TWI420424B - 嬰兒睡眠監控系統及方法 - Google Patents

Description

嬰兒睡眠監控系統及方法

本發明涉及一種監控系統及方法，尤其涉及一種嬰兒睡眠監控系統及方法。

由於嬰兒很多時間都處於睡眠狀態，照看嬰兒的監護人往往不能隨時都陪護在嬰兒旁邊，難免需要分身去處理其他家務瑣事。然而，在處理家務的過程中，又會分神擔心嬰兒是否已經醒來需要照看，如此，導致監護人無法兼顧照看嬰兒與處理家務。

由於科技的快速發展，市面上已出現不少看護系統，但大多是利用動態攝影的方式，以網頁或視訊串流的方式供用戶查看，用戶必須自行連上網路查看目前被監護的嬰兒的情況。如果用戶外出，則很難透過電腦上網查看，若利用手機3G上網查看，既無法準確掌控嬰兒的最新狀況又需要耗費不菲的費用。

鑒於以上內容，有必要提供一種嬰兒睡眠監控系統及方法，可對嬰兒的睡眠狀況進行監控，並在判斷嬰兒已處於清醒狀態時迅速撥打預定電話以通知監護人。

一種嬰兒睡眠監控系統，應用於電腦中，該電腦與安裝在嬰兒床上的手機可進行通訊連接，該手機包括攝像頭與加速度感應器，該系統包括：設置模組，用於設置第一閥值以判斷所述嬰兒床是否產生晃動及第二閥值以判斷嬰兒是否處於清醒狀態，設置開啟指令與通訊指令，並設置電話號碼；獲取模組，用於獲取所述加速度感應器感應的加速度；開啟模組，用於在所獲取的加速度大於所設置的第一閥值時發送開啟指令使所述攝像頭開啟並拍攝；識別模組，用於將所述獲取模組從所述手機獲取的影像中識別出臉部區域，並從識別的臉部區域中計算出眼睛區域；分析模組，用於計算所述眼睛區域的高度和長度之間的比值，比較所述比值和第二閥值，並根據比較結果判斷嬰兒是否處於清醒狀態；及命令模組，用於在確認嬰兒處於清醒狀態時，發送通訊指令以令所述手機根據設置的電話號碼自動撥號。

一種嬰兒睡眠監控方法，應用於電腦中，該電腦與安裝在嬰兒床上的手機可進行通訊連接，該手機包括攝像頭與加速度感應器，該方法包括如下步驟：設置第一閥值以判斷所述嬰兒床是否產生晃動及第二閥值以判斷嬰兒是否處於清醒狀態；設置開啟指令與通訊指令，並設置電話號碼；獲取所述加速度感應器感應的加速度；在所獲取的加速度大於所設置的第一閥值時發送開啟指令使所述攝像頭開啟並拍攝；從所述手機獲取拍攝的影像；從所獲取的影像中識別出臉部區域，並從識別的臉部區域中計算出眼睛區域；計算所述眼睛區域的高度和長度之間的比值，比較所述比值和第二閥值，並根據比較結果判斷嬰兒是否處於清醒狀態；及在確認嬰兒處於清醒狀態時，發送通訊指令以令所述手機根據設置的電話號碼自動撥號。

相較於習知技術，所述的嬰兒睡眠監控系統及方法，可對嬰兒的睡眠狀況進行監控，並在判斷嬰兒已處於清醒狀態時迅速撥打預定電話以通知監護人，從而幫助監護人及時掌握需照顧的嬰兒的睡眠狀況。

如圖1所示，是本發明嬰兒睡眠監控系統的較佳實施方式的功能模組圖。本發明嬰兒睡眠監控系統(下文簡稱為“監控系統”)10運行於電腦1中，用於識別嬰兒處於睡眠狀態還是清醒狀態，並在識別出嬰兒處於清醒狀態時迅速撥打預設電話號碼，以提醒監護人儘快照看嬰兒。

