本發(fā)明涉及一種通過使用雷達(dá)信號(hào)和熱成像信號(hào)監(jiān)測(cè)用戶的墜床來提高墜床監(jiān)測(cè)的可靠性的非面對(duì)面非接觸墜床監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以及分析并指導(dǎo)用戶的睡眠狀態(tài)的接觸睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，國(guó)內(nèi)社會(huì)需要照顧或關(guān)心的人群不斷增加。

2、需要照顧或關(guān)心的人群可以定義為在緊急情況下需要幫助或沒有同居伴侶的人群，例如包括老年人、殘疾人和單人戶等。最新調(diào)查顯示，韓國(guó)老年人口已超過900萬，單人戶和登記殘疾人數(shù)也分別超過660萬和260萬。此外，因沒有同居伴侶而死亡后發(fā)現(xiàn)為孤獨(dú)死的人數(shù)超過一萬人。

3、因此，墜床事故是一種逐漸增加的事故，是人不顧自己的意圖摔傷的事故，是可能引起各種并發(fā)癥甚至導(dǎo)致死亡的危險(xiǎn)事故。

4、因此，能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)墜床事故并快速響應(yīng)的墜床監(jiān)測(cè)技術(shù)非常重要。

5、使用攝像頭的墜床監(jiān)測(cè)裝置通過視頻監(jiān)測(cè)老年人的移動(dòng)，并在監(jiān)測(cè)到墜床時(shí)向監(jiān)護(hù)人發(fā)出警報(bào)，但存在侵犯人權(quán)和隱私問題。

6、另外，現(xiàn)有的使用雷達(dá)信號(hào)的墜床監(jiān)測(cè)裝置存在以下問題：即使實(shí)際發(fā)生了墜床，也判斷為不是墜床，或者判斷為由于風(fēng)等造成的無線電波干擾而發(fā)生了墜床。

7、此外，現(xiàn)有的可穿戴方式的墜床監(jiān)測(cè)裝置還存在由于用戶經(jīng)常忘記佩戴可穿戴設(shè)備或者丟失可穿戴設(shè)備本身而無法正確分析用戶墜床的缺點(diǎn)。

8、并且，這種單人戶等生活不規(guī)律，睡眠質(zhì)量可能會(huì)變得不穩(wěn)定，從而損害健康。為了檢測(cè)睡眠質(zhì)量，必須預(yù)約專門的醫(yī)院，按時(shí)就診，并經(jīng)歷在睡覺時(shí)直接使用專門設(shè)備的繁瑣過程，因此存在難以檢測(cè)睡眠質(zhì)量的問題。

9、發(fā)明的內(nèi)容

10、發(fā)明要解決的技術(shù)問題

11、為了解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在保護(hù)用戶的隱私的同時(shí)提高墜床監(jiān)測(cè)的可靠性的非面對(duì)面非接觸墜床監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

12、并且，本發(fā)明的另一目的在于提供一種不佩戴監(jiān)測(cè)設(shè)備也可監(jiān)測(cè)用戶的墜床的非面對(duì)面非接觸墜床監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

13、并且，本發(fā)明的再一目的在于提供一種發(fā)生墜床時(shí)判斷危險(xiǎn)度來向監(jiān)護(hù)人或醫(yī)務(wù)人員提供危險(xiǎn)通知的非面對(duì)面非接觸墜床監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

14、并且，本發(fā)明的又一目的在于提供一種使用雷達(dá)傳感器部獲取用戶的睡眠狀態(tài)下的生物活動(dòng)信息并使用熱成像傳感器部獲取翻身動(dòng)作作為輔助信號(hào)，從而提高用戶的狀態(tài)分析可靠性的非接觸睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法。

15、并且，本發(fā)明的還有一目的在于提供一種不按原樣使用熱成像數(shù)據(jù)而能夠保護(hù)用戶的隱私的非接觸睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法。

