H1尺寸为70CM。当然距离地面安全设置高度尺寸也可以为70CM±5CM。当然侧装设备距离地面安全设置高度尺寸也可以设置为65CM～90CM。
上述检测方法A3步骤中涉及基于模式匹配算法所使用的主要算法伪代码如下：
算法运行简单便捷，更有效控制降低成本。
实施例2：
图3、图4所示的实施例中，一种人体晕倒躺卧姿态检测装置，包括用于检测实施例1所述的人体晕倒躺卧姿态检测告警方法的顶装设备和侧装设备，顶装设备设于室内被监测区域顶端中心位置处，顶装设备具有向下辐射至地面的辐射检测矩阵，侧装设备设置于被监测区域场所环境相对向两侧边位置处或单侧边位置处，且侧装设备安装设置在距离地面安全设置高度处形成水平检测光幕，侧装设备产生的水平检测光幕与顶装设备产生的向下辐射检测矩阵相交叉，形成检测获取人体三维信息的检测横纵切面信息。
更具体的，红外矩阵设于室内顶端中心位置处，红外矩阵具有向下辐射至地面的向下红外矩阵，光幕传感器包括光幕传感器发射端和光幕传感器接收端，光幕传感器发射端和光幕传感器接收端分别设置于检测场所环境相对向两侧边位置处，且光幕传感器发射端和光幕传感器接收端安装在距离地面安全设置高度处，光幕传感器发射端和光幕传感器接收端形成的水平光幕与与红外矩阵的向下辐射红外矩阵区域相交叉。
上述实施例1或实施例2所涉及到人体三维信息所采用的采集方式所可能涉及到的术语及部分设备检测原理简述如下：
被监测区域空间人体检测：其原理为该产品安装有红外探测传感器，可检测到人体热量所发出的红外射线。根据检测范围内是否存在热源，来判定是否有人。
红外对射光幕：采用光幕传感器，其原理为该产品安装有多对红外发射和红外接收传感器，当无人时，红外发射和接收之间无遮挡，信号正常接收；当有人时，红外发射被人体遮挡，导致部分红外接收感应不到发射的红外线，从而判定有无人。
双鉴人体被动检测：其原理为该产品安装有雷达和红外探测传感器，可通过雷达检测物体轮廓，红外探测同狭小空间人体检测双重确认区域内是否有无人。
毫米雷达波人体检测：其原理为该产品安装有毫米波雷达，可通过雷达原理检测人体轮廓，以及一定范围内可检测人体心率。利用相应算法，匹配人体轮廓从而判定有无人。
上述四种检测设备可灵活进行顶装设备和侧装设备的组合检测机制，例如采用如下组合机制检测人体三维信息：
1.被监测区域空间人体检测(顶装)+红外对射光幕(侧装)
利用被监测区域空间人体检测(或者称为狭小空间人体检测)顶装装置来判定检测区域内XY平面是否存在人体活动，利用图3中H1高度(一般为65-90cm)安装光幕来检测H1区域内Z平面是否有人。当人体非躺卧姿态时，红外对射光幕被遮挡，判定为有人，否则为无人。两相结合来判定晕倒与否。
2.被监测区域空间人体检测(顶装)+被监测区域空间人体检测(侧装)
利用被监测区域空间人体检测(或者称为狭小空间人体检测)顶装装置来判定检测区域内XY平面是否存在人体活动，利用图3中H1高度(一般为65-90cm)安装狭小空间人体检测来检测H1区域内Z平面是否有人。当人体非躺卧姿态时，狭小空间人体检测可探测到人体发出红外射线，判定为有人。反之，不在设备探测范围内，判定为无人。两相结合来判定晕倒与否。
3.双鉴人体被动检测(顶装)+红外对射光幕(侧装)
利用顶装双鉴人体被动检测装置来判定检测区域内XY平面是否存在人体活动，利用图3中H1高度(一般为65-90cm)安装光幕来检测H1区域内Z平面是否有人。当人体非躺卧姿态时，红外对射光幕被遮挡，判定为有人，否则为无人。两相结合来判定晕倒与否。
4.双鉴人体被动检测(顶装)+被监测区域空间人体检测(侧装)
利用顶装双鉴人体被动检测装置来判定检测区域内XY平面是否存在人体活动，利用图3中H1高度(一般为65-90cm)安装被监测区域空间人体检测(或者称为狭小空间人体检测)来检测H1区域内Z平面是否有人。当人体非躺卧姿态时，狭小空间人体检测可探测到人体发出红外射线，判定为有人。反之，不在设备探测范围内，判定为无人。两相结合来判定晕倒与否。
5.毫米雷达波人体检测(顶装)+红外对射光幕(侧装)
利用顶装毫米雷达波人体检测装置来判定检测区域内XY平面是否存在人体活动，利用图3中H1高度(一般为65-90cm)安装光幕来检测H1区域内Z平面是否有人。当人体非躺卧姿态时，红外对射光幕被遮挡，判定为有人，否则为无人。两相结合来判定晕倒与否。
