用于配置婴儿监控器摄像机以提供用于分析的统一数据集的系统和方法技术方案

具有使用集中式计算和存储中心的摄像机以监控婴儿的系统和方法，该集中式计算和存储中心允许使用视觉输出信号来进行婴儿移动的计算机视觉和机器学习分析以及高层次的推理。该系统包括位于婴儿床上方的预定义工作点处的摄像机，以及一个或多个在包括基于web的网络的系统的组件之间的通信网络，所述一个或多个通信网络用于通过分析服务器进行对视觉输出信号的深入的计算机视觉和机器学习分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】版权声明本专利文件的公开内容的一部分包含受版权保护的材料。版权拥有人对任何人进行的专利文档或专利公开的复制无异议，正如出现在专利和商标局的专利文件或记录中那样，但是在其他方面保留全部版权权利。相关申请的交叉引用本申请要求于2014年4月8日递交的、题为“SYSTEMSANDMETHODSFORMONITORINGBABIES(用于监控婴儿的系统及方法)”的美国临时专利申请No.61/976,666的优先权，其全部公开通过引用被完整结合于此。
本专利技术总体涉及用于婴儿监控的系统和方法，具体地涉及在婴儿床中使用摄像机监控婴儿的系统和方法。
技术介绍
婴儿监控器摄像机通常用于从远处观察婴儿。通过查看监控器，家长可检查他们的婴儿的情况而无需出现在婴儿床旁边。婴儿监控器摄像机在1993年左右进入市场。传统的婴儿监控器包括摄像头和远程监控器。摄像机被放置在孩子附近，其视频信号由无线电波被传输至远程监控器。大多数婴儿监控器摄像机还具有红外(IR)视觉传感器，以允许在夜间进行监控。在2000年，随着个人电脑进入到每个家庭，父母开始使用无线因特网协议(IP)摄像机进行婴儿监控。(IP摄像机在那时仍主要是出于安全考虑而被使用。)然而，这些父母是小市场，因为无线IP摄像机必须被配置为在家庭网络上运行，这对于父母们来说在安装和维护上更加复杂。此外，当IP摄像机被连接到因特网而没有采取额外安全性措施来保护它们时，IP摄像机可以很容易地被黑客侵入。如今，婴儿监控器摄像机提供各种高科技功能，如高清晰度(HD)分辨率、便捷的设置、安全的连接、录制能力、两路音频、关于婴儿哭叫和/或移动的通知、摇篮曲的播放、对多台摄像机的控制、通过网络电话(Skype)进行的视频等。其中一些还配备有额外的基于非视觉的传感器，如移动传感器、温度计、心脏/呼吸侦听器以及IR移动检测器。但结果是，许多需要对图像序列进行深入分析的有用的任务不能被执行，例如，包括创建随时间的推移婴儿的活动和发育的视频总结。当前的婴儿监控器摄像机也不能使用来自多个婴儿监控器摄像机的图像序列来检测异常的婴儿移动和行为。因此，期望提供能够处理大量的图像序列的婴儿监控器摄像机，以允许对婴儿移动进行数据分析和高级推理。当前的婴儿监控器摄像机的另一缺点是寻找合适的位置把婴儿监控器摄像机放置在婴儿床周围。示例包括：(1)试图把它放在架子上，但此处婴儿的视图的角度过于浅、位置太远(低分辨率)，有时婴儿被横档(rung)隐藏；(2)把它放在紧邻婴儿床的橱柜的较高架子上，但必须保持柜子门始终是打开状态；(3)父母考虑将摄像机安装在墙壁上，但发现会很乱，也怕电源线会破坏婴儿的房间的外观；以及(4)父母使用胶带将摄像机安装在横档上(由于缆线可落入到婴儿床里这样安装会是危险的)。因此，具有更好配置及位置的婴儿监控器摄像机是有必要的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于监控婴儿的系统。该系统包括：摄像机，该摄像机被配置为处于婴儿床上方的预定义工作点处来获取视觉输出信号；以及网络接口控制器，该网络接口控制器被配置为向客户端设备传送视觉输出信号，以及向分析服务器传送视觉输出信号，所述分析服务器被配置为对视觉输出信号执行计算机视觉和机器学习分析，将计算机视觉和机器学习分析与可比较数据进行比较，基于该比较将计算机视觉和机器学习分析与事件相关联，并基于该与计算机视觉和机器学习分析关联的事件向客户端设备发送消息。