16、用于解決問題的技術(shù)方案

17、本發(fā)明的非面對(duì)面非接觸墜床監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：雷達(dá)傳感器部，用于向用戶發(fā)射雷達(dá)后接收從所述用戶反射的雷達(dá)，使用多普勒雷達(dá)算法生成時(shí)間序列多普勒雷達(dá)信號(hào)；熱成像傳感器部，用于在所述用戶的上部拍攝所述用戶來生成熱成像數(shù)據(jù)；雷達(dá)信號(hào)模式分析部，用于從所述雷達(dá)傳感器部接收所述時(shí)間序列多普勒雷達(dá)信號(hào)，基于所接收的所述時(shí)間序列多普勒雷達(dá)信號(hào)分析用戶的狀態(tài)；熱成像數(shù)據(jù)處理部，用于接收所述熱成像傳感器部生成的熱成像數(shù)據(jù)，處理所接收的所述熱成像數(shù)據(jù)并分析所述用戶的狀態(tài)；以及墜床判斷部，基于從所述雷達(dá)信號(hào)模式分析部和所述熱成像數(shù)據(jù)處理部接收的所述用戶的狀態(tài)數(shù)據(jù)，判斷是否發(fā)生墜床。

18、所述雷達(dá)信號(hào)模式分析部可以被配置為：從所述雷達(dá)傳感器部接收的所述時(shí)間序列多普勒雷達(dá)信號(hào)中分離移動(dòng)變化信號(hào)和生物信號(hào)，將分離的所述移動(dòng)變化信號(hào)作為時(shí)間序列移動(dòng)多普勒雷達(dá)信號(hào)，分析所述用戶的狀態(tài)。

19、所述雷達(dá)信號(hào)模式分析部可以被配置為：當(dāng)時(shí)間序列移動(dòng)多普勒雷達(dá)信號(hào)在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)生幅度大于或等于預(yù)定大小的數(shù)據(jù)的陰陽變化后幅度的大小變?yōu)?時(shí)，生成表示發(fā)生墜床的第一狀態(tài)數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí)間序列移動(dòng)多普勒雷達(dá)信號(hào)在所述第一時(shí)間之后發(fā)生幅度大于或等于預(yù)定大小的數(shù)據(jù)的陰陽變化時(shí)，生成表示所述用戶緩慢跌倒、疑似墜床的狀態(tài)的第二狀態(tài)數(shù)據(jù)。

20、所述熱成像數(shù)據(jù)處理部可以通過執(zhí)行如下步驟來處理所述熱成像數(shù)據(jù)：在所接收的所述熱成像數(shù)據(jù)確定分析范圍(range)；在所確定的所述分析范圍確定用戶的邊緣(edge)；使用預(yù)設(shè)的閾值處理所述熱成像數(shù)據(jù)，使其從所確定的所述邊緣具有閉合曲線形狀，以獲取閉合曲線化后的視頻。

21、所述熱成像數(shù)據(jù)處理部還可以執(zhí)行如下步驟形成標(biāo)記后的視頻：對(duì)所述閉合曲線化后的視頻進(jìn)行視頻標(biāo)記。

22、所述熱成像數(shù)據(jù)處理部還可以執(zhí)行如下步驟形成頻譜圖：對(duì)所述標(biāo)記后的視頻進(jìn)行頻譜化。

23、所述熱成像數(shù)據(jù)處理部可以基于所述閉合曲線化后的視頻、所述標(biāo)記后的視頻和所述頻譜圖中的至少一個(gè)，將所述用戶的狀態(tài)判斷為第四狀態(tài)至第六狀態(tài)中的一種，分別形成第四狀態(tài)數(shù)據(jù)至第六狀態(tài)數(shù)據(jù)。

24、所述第四狀態(tài)數(shù)據(jù)可以表示所述用戶位于距地面預(yù)定高度的物體上的狀態(tài)，所述第五狀態(tài)數(shù)據(jù)可以表示所述用戶正在從距地面預(yù)定高度的物體墜落的狀態(tài)，所述第六狀態(tài)數(shù)據(jù)可以表示所述用戶已從距地面預(yù)定高度的物體墜落的狀態(tài)。

