CN116150917B - 一种柔性压力传感的睡姿数据处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传感器数据处理技术领域，尤其涉及一种柔性压力传感的睡姿数据处理方法及装置，其方法包括：对压力分布进行采集，形成压力传感数据；设置形变感知阵列采集对应压力传感数据的受压面形变数据；根据压力传感数据对压力分布在受压面上进行压力图像映射，以形成受压面矫正数据；本发明通过对受压面、受压面的形变以及受压面的形变恢复进行测量的方式对获取的柔性压力数据进行数据校正以获取真实压力情况，有效提升了柔性压力传感测量数据的准确性，通过将数据采用图像进行可视化映射，能够直观获得压力数据进行展示，从而在提升了柔性压力检测的可靠性的同时扩大了柔性压力数据的使用范围。

Description

一种柔性压力传感的睡姿数据处理方法及装置

技术领域

本发明涉及传感器数据处理技术领域，尤其涉及一种柔性压力传感的睡姿数据处理方法及装置。

背景技术

物体与物体间相互接触而产生的作用力在许多工业领域具有非常重要的作用。与一般类型的传感器不同的是，柔性压力传感阵列可以检测出柔性—柔性以及柔性—刚性相接触的作用力。柔性压力传感阵列不但拥有普通传感器的特点，而且具有轻薄、柔软、可弯曲等特点。柔性压力传感阵列可以在弯曲状态下检测出接触作用力的大小与分布信息，尤其是在一些曲面或者非平面形状的接触力检测中，具有较好的效果，并且已广泛应用在很多领域。

中国专利申请公开号：CN114841236A公开了一种基于深度学习的柔性压力传感阵列图的识别方法，该方法通过将传感器贴在机械手上抓取物体，对识别的物体进行分类；利用深度卷积生成对抗网络技术生成柔性压力传感阵列图样本；利用改进的神经网络模型并引入注意力机制的方式对柔性压力传感阵列图样本进行训练，得到最优模型；根据训练得到的最优模型对样本中的测试集进行测试；将训练好的最优模型应用到机械手中，动态地抓取物体并识别该物体的类型；该方法识别准确度高、识别效率高、泛化能力强，并且能满足大量应用场景需求。

但是，上述方法存在以下问题：无法通过对接触面的扭曲进行识别，导致识别性能降低的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种柔性压力传感的睡姿数据处理方法及装置，用以克服现有技术中获取的柔性压力检测数据受接触面形变干扰造成的可靠性降低的问题。

一方面，本发明提供一种柔性压力传感的睡姿数据处理方法，包括：

步骤S1，利用压力传感模块控制设置在受压面上的柔性传感器阵列对压力分布进行采集，形成压力传感数据；

步骤S2，所述压力传感模块根据所述压力传感数据控制设置在所述受压面下设置的形变感知阵列采集对应所述压力传感数据的受压面形变数据；

步骤S3，数据分析模块根据所述压力传感数据以及所述受压面形变数据，并根据所述压力传感数据以及所述受压面形变数据在所述受压面上进行压力图像映射，以形成受压面矫正数据；

步骤S4，利用恢复检测模块控制设置在所述受压面下的受压记录阵列对受压面各区域的恢复时长进行记录，以形成受压恢复数据；

步骤S5，所述数据分析模块根据所述受压恢复数据对所述受压面矫正数据进行进一步调整，以形成受压调整数据，数据分析模块根据受压调整数据绘制受压调整图像；

步骤S6，重复步骤S1至步骤S5，获取若干样本的所述受压调整图像以保存形成睡姿样本库；

其中，所述压力传感数据为所述受压面上产生的压力数据，所述受压面形变数据为所述受压面产生的形变数据，所述压力图像映射为通过所述受压面形变数据对产生形变的所述受压面进行的形变修正；

其中，所述受压面矫正数据包括受压面的凹陷、翻转和/或扭曲数据；

其中，所述形变感知阵列由受力后产生形变并在移除受力后恢复初始形态的若干泡沫传感器组成，且，各泡沫传感器的相对位置在采集过程中保持不变，并且，各泡沫传感器存在破坏、复原以及平衡三种状态，单个泡沫传感器的形变数据确定该泡沫传感器的状态；受压记录阵列由若干位移传感器组成。

