婴儿姿势自适应识别系统技术方案

本发明专利技术公开了一种婴儿姿势自适应识别系统，包括数据采集单元、数据处理单元、输出结果单元和服务器终端单元；数据采集单元包括视频采集模块、体温采集模块、声音采集模块和湿度采集模块；视频采集模块、体温采集模块、声音采集模块、湿度采集模块均与数据处理单元电连接，数据处理单元与输出结果单元、服务器终端单元均电连接；数据处理单元包括第一处理模块、第二处理模块、第三处理模块、第四处理模块和第五处理模块。本发明专利技术的婴儿姿势自适应识别的系统可以帮助监测婴儿的姿势，可以帮助父母或保育人员更科学地照顾婴儿，有助于确保婴儿的身体健康和精神健康，从而促进婴儿健康成长，预防事故和问题的发生。预防事故和问题的发生。预防事故和问题的发生。

【技术实现步骤摘要】
婴儿姿势自适应识别系统


[0001]本专利技术涉及医学护理相关领域，尤其涉及一种婴儿姿势自适应识别系统。

技术介绍

[0002]婴儿在睡眠或其他活动中呈现的姿势可能会导致不适或危险，比如姿势不正确可能会导致窒息，或因长时间维持同一姿势，造成压疮等问题。市面上常见的医用护理婴儿床能够对婴儿的心率、呼吸、体温等进行实时监测，并实现早期预警和故障自检，从而保障婴儿的安全和健康，但在姿势自适应识别方面仍然发展缓慢。
[0003]专利技术专利CN201711191115.3公开了一种多功能婴儿床，该专利技术专利存在的不足有：只通过对婴儿的实时监控来照顾婴儿，未能对婴儿姿势形成自应识别并进行相应姿势调整；专利技术专利CN201710902354.9公开了一种多功能婴儿床，该专利技术专利存在的不足有：只针对体温、尿床等异常数据进行报警处理，未能对异常婴儿姿势做出报警处理并调整。
[0004]如何创新地提出出一种用于婴儿姿势自适应识别系统防止婴儿的身体受到损害，是本领域中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种婴儿姿势自适应识别系统，以解决现有技术中的不足，它能够帮助监测婴儿姿势，及时发现和处理问题，从而提高婴儿的照护质量和程序化操作，减轻监护人员的负担，保障新生儿和早产儿的个性化和专业化护理。
[0006]本专利技术提供了一种婴儿姿势自适应识别系统，包括数据采集单元、数据处理单元、输出结果单元和服务器终端单元；
[0007]所述数据采集单元包括视频采集模块、体温采集模块、声音采集模块和湿度采集模块；所述视频采集模块、体温采集模块、声音采集模块、湿度采集模块均与所述数据处理单元电连接，所述数据处理单元与所述输出结果单元、服务器终端单元均电连接；
[0008]所述数据处理单元包括第一处理模块、第二处理模块、第三处理模块、第四处理模块和第五处理模块；所述第一处理模块包括图像预处理模块、神经网络模型和分层婴儿姿势分类器，所述图像预处理模块对视频采集模块输送来的视频进行解码，将编码后的视频数据还原成原始的图像数据，然后再将图像数据保存为图像文件，并将该图像文件传输给训练后的神经网络模型，以得到关键信息点，并将关键信息点输出至分层婴儿姿势分类器，以通过分层婴儿姿势分类器识别婴儿的姿势；识别后的姿势数据传输给所述第五处理模块，所述第五处理模块将识别后的姿势数据向服务器终端单元和输出结果单元输送。
[0009]优选地，所述声音采集模块将采集的音频数据输送至所述第二处理模块，所述第二处理模块将所述音频数据经过转换模块转化后，与婴儿声音数据库中预存的婴儿声音数据逐一进行对比，得到相同或相似度大于设定值的预存的婴儿声音数据；查找该预存的婴儿声音数据对应的含义，作为当前婴儿声音所表达的含义；将当前婴儿声音所表达的含义经过第五处理模块向服务器终端单元和输出结果单元输送。
[0010]优选地，所述湿度采集模块实时记录床垫湿度，并将湿度数据输送至第三处理模块，第三处理模块将接收的湿度数据放入湿度等级判定框架，当湿度达到婴儿尿床湿度标准时，记录当前湿度数据并通过第五处理模块向输出结果单元和服务器终端单输送。
[0011]优选地，所述体温采集模块采集婴儿体温数据输送至第四处理模块，第四处理模块将接收的婴儿体温数据与正常婴儿体温数据比较，当接收的婴儿体温数据大于正常婴儿体温数据时，将该婴儿体温数据通过第五处理模块向输出结果单元和服务器终端单输送。
[0012]优选地，所述输出结果单元包括控制模块、显示模块、语音播报模块和报警模块，所述控制模块根据数据处理单元传送的姿势数据、声音含义数据、湿度数据、婴儿体温数据控制婴儿床的摆动装置和升降装置对对异常的婴儿姿势做出姿势调整，以将婴儿调整至恰当的姿势；
[0013]所述显示模块接收来自数据处理单元的姿势数据、体温数据、声音含义数据、湿度数据，并对所得的姿势数据、体温数据、声音含义数据、湿度数据进行计算机编码后，将会以生成图像或图形的方式呈现在显示模块上，同时显示模块对异常数据作出错误警告。
[0014]优选地，所述语音播报模块接收来自数据处理单元的姿势数据、体温数据、声音含义数据、湿度数据，对婴儿实时姿势、实时体温、实时声音、实时湿度进行语音播报，同时语音播报模块对异常数据作出提醒语音播报；
[0015]所述报警模块接收来自数据处理单元的姿势数据、体温数据、声音含义数据、湿度数据，将对接受到的异常数据进行报警处理，直至有人关闭报警模块；对于接受到的正常数据报警模块不工作。