25、所述墜床判斷部可以被配置為：當(dāng)從所述雷達(dá)信號(hào)模式分析部接收到第一狀態(tài)數(shù)據(jù)，從所述熱成像數(shù)據(jù)處理部依次接收到所述第四狀態(tài)數(shù)據(jù)、所述第五狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述第六狀態(tài)數(shù)據(jù)，在所述第一狀態(tài)數(shù)據(jù)的生成時(shí)刻之前生成所述第四狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，判斷為所述用戶已經(jīng)墜床，并生成表示所述用戶已經(jīng)墜床的第一信號(hào)，當(dāng)從所述雷達(dá)信號(hào)模式分析部接收到判斷為第一狀態(tài)的第一狀態(tài)數(shù)據(jù)，從所述熱成像數(shù)據(jù)處理部依次接收到第六狀態(tài)數(shù)據(jù)、第五狀態(tài)數(shù)據(jù)和第四狀態(tài)數(shù)據(jù)，在所述第一狀態(tài)數(shù)據(jù)的生成時(shí)刻之前生成所述第六狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，判斷為所述用戶未墜床，并生成表示未發(fā)生墜床的第二信號(hào)，當(dāng)從所述雷達(dá)信號(hào)模式分析部接收到表示疑似墜床的第二狀態(tài)數(shù)據(jù)，從所述熱成像數(shù)據(jù)處理部依次接收到第四狀態(tài)數(shù)據(jù)、第五狀態(tài)數(shù)據(jù)和第六狀態(tài)數(shù)據(jù)，在所述第一狀態(tài)數(shù)據(jù)的生成時(shí)刻之前生成所述第四狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，判斷為所述用戶已經(jīng)墜床，生成表示用戶緩慢跌倒并發(fā)生用戶的墜床的第三信號(hào)，當(dāng)從所述雷達(dá)信號(hào)模式分析部接收到第三狀態(tài)數(shù)據(jù)，在接收到所述第三狀態(tài)數(shù)據(jù)的時(shí)刻開始第四時(shí)間之后為止從所述熱成像數(shù)據(jù)處理部?jī)H接收到第四狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，生成表示所述用戶有很高的墜床風(fēng)險(xiǎn)的第四信號(hào)，當(dāng)從所述雷達(dá)信號(hào)模式分析部接收到所述第一狀態(tài)數(shù)據(jù)或第二狀態(tài)數(shù)據(jù)，當(dāng)從所述熱成像數(shù)據(jù)處理部依次接收到所述第四狀態(tài)數(shù)據(jù)、第五狀態(tài)數(shù)據(jù)和第六狀態(tài)數(shù)據(jù)，在第四時(shí)間之后再次從所述雷達(dá)信號(hào)模式分析部接收到所述第一狀態(tài)數(shù)據(jù)或第二狀態(tài)數(shù)據(jù)，從所述熱成像數(shù)據(jù)處理部依次接收到所述第六狀態(tài)數(shù)據(jù)、所述第五狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述第四狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，判斷為墜床的用戶重新回到原位置，生成表示用戶重新回到原位置的第五信號(hào)。

26、所述雷達(dá)信號(hào)模式分析部可以分析分離的所述生物信號(hào)，當(dāng)所述生物信號(hào)與預(yù)定期間的生物信號(hào)模式的差異大于或等于預(yù)定范圍時(shí)，生成通知危險(xiǎn)情況的所述第六信號(hào)。

27、所述非接觸墜床和睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括墜床危險(xiǎn)度判斷部。

28、所述墜床危險(xiǎn)度判斷部可以被配置為：當(dāng)從所述雷達(dá)信號(hào)模式分析部在第五時(shí)間內(nèi)連續(xù)接收到所述第六信號(hào)，從所述墜床判斷部接收到所述第一信號(hào)，在所述第五時(shí)間內(nèi)連續(xù)未接收到所述第四信號(hào)時(shí)，判斷為用戶持續(xù)處于墜床狀態(tài)且生物信號(hào)差的狀態(tài)，生成通知所述用戶因墜床導(dǎo)致的危險(xiǎn)度非常高的第七信號(hào)，當(dāng)從所述雷達(dá)信號(hào)模式分析部在所述第五時(shí)間內(nèi)未接收到第六信號(hào)，從所述墜床判斷部在所述第五時(shí)間內(nèi)未接收到所述第四信號(hào)時(shí)，生成表示所述用戶歲處于墜床狀態(tài)但所述用戶的生物信號(hào)穩(wěn)定的第八信號(hào)，當(dāng)從所述墜床判斷部接收到第三信號(hào)時(shí)，生成通知所述用戶的墜床可能性較高的第九信號(hào)。

29、非面對(duì)面非接觸墜床監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括警報(bào)部，所述警報(bào)部可以被配置為：當(dāng)從所述墜床危險(xiǎn)度判斷部接收到所述第七信號(hào)時(shí)，生成表示所述用戶處于非常危險(xiǎn)的狀態(tài)的第一警報(bào)信號(hào)并發(fā)送給預(yù)設(shè)的監(jiān)護(hù)人和醫(yī)務(wù)人員，當(dāng)從所述墜床危險(xiǎn)度判斷部接收到所述第八信號(hào)時(shí)，生成通知用戶的墜床狀態(tài)的第二警報(bào)信號(hào)并發(fā)送給預(yù)設(shè)的監(jiān)護(hù)人和醫(yī)務(wù)人員，當(dāng)從所述墜床危險(xiǎn)度判斷部接收到所述第九信號(hào)時(shí)，生成通知所述用戶即將墜床的第三警報(bào)信號(hào)并發(fā)送給預(yù)設(shè)的監(jiān)護(hù)人和醫(yī)務(wù)人員。