摄像机可被配置为通过局域网向客户端设备传送视觉输出信号。在另一实施例中，摄像机被配置为通过连接到集中式计算和存储中心的基于web的网络向分析服务器传送视觉输出信号。对于监控不同的婴儿，摄像机和预定义工作点可以基本上相同。分析服务器还可被配置为基于计算机视觉和机器学习分析生成通知并向客户端设备发送该通知。根据又一实施例，通知包括婴儿睡醒、婴儿入睡、婴儿自安抚。该分析服务器还可被进一步配置为基于计算机视觉和机器学习分析来生成警报，并发送该基于计算机视觉和机器学习分析的警报。警报可包括婴儿翻身、婴儿哭闹、婴儿爬行、婴儿呕吐、婴儿床中存在异物、吸入事件、翻转事件、突发疾病(seizure)事件、腿被卡住事件、或头部被覆盖事件。在又一实施例中，分析服务器还被配置为对视觉输出信号执行计算机视觉和机器学习处理以作为对视觉输出信号执行计算机视觉和机器学习分析的一部分。计算机视觉和机器学习处理可包括背景消减算法、感兴趣的婴儿区域检测、头部检测处理、父母干预检测、行为分类、行动矩形识别、手部检测和婴儿存在检测方法中的至少一者。根据本专利技术的另一实施例，该系统包括分析服务器，该分析服务器配置为从摄像机系统中接收视觉输出信号，通过使用计算机视觉和机器学习识别视觉输出信号中的特征来进行对视觉输出信号的分析，将所识别的特征与可比较数据进行比较，基于该比较将所识别的特征与事件相关联，并基于与所识别的特征关联的事件向与摄像机系统相关联的客户端设备发送消息。在又一实施例中，该系统包括被配置为处于婴儿床上方的预定义工作点处从预定义工作点获取视觉输出信号的摄像机，该摄像机包括包含镜头的摄像机壳体、红外发光二极管(IRLED)灯、光传感器、电力缆线及数据缆线。该系统还包括支架，该支架包括：被连接到摄像机壳体的上臂，所述上臂包括被配置为接纳摄像机壳体的电力缆线和数据缆线的第一内部管道；被连接至上臂的下臂，下臂包括被配置为从上臂接纳摄像机壳体的电力缆线和数据缆线的第二内部管道；以及婴儿床附件，其被配置为将支架在婴儿床上方的预定义工作点处附接到婴儿床。该系统还包括网络接口控制器，该网络接口控制器被配置为从预定义工作点向分析服务器传送视觉输出信号，该分析服务器被配置为对来自预定义工作点的视觉输出信号执行计算机视觉和机器学习分析，将计算机视觉和机器学习分析与可比较数据进行比较，基于该比较将计算机视觉和机器学习分析与事件相关联，并基于该与计算机视觉和机器学习分析关联的事件向客户端设备发送消息。光传感器可被配置为在摄像机上来感测环境光以及来自红外LED灯的红外光的强度。红外LED灯还可根据环境光及红外LED灯的红外光的强度被处理器配置。一个实施例包括利用红外(IR)滤波器来过滤红外光的摄像机。红外LED灯可包括大约850nm-940nm的波长，使得红色眩光对躺在摄像机下的婴儿是不可见的。根据一个实施例，上臂包括扬声器、夜明灯、温度和湿度传感器中的至少一者。摄像机壳体还可包括透镜支架，该透镜支架可操作为沿着相对于婴儿床的水平轴进行15摇摄度(degreeofpan)的旋转调整来定位。在另一实施例中，摄像机壳体被配置为允许摄像机相对于上臂旋转15摇摄度。支架也可被附接至婴儿床的外侧。一个实施例包括一种系统，该系统具有配置在上臂的顶部外侧、且背离摄像机的底面并朝向天花板的敏感的白色夜灯。该支架还可包括具有鸟瞰视野的通用支架。当前婴儿监控器摄像机系统根据图像序列对婴儿移动执行数据分析和高级别推理的能力比较差。其原因主要是在非静态设置中解决计算机视觉任务的复杂性，在非静态设置中婴儿监控器摄像机位于围绕婴儿的不同位置和方向。在这些设置中计算机视觉任务是难以解决的，因为它们具有多个不同大小和姿势的移动的物体以及需要被建模的潜在隐藏部分。