进一步地，在所述步骤S3中，所述受压面矫正数据通过所述受压面形变数据对产生形变的所述受压面进行的形变修正后获得，形变修正的具体方式为：

对于第i次所述压力分布采集中所述受压面中单个采集点j，所述数据分析模块中设有最小恢复压力阈值Fα与最大破坏压力阈值Fβ，若其发生形变，所述数据分析模块判定采集点j为形变采集点，其受到的压力为Fij，其中，0＜Fα＜Fβ，i=1,2,3，…，n，n＞3且n为整数，j=1,2,3，…，m，m＞9且m为整数，数据分析模块通过采集点j对应的所述泡沫传感器的状态确定是否对采集点j进行形变补偿修正；

若所述泡沫传感器处于复原状态，所述数据分析模块判定不对采集点j进行补偿修正；

若所述泡沫传感器处于平衡状态，所述数据分析模块判定对采集点j以第一预设映射方式进行补偿修正，第一预设映射方式为所述数据分析模块通过第一形变补偿值对压力Fij进行补偿修正；

若所述泡沫传感器处于破坏状态，数据分析模块判定对采集点j以第二预设映射方式进行补偿修正，第二预设映射方式为所述数据分析模块设定第二形变补偿值对压力Fij进行补偿修正；

其中，所述复原状态为Fij＜Fα，所述破坏状态为Fij＞Fβ所述平衡为Fα≤Fij≤Fβ；

其中，所述最小恢复压力阈值Fα、所述最大破坏压力阈值Fβ、所述第一形变补偿值以及所述第二形变补偿值均由所述受压面的材质确定，且，第一形变补偿值小于第二形变补偿值。

进一步地，所述柔性传感器阵列由若干柔性压力传感器组成且各压力传感器以预设间距设置在所述受压面上，当受压面受压时，受压面发生形变，且，单个柔性压力传感器与其相邻的各柔性压力传感器的水平间距缩短；

在压力采集条件下，所述压力传感模块将各睡姿样本对应的所述压力传感数据进行记录，并记录对应的当前记录时间，以形成时间戳压力传感数据；

所述压力采集条件为所述压力传感模块周期性读取所述柔性传感器阵列在当前睡姿状态下承受的各压力值与前次读取的柔性传感器阵列在前次睡姿状态下承受的各压力值的对应差值处于容许误差范围内。

进一步地，在所述步骤S3中，在睡姿分析条件下，所述数据分析模块读取所述压力传感模块中的所述时间戳压力传感数据，并将各时间戳压力传感数据对应的所述压力数据与所述受压面形变数据形成对应的所述受压面矫正数据；

对于单个时间戳，所述数据分析模块根据所述受压面矫正数据生成该时间戳的压力传感图像；

其中，所述压力传感图像为根据所述受压面矫正数据中相邻的不为零的值对应的采集点的坐标绘制由若干封闭曲线形成的特征图像；

所述睡姿分析条件为所述压力传感模块生成所述时间戳压力传感数据。

进一步地，在所述步骤S4中，当所述受压面结束受压时，对于所述单个采集点j，所述受压记录阵列对其恢复到未受压状态的时间进行记录，并形成对于该采集点的受压恢复时间Tj，所述恢复检测模块中设有第一预设恢复时间Tα以及第二预设恢复时间Tβ，其中，0＜Tα＜Tβ，恢复检测模块将Tj与Tα以及Tβ进行比较，以确定采集点j的受压恢复性能，并对采集点j的恢复性能进行赋值，

若Tj＜Tα，所述恢复检测模块判断所述采集点j恢复效率高于预设恢复效率区间，且，采集点j形变量小，并确定采集点j的恢复性能赋值为1；

若Tα≤Tj＜Tβ，所述恢复检测模块判断所述采集点j恢复效率处于预设恢复效率区间，且，采集点j形变量大，并确定采集点j的恢复性能赋值为2；

若Tβ≤Tj，所述恢复检测模块判断所述采集点j恢复效率低于预设恢复效率区间，且，采集点j形变量无法自动恢复，并确定采集点j的恢复性能赋值为3；

其中，所述未受压状态为采集点在未受压时对应的初始形态，所述预设恢复效率区间与所述受压面的材质有关，其与弹性形变与屈服形变对应。

进一步地，在所述步骤S5中，所述数据分析模块根据所述恢复性能赋值将采集点j对应各时间戳的压力传感图像进行分区，并形成以恢复性能赋值为特征的所述受压调整图像；

所述分区形成若干区域中，单个区域的恢复性能赋值相同。

进一步地，在所述步骤S4中，所述恢复检测模块中设有调整周期，恢复检测模块以调整周期为触发时间线性调整所述第一预设恢复时间Tα以及所述第二预设恢复时间Tβ的值，当恢复检测模块在达到单个调整周期对应的时长时，等比例增大第一预设恢复时间Tα以及第二预设恢复时间Tβ的值；

