[发明专利]一种基于机器视觉的婴幼儿监测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及机器视觉领域，尤其涉及一种基于机器视觉的婴幼儿监测方法及装置。

背景技术

对婴幼儿的监护是许多父母所揪心的事情。然后，现有技术存在诸多的不足：

张炎提出的中国发明专利(公开号：CN103700215A)《一种低辐射可穿戴式婴儿监测器》，只能监测温、湿度和声音；J·P·小蒂潘提出的中国发明专利(公开号：CN103220967A)《用于检测婴儿心肺不适的超宽带(UWB)婴儿监测器》，采用微波监测婴儿的状态，不易被家长接受；徐晶提出的中国发明专利(公开号：CN101564302)《基于多源信息融合的婴儿睡眠躁动监测方法及检测系统》，监测温、湿度并由此推测婴儿的躁动，不能监测重要的生命指征；沈云明提出的中国发明专利(公开号：CN202614402U)《基于ZigBee的婴儿培养箱温度监测与报警系统》，仅能监测婴儿培养箱温度；韩猛提出的中国发明专利(公开号：CN103156617A)《胸腹部呼吸运动波形传感器》，利用非晶丝巨应力阻抗效应研制的测量人体胸腹部呼吸运动波形，既需要裹覆在婴幼儿的身体，又仅仅能够监测婴幼儿的呼吸；宁新宝提出的中国发明专利(公开号：CN1377628)《婴儿保温床的智能监护装置》，采用多种传感器采集被监护婴儿的体温和心电等参数，属于接触测量，测量时间一长就容易对婴儿皮肤造成伤害；孙萍提出的中国发明专利(公开号：CN1564213)《婴儿睡眠监控装置》，仅能监测婴儿的声音；丁永生提出的中国发明专利(公开号：CN1961829)《一种婴儿睡眠姿势监测绑带》，依靠婴儿睡眠时穿着的绑带监测婴儿的睡眠姿势，既不可靠，获得的信息太少；崔伶玲提出的中国发明专利(公开号：CN102968753A)《基于RFID技术的新生婴儿看护系统》，采用接触式的传感器和有源RFID标签，属于接触测量，测量时间一长就容易对婴儿皮肤造成伤害，还有长期近距离的无线辐射，不易被家长接受。

总而言之，现有监测婴、幼儿的技术，要么不能监测婴、幼儿的心率、呼吸等重要的生理参数，要么只能有接触的传感器进行测量，或者是采用微波具有辐射的技术来实现。

发明内容

本发明提供了一种基于机器视觉的婴幼儿监测方法及装置，本发明获得了包含婴、幼儿的生理参数在内的更多信息，大幅度提高了对婴、幼儿的健康状态监测的可靠性，详见下文描述：

一种基于机器视觉的婴幼儿监测方法，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。

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。

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。

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；