[发明专利]一种基于机器视觉的婴幼儿监测方法及装置

权利要求书

1.一种基于机器视觉的婴幼儿监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

通过设置在婴幼儿枕头部位上方的摄像头获取婴幼儿脸部的视频图像；

对视频图像进行清洗，获取清洗后的视频图像；

对清洗后的视频图像进行分割，获取眼部视频图像、唇部视频图像和面颊部视频图像；

通过眼部视频图像、唇部视频图像和面颊部视频图像，分别检测表征婴幼儿的视觉行为特征和生理参数特征：

将上述参数进行融合判断，得出婴幼儿的睡眠状态检测结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的婴幼儿监测方法，其特征在于，所述通过眼部视频图像、唇部视频图像和面颊部视频图像，分别检测表征婴幼儿的视觉行为特征和生理参数特征的步骤具体为：

1)通过所述唇部视频图像检测婴、幼儿的嘴巴张合的频度、通过所述眼部视频图像检测婴、幼儿的头部位置及其维持的时间、换位频度的视觉特征；

2)通过对所述面颊部视频图像分析得到婴、幼儿的心率、呼吸次数及其心率变异值、呼吸次数变异值。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的婴幼儿监测方法，其特征在于，当摄像头为彩色摄像头时，所述通过对所述面颊部视频图像分析得到婴、幼儿的心率、呼吸次数及其心率变异值、呼吸次数变异值的步骤具体为：

(a)分离脸颊部区域的RGB通道，对每个通道的像素点求平均值；

(b)将数据保存成3个通道，每个通道N个数据；

(c)对每个通道数据依次进行归一化、白化处理以及独立成分分析；

(d)对每个通道独立成分分析后的数据进行傅立叶变化，求出功率谱，得到功率谱最大幅值所对应的频率，即婴、幼儿的心率，另得到功率谱次最大幅值所对应的频率，即婴、幼儿的呼吸次数；

(e)通过单一通道的婴、幼儿的心率和呼吸次数计算婴、幼儿的心率变异值和呼吸次数变异值，进而通过对多个通道的计算获取心率变异值。

4.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的婴幼儿监测方法，其特征在于，当摄像头为红外摄像头时，所述通过对所述面颊部视频图像分析得到婴、幼儿的心率、呼吸次数及其心率变异值、呼吸次数变异值的步骤具体为：

(a)对脸颊部区域的IR通道的像素点求平均值，IR通道内有N个数据；

(b)对IR通道内数据依次进行归一化、白化处理以及独立成分分析；

(c)对每个独立成分分析后的数据进行傅立叶变化，求出功率谱，得到功率谱最大幅值所对应的频率，即婴、幼儿的心率，另得到功率谱次最大幅值所对应的频率，即婴、幼儿的呼吸次数；

(d)通过婴、幼儿的心率和呼吸次数计算婴、幼儿的心率变异值和呼吸次数变异值。

5.一种基于机器视觉的婴幼儿监测装置，所述婴幼儿监测装置包括：摄像头、编码器、显示器、嵌入式系统、报警器，其特征在于，

所述摄像头用于实时摄录婴幼儿头脸部的影像并输入到所述编码器；

所述编码器用于将摄像头的影像信息编码成数字图像信号送入所述嵌入式系统；

所述嵌入式系统用于提取婴幼儿的嘴巴张合的频度、头部位置及其维持的时间、换位的频度的视觉特征，以及脉率等被测试者的生理参数特征，对这些特征信息进行融合处理和判断报警；当婴幼儿的睡眠状态发现异常时，输出报警信号至所述报警器，同时输出异常信号给家长或相关监护人员；

所述报警器用于发出报警声响；

所述显示器用于显示婴幼儿的生理参数。

6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的婴幼儿监测装置，其特征在于，所述摄像头为：

红外摄像头和/或彩色摄像头。

7.根据权利要求6所述的一种基于机器视觉的婴幼儿监测装置，其特征在于，

所述彩色摄像头为：ANC酷睿HD1080P，

所述红外摄像头为三星SCO-2080RP。

8.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的婴幼儿监测装置，其特征在于，所述嵌入式系统为：

i.MX6处理器、OMAP处理器和TigerSHARC处理器中的一种。