所述的電腦1還包括處理器12與儲存裝置14。所述的處理器12用於執行所述電腦1內安裝的各類軟體。所述的儲存裝置14用於儲存各類資料，包括利用所述監控系統10設置的資料、獲取的資料、分析的資料等。

所述電腦1與安裝在嬰兒床上的手機3相連接，參照圖2所示，該手機3可安裝於嬰兒床上方一個可活動的擋板的凹槽處，以便拍攝嬰兒臉部影像，在其他實施方式中，該手機3也可安裝於其他便於拍攝的地方，從而可不需要該活動擋板。所述電腦1與手機3的連接可藉由通用串列匯流排(USB,Universal Serial Bus)進行連接，也可藉由藍牙等進行無線通訊連接，從而實現資料/指令的交換。

所述手機3包括加速度感應器30、處理器32及攝像頭34。所述的加速度感應器30用於採集與所述嬰兒床的晃動幅度相關的加速度，該加速度感應器30可以是雙軸加速度感應器，用於測量X軸、Y軸上所感應的加速度，還可以是三軸加速度感應器，可進一步測量Z軸上所感應的加速度。

所述的處理器32用於處理所述手機3內的各類軟體，以及從所述電腦1接收的指令等資料。所述的攝像頭34用於拍攝影像。

所述的監控系統10包括：設置模組100、獲取模組120、開啟模組140、識別模組160、分析模組180及命令模組190。

所述的設置模組100用於設置第一閥值與第二閥值，該第一閥值用以與所述加速度感應器30所採集的加速度進行比對以判斷所述嬰兒床是否產生晃動，該第二閥值用以與後續計算的比值(在下文詳細介紹)進行比較以判斷嬰兒是否處於清醒狀態。

所述的設置模組100還用於設置多個指令以實現對所述手機3的控制，包括用於開啟所述攝像頭34的開啟指令以及用於命令所述手機撥打電話的通訊指令，並預先設置電話號碼以供所述手機3在接收到所述通訊指令時撥打。

所述的設置模組100進一步用於設置所述加速度感應器30的靈敏度。

所述的獲取模組120用於在所述監控系統10運行後獲取所述加速度感應器30感應的加速度。

所述的開啟模組140用於判斷所獲取的加速度是否大於所設置的第一閥值從而根據嬰兒床的晃動判斷嬰兒是否已經從睡眠狀態清醒過來，並在所獲取的加速度大於第一閥值時發送開啟指令至所述手機3，所述手機3的處理器32處理該開啟指令使所述攝像頭34開啟並拍攝影像。

所述的獲取模組120還用於從所述手機3獲取拍攝的影像。

所述的識別模組160用於在獲取的影像中識別出臉部區域。具體而言，首先，識別模組160利用膚色理論，根據臉部膚色範圍，將臉部定位出來。所述臉部膚色範圍的判斷公式如下：

如果Skin_color (x,y)為1，則表示其被分類為臉部膚色部分並設定為白色，否則，則被分類為非臉部膚色部分並設定為黑色。將臉部定位出來後，所述的識別模組160計算所述臉部的最大包圍集，確定所述臉部區域，即將所述臉部區域限定在一個矩形中，所述臉部區域的範圍將作為臉部特徵點取樣的依據。

所述的識別模組160還用於從識別的臉部區域中計算出眼睛區域。具體而言，首先，定位出眼睛的區域，利用Sobel演算法對所述眼睛區域的邊緣進行增強、加黑處理，獲得增強處理後的眼睛影像；對所述增強處理後的眼睛影像進行二值化處理；對經過二值化處理後的眼睛影像的邊緣進行圖元點的取樣，獲取所述眼睛的取樣點；利用Snake演算法，對所述眼睛的取樣點進行處理，獲取所述眼睛的輪廓；計算所述眼睛輪廓的最大包圍集，以確定所述眼睛區域，即將所述眼睛區域限定在一個矩形中；確定該眼睛區域的高度(H)與長度(W)。