其中，所述调整周期与所述受压面的材料疲劳性能有关。

另一方面，本发明提供柔性压力传感装置，包括：

若干压力型传感器阵列，其分别设置在受压面上以及受压面内，用以测量使用者向床体的施压数据；

数据采集设备，其与各压力传感器阵列相连，用以收集并存储所述施压数据；

计时阵列，其以预设分布方式分区域设置在受压面上，用以记录受压面恢复时长；

服务器，其与所述数据采集设备以及所述计时阵列相连，且，带有显示器，用以形成并输出压力图像。

进一步地，所述压力型传感器阵列的类别包括：

柔性传感器阵列，其设置在受压面上并由若干柔性压力传感器组成，用以收集使用者向受压面的施压数据；

形变感知阵列，其设置在受压面内，用以收集使用者的施压对受压面产生的形变数据；

受压记录阵列，其设置在受压面下并由位移传感器组成，用以记录受压面的恢复状态；

其中，所述柔性传感器阵列、所述形变感知阵列和所述受压记录阵列的阵列排布方式与传感器数量均相同，且初始位置对应。

进一步地，组成所述柔性传感器阵列的压力传感器的数量至少为16个，组成所述形变感知阵列的传感器的数量至少为16个，受压记录阵列的位移传感器的数量至少为16个，且，柔性传感器阵列的各压力传感器围成的最大面积覆盖所述受压面的投影面积。

与现有技术相比，本发明的有益效果是，通过对受压面、受压面的形变以及受压面的形变恢复进行测量的方式，在有效提升了柔性压力传感测量的准确性的同时，将数据进行可视化，从而提升了柔性压力检测的可靠性。

进一步地，利用对采集点的形变进行测量的方式，对柔性压力传感数据进行矫正，在有效消除了因受压面的弯折以及移动导致压力传感出现的误差的同时，进一步提升了柔性压力检测的可靠性。

进一步地，通过对数据进行图像化处理的方式，在有效提升了柔性压力传感测量的直观性的同时，进一步提升了柔性压力检测的可靠性。

进一步地，通过根据材料疲劳度对判定标准进行调整的方式，在有效提升了图像生成的可靠性的同时，进一步提升了柔性压力检测的可靠性。

进一步地，通过设置若干压力传感器阵列、数据采集设备、计时阵列以及服务器的方式，将压力传感数据制作成图像并进行输出，在有效提升了数据准确性的同时，进一步提升了柔性压力检测的可靠性。

附图说明

图1为本发明柔性压力传感的睡姿数据处理方法的步骤示意图；

图2为本发明实施例的受压面压力图像映射图；

图3为本发明实施例的受压调整图像；

图4为本发明实施例柔性压力传感装置的工作示意图；

图5为本发明实施例泡沫传感器的结构放大示意图；

其中：1，压力传感图像；11，一级受压区域；12，二级受压区域；13，三级受压区域；2，数据采集设备；21，柔性压力传感器；22，泡沫传感器；221，塑胶泡沫；222，气囊；223，吸放气隔膜；3，计时阵列；4，服务器；5，使用者；6，受压面。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或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。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明柔性压力传感的睡姿数据处理方法的步骤示意图，基于柔性压力传感的睡姿数据处理方法，包括：

步骤S1，利用压力传感模块控制设置在受压面上的柔性传感器阵列对压力分布进行采集，形成压力传感数据；

步骤S2，压力传感模块根据压力传感数据控制设置在受压面下设置的形变感知阵列采集对应压力传感数据的受压面形变数据；

步骤S3，数据分析模块根据压力传感数据以及受压面形变数据，并根据压力传感数据以及受压面形变数据在受压面上进行压力图像映射，以形成受压面矫正数据；

步骤S4，利用恢复检测模块控制设置在受压面下的受压记录阵列对受压面各区域的恢复时长进行记录，以形成受压恢复数据；

步骤S5，数据分析模块根据受压恢复数据对受压面矫正数据进行进一步调整，以形成受压调整数据，数据分析模块根据受压调整数据绘制受压调整图像；

步骤S6，重复步骤S1至步骤S5，获取若干样本的受压调整图像以保存形成睡姿样本库；

其中，压力传感数据为受压面上产生的压力数据，受压面形变数据为受压面产生的形变数据，压力图像映射为通过受压面形变数据对产生形变的受压面进行的形变修正；

其中，受压面矫正数据包括受压面的凹陷、翻转和/或扭曲数据；

其中，形变感知阵列由受力后产生形变并在移除受力后恢复初始形态的若干泡沫传感器组成，且，各泡沫传感器的相对位置在采集过程中保持不变，并且，各泡沫传感器存在破坏、复原以及平衡三种状态，单个泡沫传感器的形变数据确定该泡沫传感器的状态；受压记录阵列由若干位移传感器组成。

