[发明专利]基于人体红外感知的跌倒检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及健康监护及普适计算技术领域，更具体地，涉及基于人体红外感知的跌倒检测装置及检测方法，包括有用于感知人体红外信号的红外感知模块、通信模块、信号采集模块和信号分析模块，红外感知模块连接通信模块，通信模块连接信号采集模块，信号采集模块连接信号分析模块。本发明无需穿戴，不影响居家者的生活习惯、采用被动式红外传感方式，直接获取数据以进行跌倒检测。

技术领域

本发明涉及健康监护及普适计算技术领域，更具体地，涉及基于人体红外感知的跌倒检测装置及检测方法。

背景技术

从中国传统养老观念及当前的社会发展水平角度来看，居家养老仍然是目前我国面对人口老龄化问题首推的养老方式。第六次全国人口普查所统计的我国老年人口家庭居住、健康照料供养状况报告显示，我国老年空巢家庭迅速增长，已占比达31.77％，其中“独居”空巢家庭占比达16.40％。另据世界卫生组织的数据，每年大约有30％的65岁以上老年人发生过一次跌倒，15％发生两次以上跌倒。跌倒已成为当今威胁老年人群体生命健康的不可忽视的问题。老年人跌倒后，如果得不到及时救助，将会造成严重的身体损伤，甚至死亡。因此，在居家环境中构建面向独居老人的跌倒检测系统，发现跌倒行为并及时发出报警，对保障居家养老的安全具有重要意义。

目前，跌倒检测的方法根据传感器类型的不同主要分为两类：基于视觉传感器的检测和基于穿戴式传感器的检测。前者是通过视觉传感器采集人体动作视频或数字化图像序列，再利用计算机视觉技术处理图像数据，进而实现跌倒检测。常见的视觉传感器为摄像机和红外夜视仪。中国发明专利CN103955699A、CN105469545A等都是基于这一原理设计，通过提取图像中目标位置或形状等特征，利用模式识别算法进行跌倒检测。然而，图像采集中涉及大量与跌倒无关的冗余信息，该信息的获取与处理导致系统资源的过多占用，这将会影响跌倒检测的实时性要求。此外，长期以来被看作记录工具的摄像机，有时会引起侵犯隐私等敏感问题。

基于穿戴式传感器的跌倒检测系统一般是利用穿戴于人体的加速度传感器，采集跌倒引起的人体加速度变化。中国发明专利CN108041772A(智能手环)、CN107103732A(加速度传感器)等都是基于这一原理设计，以人体的加速度变化作为跌倒检测的主要特征，并借助撞击时产生的冲击力，心率等体征变化进行协助验证。可穿戴式传感器因其低成本、便携性和轻量级计算，被应用于户外环境中的摔倒检测。但是，穿戴式传感器测量时可能在人体表面产生移动，不仅引入测量数据误差，有时还会限制用户动作，在一定程度上影响了用户体验。特别是在居家环境中，人们偏重舒适轻松的体感需求，心理上抵触穿戴式传感带来的附属累赘感，这就需要考虑在人体所在的居家环境中部署跌倒检测系统。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不满足跌倒检测实时性要求、穿戴式传感器限制用户动作、增加附属累赘感的问题，提供基于人体红外感知的跌倒检测装置及检测方法，无需穿戴，不影响居家者的生活习惯、采用被动式红外传感方式，直接获取数据以进行跌倒检测。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于人体红外感知的跌倒检测装置，其中，包括有用于感知人体红外信号的红外感知模块、通信模块、信号采集模块和信号分析模块，红外感知模块连接通信模块，通信模块连接信号采集模块，信号采集模块连接信号分析模块。

本方案中，红外感知模块用于感知人体运动过程中的红外信息，红外感知模块将感知到的红外信息传输到通信模块，通信模块将红外信息传输到信号采集模块，经过信号采集模块的模数转换后，再传输给信号分析模块进行处理。信号分析模块通过对采集到的人体运动过程中的红外信息进行分析，检测人体运动的实时状态，及时发现跌倒等异常状态。

在一个实施方式中，红外感知模块包括红外传感器以及凸透镜，红外传感器与通信模块连接，凸透镜套设在红外传感器上。

凸透镜用于扩大红外传感器的感知视野，增加红外传感器的感知范围，通过增加感知范围来增加感知效果，避免由于人体运动出感知范围外而造成感知不能。