生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助系统及方法；该系统包括：朝向目标体眼睛方位进行检测的生物雷达传感器，经配置为检测由目标体眼睑眨动引起的原始雷达回波信号；信号预处理模块，经配置为将原始雷达回波信号进行放大和带通滤波处理；主控模块，经配置为将信号预处理模块输出的初步滤波后的信号进行校正和拟合平滑处理，获得预处理后的回波信号；以及，基于预处理后的回波信号判定目标体眼睑眨动是否表征目标体的意愿表达；若确定表征目标体的意愿表达，生成交互信息；语音输出模块，经配置为根据交互信息进行语音提示，并通过生物雷达传感器继续检测目标体眼睑眨动。目标体眼睑眨动。目标体眼睑眨动。

【技术实现步骤摘要】
生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助系统及方法


[0001]本专利技术实施例涉及瘫痪患者护理
，尤其涉及生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助系统及方法。

技术介绍

[0002]当前，瘫痪失语症患者群体无法进行日常最基本的意愿表达和日常交流。如何帮助上述庞大的瘫痪失语症患者群体进行基本意愿表达，协助日常交流，是护理康复领域亟需解决的问题。
[0003]目前，一些常规方案利用语言合成器、语音计算机等设备以实现与瘫痪失语症患者的沟通，但价格非常昂贵；此外，另一些常规方案基于摄像头或红外传感器对患者进行检测以转为语音表达，但均需要佩戴传感设备，且易受外部环境，诸如光线、周围温度等条件影响。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助系统及方法；能够在非接触的情况下实现瘫痪失语症患者的意愿表达，不受外部环境的影响。
[0005]本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助系统所述系统包括：朝向目标体眼睛方位进行检测的生物雷达传感器、信号预处理模块、主控模块和语音输出模块；其中，
[0007]所述生物雷达传感器，经配置为检测由所述目标体眼睑眨动引起的原始雷达回波信号；
[0008]所述信号预处理模块，经配置为将所述原始雷达回波信号进行放大和带通滤波处理；
[0009]所述主控模块，经配置为将所述信号预处理模块输出的初步滤波后的信号进行校正和拟合平滑处理，获得预处理后的回波信号；以及，基于所述预处理后的回波信号判定所述目标体眼睑眨动是否表征所述目标体的意愿表达；若确定表征所述目标体的意愿表达，生成交互信息；
[0010]所述语音输出模块，经配置为根据所述交互信息进行语音提示，并通过所述生物雷达传感器继续检测所述目标体眼睑眨动。
[0011]第二方面，本专利技术实施例提供了一种生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助方法，所述方法应用于第一方面所述的生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助系统，所述方法包括：
[0012]通过所述生物雷达传感器检测由所述目标体眼睑眨动引起的原始雷达回波信号；
[0013]将所述原始雷达回波信号进行放大和带通滤波处理，获得初步处理后的信号；
[0014]将所述初步处理后的信号进行校正和拟合平滑处理，获得预处理后的回波信号；
[0015]基于所述预处理后的回波信号判定所述目标体眼睑眨动是否表征所述目标体的意愿表达；若确定表征所述目标体的意愿表达，生成交互信息；
[0016]根据所述交互信息进行语音提示，并通过所述生物雷达传感器继续检测所述目标体眼睑眨动。
[0017]本专利技术实施例提供了一种生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助系统及方法；使用生物雷达传感器101探测人体体表微动，当人体眨眼行为发生时，眼睑的眨动会对雷达波在幅度和相位上产生调制，从而引起雷达回波幅度变化和多普勒相移；通过主控模块103解析这些变化即可实现眼动检测，并根据眨眼行为的固有生理特征，利用相关算法准确识别出固定短时间内患者刻意的眨眼次数；最后基于眨眼次数进一步控制语音输出模块104输出预定义语句，即可帮助瘫痪失语症患者实现自主意愿的语音化表达；从而能够在非接触的情况下实现瘫痪失语症患者的意愿表达，不受外部环境的影响。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例提供的一种生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助系统组成示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例提供的信号预处理模块的组成示意图；
[0020]图3为本专利技术实施例提供的初步滤波后的信号波形示意图；
[0021]图4为本专利技术实施例提供的去基线漂移和相位矫正处理后的信号波形示意图；
[0022]图5为本专利技术实施例提供的拟合平滑后的信号波形示意图；
[0023]图6为本专利技术实施例提供的眼睑眨动检测滑窗示意图；
[0024]图7为本专利技术实施例提供的另一种生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助系统组成示意图；
[0025]图8为本专利技术实施例提供的软件界面示意图；