其中，破坏状态为泡沫传感器的塑胶泡沫被压瘪，复原为塑胶泡沫恢复未被压瘪的状态，破坏复原临界态为塑胶泡沫处于压瘪与复原的平衡点上。

本发明通过对受压面、受压面的形变以及受压面的形变恢复进行测量的方式对获取的柔性压力数据进行数据校正以获取真实压力情况，有效提升了柔性压力传感测量数据的准确性，并且，通过将数据采用图像进行可视化映射，能够直观获得压力数据进行展示，从而在提升了柔性压力检测的可靠性的同时扩大了柔性压力数据的使用范围。

具体而言，在步骤S3中，受压面矫正数据通过受压面形变数据对产生形变的受压面进行的形变修正后获得，形变修正的具体方式为：

对于第i次压力分布采集中受压面中单个采集点j，数据分析模块中设有最小恢复压力阈值Fα与最大破坏压力阈值Fβ，若其发生形变，数据分析模块判定采集点j为形变采集点，其受到的压力为Fij，其中，0＜Fα＜Fβ，i=1,2,3，…，n，n＞3且n为整数，j=1,2,3，…，m，m＞9且m为整数，数据分析模块通过采集点j对应的泡沫传感器的状态确定是否对采集点j进行形变补偿修正；

若泡沫传感器处于复原状态，数据分析模块判定不对采集点j进行补偿修正；

若泡沫传感器处于平衡状态，数据分析模块判定对采集点j以第一预设映射方式进行补偿修正，第一预设映射方式为数据分析模块通过第一形变补偿值对压力Fij进行补偿修正；

若泡沫传感器处于破坏状态，数据分析模块判定对采集点j以第二预设映射方式进行补偿修正，第二预设映射方式为数据分析模块设定第二形变补偿值对压力Fij进行补偿修正；

其中，复原状态为Fij＜Fα，破坏状态为Fij＞Fβ平衡为Fα≤Fij≤Fβ；

其中，最小恢复压力阈值Fα、最大破坏压力阈值Fβ、第一形变补偿值以及第二形变补偿值均由受压面的材质确定，且，第一形变补偿值小于第二形变补偿值。

以单个形变采集点A点为例：

A点原坐标为（100,100，0），在受压后，A点坐标变更为：（95,100，-20）

此时，对A点受到的压力进行判断：

若A点受到压力为100N以内，A点的泡沫传感器未被破坏，睡姿预分析模块判定不对A点进行补偿，并将A点坐标记为（100,100，-20）；

若A点受到压力范围在100N-400N，A点的泡沫传感器被破坏，睡姿预分析模块判定对A点进行补偿，并将A点坐标记为（98,100，-20）；

若A点受压超过400N，A点的泡沫传感器未被破坏，睡姿与分析模块将A点坐标记为（95,95，-20），并对其附近各点进行对应补偿。

经过上述补偿，针对A点及A点附近生成的压力图像能够更准确地体现其压力特征。

具体的补偿计算方式为：

第一预设映射方式为数据分析模块通过第一形变补偿值对压力Fij进行补偿修正，此时，补偿后的压力值的计算公式为Fij’=Fij+F1，F1为第一形变补偿值；

第二预设映射方式为数据分析模块设定第二形变补偿值对压力Fij进行补偿修正，此时，补偿后的压力值的计算公式为Fij’=Fij+F2，F2为第一形变补偿值；

第一形变补偿值小于第二形变补偿值，其能够取任意不为0的正值；

优选的，为方便识别和计算，第一形变补偿值可以取0.2maxFij，第二形变补偿值可以取0.5maxFij；

其中，maxFij为Fij的最大值。

利用对采集点的形变进行测量的方式，对柔性压力传感数据进行矫正，在有效消除了因受压面的弯折以及移动导致压力传感出现的误差的同时，进一步提升了柔性压力检测的可靠性。

具体而言，柔性传感器阵列由若干柔性压力传感器组成且各压力传感器以预设间距设置在受压面上，当受压面受压时，受压面发生形变，且，单个柔性压力传感器与其相邻的各柔性压力传感器的水平间距缩短；

在压力采集条件下，压力传感模块将各睡姿样本对应的压力传感数据进行记录，并记录对应的当前记录时间，以形成时间戳压力传感数据；

压力采集条件为压力传感模块周期性读取柔性传感器阵列在当前睡姿状态下承受的各压力值与前次读取的柔性传感器阵列在前次睡姿状态下承受的各压力值的对应差值处于容许误差范围内。