但是，根据本专利技术实施例的包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监控婴儿的系统，所述系统包括：摄像机，该摄像机被配置在婴儿床上方的预定义工作点处，用来从所述预定义工作点获取视觉输出信号，该摄像机包括：包含镜头的摄像机壳体、红外发光二极管(IR LED)灯、光传感器、电力缆线及数据缆线；支架，该支架包括：被连接到所述摄像机壳体的上臂，所述上臂包括被配置为接纳所述摄像机壳体的电力缆线和数据缆线的第一内部管道；被连接至所述上臂的下臂，该下臂包括被配置为从所述上臂接纳所述摄像机壳体的电力缆线和数据缆线的第二内部管道；以及婴儿床附件，该婴儿床附件被配置为将所述支架在所述婴儿床上方的所述预定义工作点处附接到所述婴儿床；以及网络接口控制器，该网络接口控制器被配置为：从所述预定义工作点向分析服务器传送所述视觉输出信号，所述分析服务器被配置为对来自所述预定义工作点的所述视觉输出信号执行计算机视觉和机器学习分析，将所述计算机视觉和机器学习分析与可比较数据进行比较，基于该比较将所述计算机视觉和机器学习分析与事件相关联，并基于与所述计算机视觉和机器学习分析关联的事件向客户端设备发送消息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.08 US 61/976,6661.一种用于监控婴儿的系统，所述系统包括：摄像机，该摄像机被配置在婴儿床上方的预定义工作点处，用来从所述预定义工作点获取视觉输出信号，该摄像机包括：包含镜头的摄像机壳体、红外发光二极管(IRLED)灯、光传感器、电力缆线及数据缆线；支架，该支架包括：被连接到所述摄像机壳体的上臂，所述上臂包括被配置为接纳所述摄像机壳体的电力缆线和数据缆线的第一内部管道；被连接至所述上臂的下臂，该下臂包括被配置为从所述上臂接纳所述摄像机壳体的电力缆线和数据缆线的第二内部管道；以及婴儿床附件，该婴儿床附件被配置为将所述支架在所述婴儿床上方的所述预定义工作点处附接到所述婴儿床；以及网络接口控制器，该网络接口控制器被配置为：从所述预定义工作点向分析服务器传送所述视觉输出信号，所述分析服务器被配置为对来自所述预定义工作点的所述视觉输出信号执行计算机视觉和机器学习分析，将所述计算机视觉和机器学习分析与可比较数据进行比较，基于该比较将所述计算机视觉和机器学习分析与事件相关联，并基于与所述计算机视觉和机器学习分析关联的事件向客户端设备发送消息。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光传感器被配置在所述摄像机上用来感测环境光以及所述IRLED灯的红外光的强度。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述IRLED灯是由处理器根据环境光及所述IRLED灯的红外光的强度来配置的。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述摄像机利用红外(IR)滤波器来过滤IR光。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述IRLED灯包括大约850nm-940nm的波长，使得红色眩光对躺在所述摄像机下的婴儿是不可见的。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述上臂包括扬声器、夜明灯、温度和湿度传感器中的至少一者。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述摄像机壳体还包括透镜支架，该透镜支架可操作为沿着相对于所述婴儿床的水平轴进...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿瑟夫·格拉泽，
申请(专利权)人：琼和欧文·雅各布斯以色列理工学院康奈尔研究所，
类型：发明
国别省市：美国;US