[0016]优选地，所述神经网络模型基于基于ResNet
‑
50(深度残差网络)和HRNet(高分辨率网络)搭建而成，根据应用场景进行修改，将一些姿势系数和形状系数作为输入，输出是由Nv＝6890个顶点组成的网格，Nj＝24个节点在模型中中定义；卷积执行的每个位置的矩阵向量算法为：
[0017][0018]其中，X和Y是输入和输出映射，W是卷积核，
[0019]并通过轻量级函数H
s
与分辨率输入映射来对应分辨率权重映射，其数学表达式为：(W1,W2,
…
,W
S
)＝H
S
(X1,X2,
…
,X
S
)，其中，s表示卷积阶段数，W
S
为第s阶段下分辨率权重映射，XS为第s阶段下分辨率输入映射。
[0020]优选地，在卷积的基础上额外添加注意力感知特征，由通道注意分支进行表示，其算法为：
[0021]其中，D
w
×
D
h
×
c为输入特征图大小，其中c为通道数，D
w
×
D
h
为特征图尺度，s为尺度参数。
[0022]优选地，所述神经网纲模型在训练过程中，依据训练样本中的图像数据和对应的关键点信息进行前向传递的过程中，计算利用所建立的损失函数计算误差并完成反向传播求解梯度，在每一个迭代周期后，计算模型在验证集上的准确率，地面真实的三位关键点坐标X
3d
可以直接从拟合的模型中获取，而获得地面真实的二维点关键坐标X
2d
的数学表达式为：
[0023]X
2d
＝K
·
[R|T]·
X
3d
[0024]其中，K和[R|T]是预先定义的相机内在参数和外在参数。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的婴儿姿势自适应识别的系统可以帮助监测婴儿的姿势，可以帮助父母或保育人员更科学地照顾婴儿，有助于确保婴儿的身体健康和精神健康，从而促进婴儿健康成长，预防事故和问题的发生。
附图说明
[0026]图1是安装了本专利技术的婴儿姿势自适应识别系统的婴儿床的结构图；
[0027]图2是本专利技术婴儿姿势自适应识别系统的流程图；
[0028]图3是神经网络训练步骤流程图；
[0029本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种婴儿姿势自适应识别系统，其特征在于：包括数据采集单元、数据处理单元、输出结果单元和服务器终端单元；所述数据采集单元包括视频采集模块、体温采集模块、声音采集模块和湿度采集模块；所述视频采集模块、体温采集模块、声音采集模块、湿度采集模块均与所述数据处理单元电连接，所述数据处理单元与所述输出结果单元、服务器终端单元均电连接；所述数据处理单元包括第一处理模块、第二处理模块、第三处理模块、第四处理模块和第五处理模块；所述第一处理模块包括图像预处理模块、神经网络模型和分层婴儿姿势分类器，所述图像预处理模块对视频采集模块输送来的视频进行解码，将编码后的视频数据还原成原始的图像数据，然后再将图像数据保存为图像文件，并将该图像文件传输给训练后的神经网络模型，以得到关键信息点，并将关键信息点输出至分层婴儿姿势分类器，以通过分层婴儿姿势分类器识别婴儿的姿势；识别后的姿势数据传输给所述第五处理模块，所述第五处理模块将识别后的姿势数据向服务器终端单元和输出结果单元输送。2.根据权利要求1所述的婴儿姿势自适应识别系统，其特征在于：所述声音采集模块将采集的音频数据输送至所述第二处理模块，所述第二处理模块将所述音频数据经过转换模块转化后，与婴儿声音数据库中预存的婴儿声音数据逐一进行对比，得到相同或相似度大于设定值的预存的婴儿声音数据；查找该预存的婴儿声音数据对应的含义，作为当前婴儿声音所表达的含义；将当前婴儿声音所表达的含义经过第五处理模块向服务器终端单元和输出结果单元输送。3.根据权利要求1所述的婴儿姿势自适应识别系统，其特征在于：所述湿度采集模块实时记录床垫湿度，并将湿度数据输送至第三处理模块，第三处理模块将接收的湿度数据放入湿度等级判定框架，当湿度达到婴儿尿床湿度标准时，记录当前湿度数据并通过第五处理模块向输出结果单元和服务器终端单输送。4.根据权利要求1所述的婴儿姿势自适应识别系统，其特征在于：所述体温采集模块采集婴儿体温数据输送至第四处理模块，第四处理模块将接收的婴儿体温数据与正常婴儿体温数据比较，当接收的婴儿体温数据大于正常婴儿体温数据时，将该婴儿体温数据通过第五处理模块向输出结果单元和服务器终端单输送。5.根据权利要求1所述的婴儿姿势自适应识别系统，其特征在于：所述输出结果单元包括控制模块、显示模块、语音播报模块和报警模块，所述控制模块根据数据处理单元传送的姿势数据、声音含义数据、湿度数据、婴儿体温数据控制婴儿床的摆动装置和升降装置对对异常的婴儿姿势做出姿势调整，以将婴儿调整至恰当的姿势；所述显示模块接收来自数据处理单元的姿势数据、体温数据、声音含义数据、湿度数据，并对所得的姿势数据、体温数据、声音含义数据、湿度数据进行计算机编码后，将会以生成图像或图形的方式呈现在显示模块上，同时显示模块对异常...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵姗姗，李玉亮，王维，金延武，于哲，
申请(专利权)人：山东大学第二医院，
类型：发明
国别省市：