请参阅图2所示，其为本发明实施例的受压面压力图像映射图；

在受压面受压时，数据分析模块根据柔性传感器阵列的受压状况生成压力传感图像1；

在步骤S3中，在睡姿分析条件下，数据分析模块读取压力传感模块中的时间戳压力传感数据，并将各时间戳压力传感数据对应的压力数据与受压面形变数据形成对应的受压面矫正数据；

对于单个时间戳，数据分析模块根据受压面矫正数据生成该时间戳的压力传感图像；

其中，压力传感图像为根据受压面矫正数据中相邻的不为零的值对应的采集点的坐标绘制由若干封闭曲线形成的特征图像；

睡姿分析条件为压力传感模块生成时间戳压力传感数据。

在实施中，根据受压面矫正数据生成该时间戳的压力传感图像的具体方法为：

确定单个时间戳中受压面上受压的采集点；

将各采集点按吸附原则用平滑曲线连接成若干封闭图形，各封闭图形在受压面上的图像即为压力传感图像；

其中，吸附原则为仅连接与其距离最近的采集点，且，各采集点的连接与被连接次数均只有一次。

具体而言，在步骤S4中，当受压面结束受压时，对于单个采集点j，受压记录阵列对其恢复到未受压状态的时间进行记录，并形成对于该采集点的受压恢复时间Tj，恢复检测模块中设有第一预设恢复时间Tα以及第二预设恢复时间Tβ，其中，0＜Tα＜Tβ，恢复检测模块将Tj与Tα以及Tβ进行比较，以确定采集点j的受压恢复性能，并对采集点j的恢复性能进行赋值，

若Tj＜Tα，恢复检测模块判断采集点j恢复效率高于预设恢复效率区间，且，采集点j形变量小，并确定采集点j的恢复性能赋值为1；

若Tα≤Tj＜Tβ，恢复检测模块判断采集点j恢复效率处于预设恢复效率区间，且，采集点j形变量大，并确定采集点j的恢复性能赋值为2；

若Tβ≤Tj，恢复检测模块判断采集点j恢复效率低于预设恢复效率区间，且，采集点j形变量无法自动恢复，并确定采集点j的恢复性能赋值为3；

其中，未受压状态为采集点在未受压时对应的初始形态，预设恢复效率区间与受压面的材质有关，其与弹性形变与屈服形变对应。

其中，未受压状态为采集点在未受压时对应的形状，Tα和Tβ为预设恢复效率区间的左右区间端点的值，预设恢复效率区间与受压面的材质有关，其为弹性形变与屈服形变对应的时间区间，Tα为形变量为平均形变量时弹性形变的最小恢复效率，Tβ为最大形变量时弹性形变的最大恢复效率与最小产生屈服形变的形变量对应的最小恢复效率。

请配合图2参阅图3所示，其为本发明实施例的受压调整图像；

可以的理解的是，受压调整图像能够对用户睡姿的变化特征进行标记，该变化特征能够应用于对用户睡姿的识别、睡眠过程中的移动以及用户的睡眠状态进行监测。

在生成压力传感图像后，数据分析模块根据受压记录阵列收集的信息对各采集点进行划分，并根据恢复性能赋值划分一级受压区域11，二级受压区域12，三级受压区域13；

可以理解的是，因受压面发生形变的面积是超出受压物体与受压面的接触面积的，且，其接触面附近的受压面会因压迫产生形变，故受压区域的划分是一个具有几何中心的规则图形，该规则图形可以是矩形、椭圆或圆形，本实施例以矩形为例，具体的设定形状在此不作限定，其能够根据具体的使用场景进行设定，在此不作赘述。

具体而言，在步骤S5中，数据分析模块根据恢复性能赋值将采集点j对应各时间戳的压力传感图像进行分区，并形成以恢复性能赋值为特征的受压调整图像；

分区形成若干区域中，单个区域的恢复性能赋值相同。

通过对数据进行图像化处理的方式，在有效提升了柔性压力传感测量的直观性的同时，进一步提升了柔性压力检测的可靠性。

具体而言，在步骤S4中，恢复检测模块中设有调整周期，恢复检测模块以调整周期为触发时间线性调整第一预设恢复时间Tα以及第二预设恢复时间Tβ的值，当恢复检测模块在达到单个调整周期对应的时长时，等比例增大第一预设恢复时间Tα以及第二预设恢复时间Tβ的值；