[0026]图9为本专利技术实施例提供的生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助方法流程示意图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0028]生物雷达是一种融合生物医学工程、雷达等技术并用于生命目标探测和识别的特殊形式雷达。该项技术主要以人体为探测目标，以雷达发射的电磁波为载体，能够穿透衣物、墙体等等非金属障碍实现对人体呼吸、心跳等生理活动引起的体表运动进行全天候穿透探测与识别，从而实现各种生命状态监测应用，在未来智能家居和医疗健康领域具有重要前景。对于瘫痪失语症患者来说，通常包括脑卒中引起的瘫痪失语患者以及渐冻症、脊柱损伤或其他缓慢失去对身体功能控制的退行性疾病的瘫痪失语患者，其无法通过使用语言和手势进行交流，仅有眼睛可以活动，也就是说，瘫痪失语症患者是能够主动控制身体进行眼睑眨动动作的；因此，本专利技术实施例期望通过利用生物雷达技术针对瘫痪失语症患者这一类型目标体的眼睑眨动进行检测，提出一种生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助方
案，从而在非接触的情况下实现瘫痪失语症患者的意愿表达，不受外部环境的影响，让瘫痪失语症患者实现基本的交流，满足实际生活需求。
[0029]参见图1，其示出了本专利技术实施例提供的一种生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助系统10，该系统10可以包括：朝向目标体2眼睛方位进行检测的生物雷达传感器101、信号预处理模块102、主控模块103和语音输出模块104；其中，
[0030]所述生物雷达传感器101，经配置为检测由所述目标体眼睑眨动引起的原始雷达回波信号；
[0031]所述信号预处理模块102，经配置为将所述原始雷达回波信号进行放大和带通滤波处理；
[0032]所述主控模块103，经配置为将所述信号预处理模块102输出的初步滤波后的信号进行校正和拟合平滑处理，获得预处理后的回波信号；以及，基于所述预处理后的回波信号判定所述目标体眼睑眨动是否表征所述目标体的意愿表达；若确定表征所述目标体的意愿表达，生成交互信息；
[0033]所述语音输出模块104，经配置为根据所述交互信息进行语音提示，并通过所述生物雷达传感器101继续检测所述目标体眼睑眨动。
[0034]需要说明的是，使用生物雷达传感器101探测人体体表微动，当人体眨眼行为发生时，眼睑的眨动会对雷达波在幅度和相位上产生调制，从而引起雷达回波幅度变化和多普勒相移；通过主控模块103解析这些变化即可实现眼动检测，并根据眨眼行为的固有生理特征，利用相关算法准确识别出固定短时间内患者刻意的眨眼次数；最后基于眨眼次数进一步控制语音输出模块104输出预定义语句，即可帮助瘫痪失语症患者实现自主意愿的语音化表达。
[0035]对于图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物雷达式瘫痪失语症患者意愿表达协助系统，其特征在于，所述系统包括：朝向目标体眼睛方位进行检测的生物雷达传感器、信号预处理模块、主控模块和语音输出模块；其中，所述生物雷达传感器，经配置为检测由所述目标体眼睑眨动引起的原始雷达回波信号；所述信号预处理模块，经配置为将所述原始雷达回波信号进行放大和带通滤波处理；所述主控模块，经配置为将所述信号预处理模块输出的初步滤波后的信号进行校正和拟合平滑处理，获得预处理后的回波信号；以及，基于所述预处理后的回波信号判定所述目标体眼睑眨动是否表征所述目标体的意愿表达；若确定表征所述目标体的意愿表达，生成交互信息；所述语音输出模块，经配置为根据所述交互信息进行语音提示，并通过所述生物雷达传感器继续检测所述目标体眼睑眨动。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述生物雷达传感器为24GHz毫米波雷达传感器，雷达波束宽度为
±6°
，有效探测距离为5m。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号预处理模块，包括：前置放大器、带通滤波器和主级放大器；其中，所述前置放大器包括具有高输入阻抗、高共模抑制比、低输入偏移以及低输出阻抗特性的仪表放大器AD620；所述带通滤波器，经配置为通带频率范围由3Hz至25Hz的带通滤波器；所述主级放大器，经配置为将经过带通滤波器之后的信号进行放大。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控模块，经配置为：将所述信号预处理模块输出的初步滤波后的信号通过相位校正处理以及去除基线漂移处理获得以0为基准，幅值为正的眼动波形；基于萨维兹凯—戈雷Savitzky
‑
Golay滤波算法，对所述眼动波形进行拟合平滑，获得所述预处理后的回波信号。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控模块，经配置为：基于回波信号均值设置的上阈值和下阈值，从所述预处理后的回波信号中检测所述目标体的眼睑眨动动作；在设定的时长范围内检测到所述目标体的眼睑眨动动作次数超过设定的次数阈值，生成告警信息；相应地，所述语音输出模块，经配置为将所述告警信息进行播放。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：输入模块，经配置为接收输入信息；所述语音输出模块，还经配置为将所述输入信息向所述目标体进...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁富贵，路国华，于昊扬，韩昊欣，李嘉旎，夏娟娟，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军军医大学，
类型：发明
国别省市：