基于毫米波雷达信号的跌倒行为多层次检测方法及设备技术

本发明专利技术提供一种基于毫米波雷达信号的跌倒行为多层次检测方法及设备，所述方法包括：基于毫米波雷达信号获得多尺度距离像数据、距离多普勒图数据和目标相对于雷达的角度数据；利用所述多尺度距离像数据确定场景内是否存在目标及其是否运动，并计算目标相对于雷达的距离数据；利用所述距离多普勒图数据确定目标的运动方向数据；利用所述距离数据和所述角度数据计算目标相对于地面的高度数据；根据所述运动方向数据和所述高度数据确定目标的跌倒类型。类型。类型。

【技术实现步骤摘要】
基于毫米波雷达信号的跌倒行为多层次检测方法及设备


[0001]本专利技术涉及人体异常动作检测领域，具体涉及一种基于毫米波雷达信号的跌倒行为多层次检测设备。

技术介绍

[0002]近年来，人口老龄化趋势不断加剧，独居老人的群体数量持续增加，老年人身体机能的下降，会使得人体出现反应迟钝、行动迟缓、平衡能力下降等负面状态，这会导致跌倒等意外情况发生的概率增加。对于老年人而言，跌倒是导致老年人死亡和意外伤害发生的主要原因之一，严重威胁老年人的生命安全。因此，能够及时准确的发现老人是否有跌倒情况发生，判断出具体跌倒的类型，对于有针对性的做出医疗救助，提高治愈率，保证老人的生命安全具有重要意义。
[0003]专利文件CN114442079A公开了一种目标对象的跌倒检测方法，该方法基于毫米波雷达信号获得距离多普勒信息，然后先确定人体速度信息，在判定人体有一定速度的情况下，再根据距离多普勒信息获得呼吸频率、人体高度、包络图形，最后综合这些信息确定目标是否发生跌倒行为。
[0004]该方案能够检测到常规的跌倒动作，但在实际应用场景中跌倒情况是多样的，比如有些跌倒过程是相对缓慢的，人体并不一定具有较高的速度；又比如人体可能并未完全躺在地面，而是上半身直立，类似于坐在地面。这些跌倒动作都是比较常见的，现有的基于雷达的检测方法往往无法面对这些情况，甚至可能会漏检跌倒动作，或者存在较大的虚警概率。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种基于毫米波雷达信号的跌倒行为多层次检测方法，包括：基于毫米波雷达信号获得多尺度距离像数据、距离多普勒图数据和目标相对于雷达的角度数据；利用所述多尺度距离像数据确定场景内是否存在目标及其是否运动，并计算目标相对于雷达的距离数据；利用所述距离多普勒图数据确定目标的运动方向数据；利用所述距离数据和所述角度数据计算目标相对于地面的高度数据；根据所述运动方向数据和所述高度数据确定目标的跌倒类型。
[0006]可选地，所述方法还包括：利用所述距离多普勒图数据确定目标的运动速度数据，用于确定目标的跌倒类型；确定目标的跌倒类型进一步包括：根据所述运动速度数据、所述运动方向数据和所述高度数据判断目标是否发生疑
似快速跌倒；当判定目标发生疑似快速跌倒时，持续监测场景内是否存在目标，并当场景内存在目标时，根据所述高度数据确定目标是否确实发生快速跌倒。
[0007]可选地，根据所述运动速度、所述运动方向和所述高度数据判断目标是否发生疑似快速跌倒，进一步包括：判断所述运动速度是否达到速度阈值、在若干帧内所述运动方向数据是否为远离雷达的方向、在若干帧内所述高度数据是否低于第一高度阈值；当所述运动速度达到速度阈值、在若干帧内所述运动方向数据为远离雷达的方向、在所述若干帧内所述高度数据低于第一高度阈值时，判定目标发生疑似快速跌倒。
[0008]可选地，确定目标是否确实发生快速跌倒，进一步包括：在目标发生疑似快速跌倒后的若干帧内监测场景内是否保持目标存在状态，且所述高度数据是否保持低于第二高度阈值；当场景内保持目标存在状态且所述高度数据保持低于第二高度阈值时，判定目标确实发生快速跌倒。
[0009]可选地，确定目标的跌倒类型，进一步包括：根据所述运动方向数据和所述高度数据判断目标是否发生疑似普通跌倒或者疑似缓慢跌倒；当判定目标发生疑似普通跌倒或者疑似缓慢跌倒时，持续监测场景内是否存在目标，并当场景内存在目标时，根据所述高度数据确定目标是否确实发生普通跌倒或者缓慢跌倒。