6.毫米雷达波人体检测(顶装)+被监测区域空间人体检测(侧装)
利用顶装毫米雷达波人体检测装置来判定检测区域内XY平面是否存在人体活动，利用图3中H1高度(一般为65-90cm)安装被监测区域空间人体检测(或者称为狭小空间人体检测)来检测H1区域内Z平面是否有人。当人体非躺卧姿态时，狭小空间人体检测可探测到人体发出红外射线，判定为有人。反之，不在设备探测范围内，判定为无人。两相结合来判定晕倒与否。
本发明不限于上述具体实施方式，还可以具有其他结构的实施方式，例如：将光幕发射传感器换成带有收发功能的单侧光幕收发传感器，而将光幕接收传感器换成可有效反射光线的反光条，该方式适用于双侧安装不便的施工环境。均属于本发明的保护范围内。
在本发明位置关系描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种人体晕倒躺卧姿态检测告警方法，其特征在于：包括如下检测方法步骤
A1.获取被监测区域内采集的人体三维信息；
A2.将A1步骤检测获得的人体三维信息处理成多帧包含三个维度信息集合（X,Y,Z）的集合序列；
A3.将处理后的集合序列输入到躺卧姿态模型中，得到模型匹配结果；
A4.以模型匹配结果为依据，并以此判断被监测区域人体是否为躺卧姿态；
A5.当持续判定人体为躺卧姿态超过设定时间阈值时，生成晕倒告警信息；
在上述A1～A2步骤中人体三维信息，通过人体横纵切面的信息获取人体信息；其中获取XY平面人体的顶视图投影结果，确定是否为人体信息；获取Z平面人体的视图结果，确定是否为人体信息；
在上述A1～A5步骤中，采用如下检测识别方法步骤：
B1.初始化红外矩阵、光幕传感器以及设备参数；
B2.采用顶装设备监测当前范围内是否有人体活动，如果检测无人，则清除计时，并继续执行B2步骤，否则执行以下B3步骤；
B3.采用侧装设备检测当前范围内是否有人体活动，如果检测有人则清除计时，并继续返回执行B2步骤，否则执行以下B4步骤；
B4.由于执行B2步骤判定为有人，执行B3步骤判定为无人，满足疑似晕倒判定条件，执行一次计时增加，随后执行以下B5步骤；
B5.确认当前计时次数是否超过判定阈值次数，如果未超过，则继续执行上述B2步骤，否则执行以下B6步骤；
B6.由于执行B5步骤判定为超时，因此认为检测到疑似晕倒，随后执行以下B7步骤；
B7.生成疑似晕倒告警信息，随后执行以下B8步骤；
B8.因满足清除计数条件，清零相应计时次数，并跳转返回至上述B2步骤；所述的人体三维信息所采用的采集方式包括人体红外热成像、红外矩阵、超声波雷达和/或光幕传感器；所述的红外矩阵设于检测场所环境顶端位置处，红外矩阵具有向下辐射至地面的向下红外矩阵；对于应用于厕所检测场所环境时，每个坑位顶端单独配置一个红外矩阵；所述的光幕传感器包括光幕传感器发射端和光幕传感器接收端，光幕传感器发射端和光幕传感器接收端分别设置于检测场所环境相对向两侧边位置处，且光幕传感器发射端和光幕传感器接收端安装在距离地面安全设置高度处，光幕传感器发射端和光幕传感器接收端形成的水平光幕分割面与红外矩阵的向下辐射红外矩阵区域相交叉。
2.按照权利要求1所述的人体晕倒躺卧姿态检测告警方法，其特征在于：所述的侧装设备距离地面安全设置高度尺寸为65CM～90CM。
3.按照权利要求1所述的人体晕倒躺卧姿态检测告警方法，其特征在于：所述的顶装设备采用红外矩阵和/或超声波雷达。
4.按照权利要求1所述的人体晕倒躺卧姿态检测告警方法，其特征在于：所述的侧装设备采用光幕传感器或红外对射光幕和/或红外矩阵。
5.一种人体晕倒躺卧姿态检测装置，其特征在于：包括用于检测权利要求1～4之一所述的人体晕倒躺卧姿态检测告警方法的顶装设备和侧装设备，顶装设备设于室内被监测区域顶端中心位置处，顶装设备具有向下辐射至地面的辐射检测矩阵，侧装设备设置于被监测区域场所环境相对向两侧边位置处或单侧边位置处，且侧装设备安装设置在距离地面安全设置高度处形成水平检测光幕，侧装设备产生的水平检测光幕与顶装设备产生的向下辐射检测矩阵相交叉，形成检测获取人体三维信息的检测横纵切面信息。
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