其中，调整周期与受压面的材料疲劳性能有关。

在实施中，等比例增大的比例系数与材料疲劳性能以及使用的总时长有关。

通过根据材料疲劳度对判定标准进行调整的方式，在有效提升了图像生成的可靠性的同时，进一步提升了柔性压力检测的可靠性。

在步骤S5中，数据分析模块根据恢复性能赋值调整采集点j对应各时间戳的压力传感图像，并形成以恢复性能赋值为特征的受压调整图像。

对于以行列间距相等的各采集点而言，单个采集点j，其恢复性能赋值对应至以采集点j为中心的矩形区域，各采集点对应的矩形区域覆盖的整个受压面，且，与采集点j相邻的采集点j’的恢复性能赋值受采集点j恢复性能赋值影响；

若采集点j的恢复性能区域覆盖在采集点j’上，且采集点j的恢复性能赋值小于采集点j’，采集点j’的恢复性能赋值按照采集点j’进行记录；

若采集点j的恢复性能区域覆盖在采集点j’的恢复性能赋值不小于采集点j’，采集点j’的恢复性能赋值按照采集点j的恢复性能覆盖区域中覆盖采集点j’的对应位置进行记录；

对于由16个采集点组成的矩形区域而言，其第一行自左至右依次编号为A1，A2,A3，A4，第二行自左至右依次编号为A5，A6,A7，A8，第三行自左至右依次编号为A9，A10,A11，A12，第四行自左至右依次编号为A13，A14,A15，A16；

以编号为A6和编号为A11的采集点为例：

若编号为A6的采集点的恢复性能赋值为3，数据分析模块将其相邻采集点A1,A2,A3,A5,A7,A9,A10，A11的恢复性能赋值设定为2，

此时，若测得编号为A11的采集点的恢复性能赋值为1，数据分析模块将编号为A11的采集点的恢复性能赋值设定为2；

此时，若测得编号为A11的采集点的恢复性能赋值为2，数据分析模块判定编号为A11的采集点的恢复性能赋值为2；

此时，若测得编号为A11的采集点的恢复性能赋值为3，数据分析模块判定编号为A11的采集点的恢复性能赋值为3。

请参阅图4所示，其为本发明实施例柔性压力传感装置的工作示意图，包括：

若干压力型传感器阵列，其分别设置在受压面上以及受压面内，用以测量使用者向床体的施压数据；

数据采集设备2，其与各压力传感器阵列相连，用以收集并存储施压数据；

计时阵列3，其以预设分布方式分区域设置在受压面上，用以记录受压面恢复时长；

服务器4，其与数据采集设备2以及受压记录阵列3相连，且，带有显示器，用以形成并输出压力图像。

具体而言，压力型传感器阵列包括：

柔性传感器阵列，其设置在受压面上，包括若干柔性压力传感器21，用以收集使用者向受压面的施压数据；

形变感知阵列，其设置在受压面内，包括若干泡沫传感器22，用以收集使用者的施压对受压面产生的形变数据；

受压记录阵列，其设置在受压面下并由位移传感器组成，用以记录受压面的恢复状态。

通过设置若干压力传感器阵列、数据采集设备、受压记录阵列以及服务器的方式，将压力传感数据制作成图像并进行输出，在有效提升了数据准确性的同时，进一步提升了柔性压力检测的可靠性。

具体而言，组成柔性传感器阵列的压力传感器的数量至少为16个，组成形变感知阵列的传感器的数量至少为16个，受压记录阵列的位移传感器的数量至少为16个，且，柔性传感器阵列的各压力传感器围成的最大面积覆盖受压面的投影面积。

请配合图4参阅图5所示，其为本发明实施例泡沫传感器的结构放大示意图；

其中，受压面6在泡沫传感器22上，泡沫传感器22包括：

塑胶泡沫221，其用以承受压力，在达到最大压力破坏阈值时，塑胶泡沫221被压瘪，同时，该泡沫传感器22记录泡沫被破坏；

气囊222，其内充有最小恢复压力阈值的压力，其用以在塑胶泡沫221被压瘪后且该位置受压面6不再受压时，对塑胶泡沫221进行充气以使塑胶泡沫221恢复受压前形状；

吸放气隔膜223，其为一塑胶气嘴，用以防止塑胶泡沫221在不受压时变瘪。

泡沫传感器的复原状态为塑胶泡沫鼓起至最大值；

泡沫传感器的破坏状态为塑胶泡沫被压瘪，且，塑胶泡沫顶部接触吸放气隔膜顶部；

泡沫传感器的平衡状态为塑胶泡沫被部分压瘪，且未接触吸放气隔膜顶部

最小恢复压力阈值Fα小于最大破坏压力阈值Fβ，且，受使用者体重影响，并且，最小恢复压力阈值Fα能够通过气囊的气压调整，最大破坏压力阈值Fβ能够通过受压面距泡沫传感器的距离调整。