[0010]可选地，根据所述运动方向数据和所述高度数据判断目标是否发生疑似普通跌倒或者疑似缓慢跌倒，进一步包括：判断在若干帧内所述运动方向数据是否为远离雷达的方向、在若干帧内所述高度数据是否低于第一高度阈值，并确定远离雷达方向的运动所保持的时间以及所述高度数据低于第一高度阈值的高度所保持的时间；判断运动方向保持时间是否达到第一时间阈值、高度保持时间是否达到第二时间阈值；当所述运动方向保持时间达到第一时间阈值、所述高度保持时间达到第二时间阈值时，判定目标发生疑似普通跌倒或者疑似缓慢跌倒，其中用于判断疑似普通跌倒的第一时间阈值和第二时间阈值，小于用于判断疑似缓慢跌倒的第一时间阈值和第二时间阈值。
[0011]可选地，确定目标是否确实发生普通跌倒或者缓慢跌倒，进一步包括：在目标发生疑似普通跌倒或者疑似缓慢跌倒后的若干帧内，监测场景内是否保持目标存在状态，且所述高度数据是否保持低于第二高度阈值；当检测场景内持续保持目标存在状态且所述高度数据保持低于第二高度阈值时，判定目标确实发生普通跌倒或者缓慢跌倒。
[0012]可选地，确定目标的跌倒类型，进一步包括：根据所述运动方向数据、所述高度数据和多尺度距离像数据与特征核的匹配度，判断目标是否发生疑似半躺跌倒；当判定目标发生疑似半躺跌倒时，持续监测场景内是否存在目标，并当场景内存
在目标时，根据所述高度数据确定目标是否确实发生半躺跌倒。
[0013]可选地，判断目标是否发生疑似半躺跌倒，进一步包括：判断在若干帧内所述运动方向数据是否为远离雷达的方向、在若干帧内所述高度数据是否处于第一预设高度区间内，计算细尺度高分辨距离像与特征核的匹配度，并确定远离雷达方向的运动所保持的时间以及所述高度数据处于第一预设高度区间内的高度保持时间；判断运动方向保持时间是否达到第一时间阈值、所述高度保持时间是否达到第二时间阈值、所述匹配度是否大于匹配阈值；当所述运动方向保持时间达到第一时间阈值、所述高度保持时间达到第二时间阈值、所述匹配度大于匹配阈值时，判定目标发生疑似半躺跌倒。
[0014]可选地，确定目标是否确实发生半躺跌倒，进一步包括：在目标发生疑似半躺跌倒后的若干帧内监测场景内是否保持目标存在状态，且所述高度数据是否保持处于第二预设高度区间；当目标保持存在状态且所述高度数据保持处于第二预设高度区间时，判定目标确实发生半躺跌倒。
[0015]可选地，所述多尺度距离像数据包括粗尺度距离像数据；利用所述多尺度距离像数据确定场景内是否存在目标，进一步包括：确定上一时刻场景内是否存在目标；如果上一时刻场景内存在目标，则当粗尺度高分辨距离像数据的熵高于熵阈值、粗尺度高分辨距离像数据与模板之间的散度高于散度阈值时，判定场景内存在目标，否则判定场景内不存在目标，其中所述模板为若干相邻帧提取得到的粗尺度高分辨距离像数据的均值；如果上一时刻场景内不存在目标，则根据所述运动方向数据判定场景内是否存在目标。
[0016]可选地，利用所述多尺度距离像数据确定场景内的目标是否运动，进一步包括：判断细尺度高分辨距离像与模板之间的相关度是否高于相关度阈值，所述模板为若干相邻帧提取得到的细尺度高分辨距离像数据的均值；如果所述相关度高于相关度阈值，则判定存在运动目标，否则判定不存在运动目标。
[0017]可选地，所述方法还包括：判断存在运动目标的持续时间是否低于时间阈值，且所述持续时间内所述相关度的均值与所述相关度阈值的差值是否低于第一调整阈值；当所述持续时间低于时间阈值且所述差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于毫米波雷达信号的跌倒行为多层次检测方法，其特征在于，包括：基于毫米波雷达信号获得多尺度距离像数据、距离多普勒图数据和目标相对于雷达的角度数据；利用所述多尺度距离像数据确定场景内是否存在目标及其是否运动，并计算目标相对于雷达的距离数据；利用所述距离多普勒图数据确定目标的运动方向数据；利用所述距离数据和所述角度数据计算目标相对于地面的高度数据；根据所述运动方向数据和所述高度数据确定目标的跌倒类型。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：利用所述距离多普勒图数据确定目标的运动速度数据，用于确定目标的跌倒类型；确定目标的跌倒类型进一步包括：根据所述运动速度数据、所述运动方向数据和所述高度数据判断目标是否发生疑似快速跌倒；当判定目标发生疑似快速跌倒时，持续监测场景内是否存在目标，并当场景内存在目标时，根据所述高度数据确定目标是否确实发生快速跌倒。