30、本發(fā)明的非接觸睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法包括：多普勒信號(hào)獲取部，使用雷達(dá)獲取包括生物活動(dòng)信息的多普勒信號(hào)；輔助信號(hào)處理部，使用熱成像傳感器獲取翻身動(dòng)作作為輔助信號(hào)；多普勒信號(hào)分析部，對(duì)所述多普勒信號(hào)進(jìn)行分析并以預(yù)設(shè)的周期獲取頻譜能量，判斷所述頻譜能量的周期性獲取與否，當(dāng)所述頻譜能量判斷為非周期性頻譜能量時(shí)，使用所述輔助信號(hào)對(duì)所述非周期性頻譜能量進(jìn)行區(qū)分；以及睡眠區(qū)間定義部，使用所述頻譜能量中呼吸頻譜能量與心跳頻譜能量的比率和所述非周期性頻譜能量的組合，定義整個(gè)睡眠區(qū)間中各區(qū)間的睡眠狀態(tài)。

31、所述多普勒信號(hào)包括用于獲取用戶的呼吸信息的呼吸多普勒信號(hào)和用于獲取所述用戶的心跳信息的心跳多普勒信號(hào)。

32、所述多普勒信號(hào)分析部可以對(duì)所述多普勒信號(hào)執(zhí)行快速傅里葉變換來獲取所述頻譜能量。

33、所述睡眠區(qū)間定義部可以將整個(gè)睡眠區(qū)間中所述呼吸頻譜能量與所述心跳頻譜能量的比率大于或等于5:5的區(qū)間中不存在所述非周期性頻譜能量的區(qū)間定義為深度睡眠區(qū)間，將所述呼吸頻譜能量與所述心跳頻譜能量的比率小于5:5的區(qū)間中不存在所述非周期性頻譜能量的區(qū)間定義為無呼吸區(qū)間。

34、所述睡眠區(qū)間定義部可以將存在所述非周期性頻譜能量且所述非周期性頻譜能量大于或等于預(yù)設(shè)大小的區(qū)間定義為翻身區(qū)間，將所述無呼吸區(qū)間中所述非周期性頻譜能量小于或等于預(yù)設(shè)大小的區(qū)間定義為打鼾區(qū)間。

35、根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的非接觸睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法包括：多普勒信號(hào)獲取部，使用雷達(dá)獲取包括生物活動(dòng)信息的多普勒信號(hào)；輔助信號(hào)處理部，使用熱成像傳感器獲取翻身動(dòng)作作為輔助信號(hào)；多普勒信號(hào)分析部，對(duì)所述多普勒信號(hào)進(jìn)行分析并以預(yù)設(shè)的周期獲取頻譜能量，判斷所述頻譜能量的周期性獲取與否，當(dāng)所述頻譜能量判斷為非周期性頻譜能量時(shí)，使用所述輔助信號(hào)對(duì)所述非周期性頻譜能量進(jìn)行區(qū)分；以及睡眠區(qū)間定義部，以整個(gè)睡眠區(qū)間中滿足預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)的睡眠進(jìn)入?yún)^(qū)間的所述頻譜能量的平均為基準(zhǔn)，使用預(yù)設(shè)的比率范圍和所述非周期性頻譜能量定義剩余睡眠區(qū)間的睡眠狀態(tài)。

36、本發(fā)明的非接觸睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法包括：多普勒信號(hào)獲取步驟，多普勒信號(hào)獲取部使用雷達(dá)獲取包括生物活動(dòng)信息的多普勒信號(hào)；輔助信號(hào)處理步驟，輔助信號(hào)處理部使用熱成像傳感器獲取翻身動(dòng)作作為輔助信號(hào)；多普勒信號(hào)分析步驟，多普勒信號(hào)分析部對(duì)所述多普勒信號(hào)進(jìn)行分析并以預(yù)設(shè)的周期獲取頻譜能量，判斷所述頻譜能量的周期性獲取與否，當(dāng)所述頻譜能量判斷為非周期性頻譜能量時(shí)，使用所述輔助信號(hào)對(duì)所述非周期性頻譜能量進(jìn)行區(qū)分；以及睡眠區(qū)間定義步驟，睡眠區(qū)間定義部使用所述頻譜能量中呼吸頻譜能量與心跳頻譜能量的比率和所述非周期性頻譜能量的組合，定義整個(gè)睡眠區(qū)間中各區(qū)間的睡眠狀態(tài)。