优选的，对于体重为G的使用者，最大破坏压力阈值为7.7%G，最小恢复压力阈值为2%G，可以理解的是，7.7%为头颅占体重的重量比，2%为小臂占体重的重量比。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明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 (10)

1.一种柔性压力传感的睡姿数据处理方法，其特征在于，包括：

步骤S1，利用压力传感模块控制设置在受压面上的柔性传感器阵列对压力分布进行采集，形成压力传感数据；

步骤S2，所述压力传感模块根据所述压力传感数据控制设置在所述受压面下设置的形变感知阵列采集对应所述压力传感数据的受压面形变数据；

步骤S3，数据分析模块根据所述压力传感数据以及所述受压面形变数据，并根据所述压力传感数据以及所述受压面形变数据在所述受压面上进行压力图像映射，以形成受压面矫正数据；

步骤S4，利用恢复检测模块控制设置在所述受压面下的受压记录阵列对受压面各区域的恢复时长进行记录，以形成受压恢复数据；

步骤S5，所述数据分析模块根据所述受压恢复数据对所述受压面矫正数据进行进一步调整，以形成受压调整数据，数据分析模块根据受压调整数据绘制受压调整图像；

步骤S6，重复步骤S1至步骤S5，获取若干样本的所述受压调整图像以保存形成睡姿样本库；

其中，所述压力传感数据为所述受压面上产生的压力数据，所述受压面形变数据为所述受压面产生的形变数据，所述压力图像映射为通过所述受压面形变数据对产生形变的所述受压面进行的形变修正；

其中，所述受压面矫正数据包括受压面的凹陷、翻转和/或扭曲数据；

其中，所述形变感知阵列由受力后产生形变并在移除受力后恢复初始形态的若干泡沫传感器组成，且，各泡沫传感器的相对位置在采集过程中保持不变，并且，各泡沫传感器存在破坏、复原以及平衡三种状态，单个泡沫传感器的形变数据确定该泡沫传感器的状态；受压记录阵列由若干位移传感器组成。

2.根据权利要求1所述的柔性压力传感的睡姿数据处理方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述受压面矫正数据通过所述受压面形变数据对产生形变的所述受压面进行的形变修正后获得，形变修正的具体方式为：

对于第i次所述压力分布的采集中所述受压面中单个采集点j，所述数据分析模块中设有最小恢复压力阈值Fα与最大破坏压力阈值Fβ，若其发生形变，所述数据分析模块判定采集点j为形变采集点，其受到的压力为Fij，其中，0＜Fα＜Fβ，i=1,2,3，…，n，n＞3且n为整数，j=1,2,3，…，m，m＞9且m为整数，数据分析模块通过采集点j对应的所述泡沫传感器的状态确定是否对采集点j进行形变补偿修正；

若所述泡沫传感器处于复原状态，所述数据分析模块判定不对采集点j进行补偿修正；

若所述泡沫传感器处于平衡状态，所述数据分析模块判定对采集点j以第一预设映射方式进行补偿修正，第一预设映射方式为所述数据分析模块通过第一形变补偿值对压力Fij进行补偿修正；

若所述泡沫传感器处于破坏状态，数据分析模块判定对采集点j以第二预设映射方式进行补偿修正，第二预设映射方式为所述数据分析模块设定第二形变补偿值对压力Fij进行补偿修正；

其中，所述复原状态为Fij＜Fα，所述破坏状态为Fij＞Fβ所述平衡为Fα≤Fij≤Fβ；

其中，所述最小恢复压力阈值Fα、所述最大破坏压力阈值Fβ、所述第一形变补偿值以及所述第二形变补偿值均由所述受压面的材质确定，且，第一形变补偿值小于第二形变补偿值。

3.根据权利要求2所述的柔性压力传感的睡姿数据处理方法，其特征在于，所述柔性传感器阵列由若干柔性压力传感器组成且各压力传感器以预设间距设置在所述受压面上，当受压面受压时，受压面发生形变，且，单个柔性压力传感器与其相邻的各柔性压力传感器的水平间距缩短；

在压力采集条件下，所述压力传感模块将各睡姿样本对应的所述压力传感数据进行记录，并记录对应的当前记录时间，以形成时间戳压力传感数据；

所述压力采集条件为所述压力传感模块周期性读取所述柔性传感器阵列在当前睡姿状态下承受的各压力值与前次读取的柔性传感器阵列在前次睡姿状态下承受的各压力值的对应差值处于容许误差范围内。