所述的分析模組180用於計算所述眼睛區域的高度和長度之間的比值(H/W)，比較所述比值和第二閥值，並根據比較結果判斷嬰兒是否處於清醒狀態。若所述比值大於第二閥值，則判斷嬰兒處於清醒狀態；所述比值小於或等於第二閥值，則判斷嬰兒仍然處於睡眠狀態。

所述的命令模組190用於在確認嬰兒處於清醒狀態時，發送通訊指令至所述手機3，所述手機3內的處理器32執行該通訊指令使所述手機3根據設置的電話號碼自動撥號。此外，還可預先藉由所述的設置模組100設置自動以視頻通話的方式撥打所設置的電話號碼，便於監護人可迅速察看嬰兒的當前狀態。

此外，所設置的電話號碼的用戶也可主動撥打所述手機3，預先設置該手機3在接到該電話號碼的來電後，進入視頻通話模式，因此，用戶可藉由手機3獲取的視頻察看嬰兒當前狀況。

在其他實施方式中，為防止所述分析模組180無法對所獲取的影像進行識別，所述設置模組100可預先設置一個識別次數，並利用所述電腦1內的計數器迴圈對後續獲取的影像繼續進行識別，若達到該識別次數後，仍然無法識別所有獲取的影像(例如，嬰兒已經醒過來並且移動到所述手機3無法拍攝到清晰影像的角度)，則所述的命令模組190立即發送通訊指令使所述手機3根據設置的電話號碼自動撥號。

圖3-1、3-2是本發明嬰兒睡眠監控方法的較佳實施方式的流程圖。首先，步驟S2，所述的設置模組100設置第一閥值與第二閥值，該第一閥值用以判斷所述嬰兒床是否產生晃動，該第二閥值用以判斷嬰兒是否處於清醒狀態。

步驟S4，所述的設置模組100設置用於開啟所述攝像頭34的開啟指令以及用於命令所述手機撥打電話的通訊指令，並預先設置電話號碼以供所述手機3在接收到所述通訊指令時撥打。

步驟S6，所述的獲取模組120用於在所述監控系統10運行後獲取所述加速度感應器30感應的加速度。

步驟S8，所述的開啟模組140判斷所獲取的加速度是否大於所設置的第一閥值。若所獲取的加速度大於所設置的第一閥值，則執行步驟S10，否則，流程返回步驟S6。

步驟S10，所述的開啟模組140發送開啟指令至所述手機3，所述手機3的處理器32處理該開啟指令使所述攝像頭34開啟並拍攝影像。

步驟S12，所述的獲取模組120從所述手機3獲取拍攝的影像。

步驟S14，所述的識別模組160利用膚色理論在獲取的影像中識別出臉部區域，並進一步計算出眼睛區域。

步驟S16，所述的分析模組180計算所述眼睛區域的高度和長度之間的比值(H/W)。

步驟S18，所述的分析模組180比較所述比值是否大於第二閥值，從而判斷嬰兒是否處於清醒狀態。若所述比值大於第二閥值，判斷嬰兒處於清醒狀態，執行步驟S20，否則，判斷嬰兒仍然處於睡眠狀態，流程返回至步驟S12以繼續獲取下一個影像進行分析。

步驟S20，所述的命令模組190發送通訊指令至所述手機3，所述手機3內的處理器32執行該通訊指令使所述手機3根據設置的電話號碼自動撥號，然後結束本流程。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

1．．．電腦

10．．．監控系統

100．．．設置模組

120．．．獲取模組

140．．．開啟模組

160．．．識別模組

180．．．分析模組

190．．．命令模組

12．．．處理器

14．．．儲存裝置

3．．．手機

30．．．加速度感應器

32．．．處理器

34．．．攝像頭

圖1是本發明嬰兒睡眠監控系統的較佳實施方式的功能模組圖。

圖2是本發明嬰兒睡眠監控系統的較佳實施方式的硬體架構示意圖。

圖3-1、3-2是本發明嬰兒睡眠監控方法的較佳實施方式的流程圖。

1．．．電腦

10．．．監控系統

100．．．設置模組

120．．．獲取模組

140．．．開啟模組

160．．．識別模組

180．．．分析模組

190．．．命令模組

12．．．處理器

14．．．儲存裝置

3．．．手機

30．．．加速度感應器

32．．．處理器

34．．．攝像頭

Claims (10)