37、所述多普勒信號(hào)包括用于獲取用戶的呼吸信息的呼吸多普勒信號(hào)和用于獲取所述用戶的心跳信息的心跳多普勒信號(hào)。

38、在所述多普勒信號(hào)分析步驟中，可以對(duì)所述多普勒信號(hào)執(zhí)行快速傅里葉變換來獲取所述頻譜能量。

39、在所述睡眠區(qū)間定義步驟中，可以將整個(gè)睡眠區(qū)間中所述呼吸頻譜能量與所述心跳頻譜能量的比率大于或等于5:5的區(qū)間中不存在所述非周期性頻譜能量的區(qū)間定義為深度睡眠區(qū)間，將所述呼吸頻譜能量與所述心跳頻譜能量的比率小于5:5的區(qū)間中不存在所述非周期性頻譜能量的區(qū)間定義為無呼吸區(qū)間。

40、在所述睡眠區(qū)間定義步驟中，可以將存在所述非周期性頻譜能量且所述非周期性頻譜能量大于或等于預(yù)設(shè)大小的區(qū)間定義為翻身區(qū)間，將所述無呼吸區(qū)間中所述非周期性頻譜能量小于或等于預(yù)設(shè)大小的區(qū)間定義為打鼾區(qū)間。

41、本發(fā)明的非接觸睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法包括：多普勒信號(hào)獲取步驟，多普勒信號(hào)獲取部使用雷達(dá)獲取包括生物活動(dòng)信息的的多普勒信號(hào)；輔助信號(hào)處理步驟，輔助信號(hào)處理部使用熱成像傳感器獲取翻身動(dòng)作作為輔助信號(hào)；多普勒信號(hào)分析步驟，多普勒信號(hào)分析部對(duì)所述多普勒信號(hào)進(jìn)行分析并以預(yù)設(shè)的周期獲取頻譜能量，判斷所述頻譜能量的周期性獲取與否，使用所述輔助信號(hào)對(duì)所述頻譜能量進(jìn)行區(qū)分；以及

42、睡眠區(qū)間定義步驟，睡眠區(qū)間定義部以整個(gè)睡眠區(qū)間中滿足預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)的睡眠進(jìn)入?yún)^(qū)間的所述頻譜能量的平均為基準(zhǔn)，使用預(yù)設(shè)的比率范圍和非周期性頻譜能量定義剩余睡眠區(qū)間的睡眠狀態(tài)。

43、發(fā)明的效果

44、本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：在保護(hù)用戶的隱私的同時(shí)提高墜床監(jiān)測(cè)的可靠性。

45、并且，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：采用非面對(duì)面非接觸方式，而不是穿戴方式，即使用戶不佩帶單獨(dú)的設(shè)備也可以實(shí)時(shí)判斷用戶的墜床。

46、并且，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)判斷為墜床時(shí)，判斷危險(xiǎn)度并向監(jiān)護(hù)人或醫(yī)務(wù)人員通知，從而事先防止或應(yīng)對(duì)墜床導(dǎo)致的危險(xiǎn)。

47、并且，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：監(jiān)測(cè)墜床時(shí)，可對(duì)熱成像視頻進(jìn)行閉合曲線化、標(biāo)記圖像化和頻譜化處理，從而能夠保護(hù)用戶的隱私。

48、并且，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：基于用戶的生物信號(hào)和經(jīng)過視頻處理的熱成像圖像分析用戶的危險(xiǎn)度，從而能夠做出適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)。

49、并且，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：使用雷達(dá)獲取用戶睡眠時(shí)的生物活動(dòng)信息，不影響用戶的身體，不干擾用戶的睡眠。

50、并且，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：使用用戶的呼吸和心跳信息，能夠準(zhǔn)確判斷用戶的各睡眠區(qū)間的睡眠狀態(tài)。

51、并且，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：使用多普勒信號(hào)和熱成像的輪廓監(jiān)測(cè)睡眠，與傳統(tǒng)基于多普勒信號(hào)監(jiān)測(cè)睡眠的方式相比，提高可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路