4.根据权利要求3所述的柔性压力传感的睡姿数据处理方法，其特征在于，在所述步骤S3中，在睡姿分析条件下，所述数据分析模块读取所述压力传感模块中的所述时间戳压力传感数据，并将各时间戳压力传感数据对应的所述压力数据与所述受压面形变数据形成对应的所述受压面矫正数据；

对于单个时间戳，所述数据分析模块根据所述受压面矫正数据生成该时间戳的压力传感图像；

其中，所述压力传感图像为根据所述受压面矫正数据中相邻的不为零的值对应的采集点的坐标绘制由若干封闭曲线形成的特征图像；

所述睡姿分析条件为所述压力传感模块生成所述时间戳压力传感数据。

5.根据权利要求4所述的柔性压力传感的睡姿数据处理方法，其特征在于，在所述步骤S4中，当所述受压面结束受压时，对于所述单个采集点j，所述受压记录阵列对其恢复到未受压状态的时间进行记录，并形成对于该采集点的受压恢复时间Tj，所述恢复检测模块中设有第一预设恢复时间Tα以及第二预设恢复时间Tβ，其中，0＜Tα＜Tβ，恢复检测模块将Tj与Tα以及Tβ进行比较，以确定采集点j的受压恢复性能，并对采集点j的恢复性能进行赋值，

若Tj＜Tα，所述恢复检测模块判断所述采集点j恢复效率高于预设恢复效率区间，且，采集点j形变量小，并确定采集点j的恢复性能赋值为1；

若Tα≤Tj＜Tβ，所述恢复检测模块判断所述采集点j恢复效率处于预设恢复效率区间，且，采集点j形变量大，并确定采集点j的恢复性能赋值为2；

若Tβ≤Tj，所述恢复检测模块判断所述采集点j恢复效率低于预设恢复效率区间，且，采集点j形变量无法自动恢复，并确定采集点j的恢复性能赋值为3；

其中，所述未受压状态为采集点在未受压时对应的初始形态，所述预设恢复效率区间与所述受压面的材质有关，其与弹性形变与屈服形变对应。

6.根据权利要求5所述的柔性压力传感的睡姿数据处理方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述数据分析模块根据所述恢复性能赋值将采集点j对应各时间戳的压力传感图像进行分区，并形成以恢复性能赋值为特征的所述受压调整图像；

所述分区形成若干区域中，单个区域的恢复性能赋值相同。

7.根据权利要求6所述的柔性压力传感的睡姿数据处理方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述恢复检测模块中设有调整周期，恢复检测模块以调整周期为触发时间线性调整所述第一预设恢复时间Tα以及所述第二预设恢复时间Tβ的值，当恢复检测模块在达到单个调整周期对应的时长时，等比例增大第一预设恢复时间Tα以及第二预设恢复时间Tβ的值；

其中，所述调整周期与所述受压面的材料疲劳性能有关。

8.一种应用权利要求1-7任一项所述的睡姿数据处理方法的柔性压力传感装置，其特征在于，包括：

若干压力型传感器阵列，其分别设置在受压面上以及受压面内，用以测量使用者向床体的施压数据；

数据采集设备，其与各压力传感器阵列相连，用以收集并存储所述施压数据；

计时阵列，其以预设分布方式分区域设置在受压面上，用以记录受压面恢复时长；

服务器，其与所述数据采集设备以及所述计时阵列相连，且，带有显示器，用以形成并输出压力图像。

9.根据权利要求8所述的柔性压力传感装置，其特征在于，所述压力型传感器阵列的类别包括：

柔性传感器阵列，其设置在受压面上并由若干柔性压力传感器组成，用以收集使用者向受压面的施压数据；

形变感知阵列，其设置在受压面内，用以收集使用者的施压对受压面产生的形变数据；

受压记录阵列，其设置在受压面下并由位移传感器组成，用以记录受压面的恢复状态；

其中，所述柔性传感器阵列、所述形变感知阵列和所述受压记录阵列的阵列排布方式与传感器数量均相同，且初始位置对应。

10.根据权利要求9所述的柔性压力传感装置，其特征在于，组成所述柔性传感器阵列的传感器的数量至少为16个，组成所述形变感知阵列的传感器的数量至少为16个，受压记录阵列的位移传感器的数量至少为16个，且，柔性传感器阵列的各压力传感器围成的最大面积覆盖所述受压面的投影面积。

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