1. 一種嬰兒睡眠監控系統，應用於電腦中，該電腦與安裝在嬰兒床上的手機可進行通訊連接，該手機包括攝像頭與加速度感應器，該系統包括：設置模組，用於設置第一閥值以判斷所述嬰兒床是否產生晃動及第二閥值以判斷嬰兒是否處於清醒狀態，設置開啟指令與通訊指令，並設置電話號碼；獲取模組，用於獲取所述加速度感應器感應的加速度；開啟模組，用於在所獲取的加速度大於所設置的第一閥值時發送開啟指令使所述攝像頭開啟並拍攝；識別模組，用於將所述獲取模組從所述手機獲取的影像中識別出臉部區域，並從識別的臉部區域中計算出眼睛區域；分析模組，用於計算所述眼睛區域的高度和長度之間的比值，比較所述比值和第二閥值，並根據比較結果判斷嬰兒是否處於清醒狀態；及命令模組，用於在確認嬰兒處於清醒狀態時，發送通訊指令以令所述手機根據設置的電話號碼自動撥號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的嬰兒睡眠監控系統，所述的設置模組，還用於設置所述加速度感應器的靈敏度。
3. 如申請專利範圍第1項所述的嬰兒睡眠監控系統，所述識別模組根據膚色理論識別出所述臉部的區域，並根據Sobel演算法和Snake演算法計算出所述眼睛區域。
4. 如申請專利範圍第1項所述的嬰兒睡眠監控系統，所述的命令模組還用於在所述分析模組無法對所獲取的影像進行識別時，發送通訊指令使所述手機根據設置的電話號碼自動撥號。
5. 如申請專利範圍第1項所述的嬰兒睡眠監控系統，若所述比值大於第二閥值，則所述分析模組判斷嬰兒處於清醒狀態，若所述比值小於或等於第二閥值，則所述分析模組判斷嬰兒仍然處於睡眠狀態。
6. 一種嬰兒睡眠監控方法，應用於電腦中，該電腦與安裝在嬰兒床上的手機可進行通訊連接，該手機包括攝像頭與加速度感應器，該方法包括如下步驟：設置第一閥值以判斷所述嬰兒床是否產生晃動及第二閥值以判斷嬰兒是否處於清醒狀態；設置開啟指令與通訊指令，並設置電話號碼；獲取所述加速度感應器感應的加速度；在所獲取的加速度大於所設置的第一閥值時發送開啟指令使所述攝像頭開啟並拍攝；從所述手機獲取拍攝的影像；從所獲取的影像中識別出臉部區域，並從識別的臉部區域中計算出眼睛區域；計算所述眼睛區域的高度和長度之間的比值，比較所述比值和第二閥值，並根據比較結果判斷嬰兒是否處於清醒狀態；及在確認嬰兒處於清醒狀態時，發送通訊指令以令所述手機根據設置的電話號碼自動撥號。
7. 如申請專利範圍第6項所述的嬰兒睡眠監控方法，該方法還包括：設置所述加速度感應器的靈敏度。
8. 如申請專利範圍第6項所述的嬰兒睡眠監控方法，所述臉部區域是根據膚色理論進行識別，並且所述眼睛區域是根據Sobel演算法和Snake演算法進行計算。
9. 如申請專利範圍第6項所述的嬰兒睡眠監控方法，該方法還包括：若無法對所獲取的影像進行識別，發送通訊指令使所述手機根據設置的電話號碼自動撥號。
10. 如申請專利範圍第6項所述的嬰兒睡眠監控方法，該方法還包括：若所述比值大於第二閥值，則判斷嬰兒處於清醒狀態；或若所述比值小於或等於第二閥值，則判斷嬰兒仍然處於睡眠狀態。