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述运动速度、所述运动方向和所述高度数据判断目标是否发生疑似快速跌倒，进一步包括：判断所述运动速度是否达到速度阈值、在若干帧内所述运动方向数据是否为远离雷达的方向、在若干帧内所述高度数据是否低于第一高度阈值；当所述运动速度达到速度阈值、在若干帧内所述运动方向数据为远离雷达的方向、在所述若干帧内所述高度数据低于第一高度阈值时，判定目标发生疑似快速跌倒。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定目标是否确实发生快速跌倒，进一步包括：在目标发生疑似快速跌倒后的若干帧内监测场景内是否保持目标存在状态，且所述高度数据是否保持低于第二高度阈值；当场景内保持目标存在状态且所述高度数据保持低于第二高度阈值时，判定目标确实发生快速跌倒。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定目标的跌倒类型，进一步包括：根据所述运动方向数据和所述高度数据判断目标是否发生疑似普通跌倒或者疑似缓慢跌倒；当判定目标发生疑似普通跌倒或者疑似缓慢跌倒时，持续监测场景内是否存在目标，并当场景内存在目标时，根据所述高度数据确定目标是否确实发生普通跌倒或者缓慢跌倒。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述运动方向数据和所述高度数据判断目标是否发生疑似普通跌倒或者疑似缓慢跌倒，进一步包括：判断在若干帧内所述运动方向数据是否为远离雷达的方向、在若干帧内所述高度数据是否低于第一高度阈值，并确定远离雷达方向的运动所保持的时间以及所述高度数据低于第一高度阈值的高度所保持的时间；判断运动方向保持时间是否达到第一时间阈值、高度保持时间是否达到第二时间阈
值；当所述运动方向保持时间达到第一时间阈值、所述高度保持时间达到第二时间阈值时，判定目标发生疑似普通跌倒或者疑似缓慢跌倒，其中用于判断疑似普通跌倒的第一时间阈值和第二时间阈值，小于用于判断疑似缓慢跌倒的第一时间阈值和第二时间阈值。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定目标是否确实发生普通跌倒或者缓慢跌倒，进一步包括：在目标发生疑似普通跌倒或者疑似缓慢跌倒后的若干帧内，监测场景内是否保持目标存在状态，且所述高度数据是否保持低于第二高度阈值；当检测场景内持续保持目标存在状态且所述高度数据保持低于第二高度阈值时，判定目标确实发生普通跌倒或者缓慢跌倒。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定目标的跌倒类型，进一步包括：根据所述运动方向数据、所述高度数据和多尺度距离像数据与特征核的匹配度，判断目标是否发生疑似半躺跌倒；当判定目标发生疑似半躺跌倒时，持续监测场景内是否存在目标，并当场景内存在目标时，根据所述高度数据确定目标是否确实发生半躺跌倒。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，判断目标是否发生疑似半躺跌倒，进一步包括：判断在若干帧内所述运动方向数据是否为远离雷达的方向、在若干帧内所述高度数据是否处于第一预设高度区间内，计算细尺度高分辨距离像与特征核的匹配度，并确定远离雷达方向的运动所保持的时间以及所述高度数据处于第一预设高度区间内的高度保持时间；判断运动方向保持时间是否达到第一时间阈值、所述高度保持时间是否达到第二时间阈值、所述匹配度是否大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张闻宇，王志，陈兆希，王泽涛，贺飞翔，丁玉国，
申请(专利权)人：北京清雷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：