非面对面非接触坠床监测系统、非接触睡眠监测系统和方法与流程

本发明涉及一种通过使用雷达信号和热成像信号监测用户的坠床来提高坠床监测的可靠性的非面对面非接触坠床监测系统，以及分析并指导用户的睡眠状态的接触睡眠监测系统和方法。

背景技术：

1、近年来，国内社会需要照顾或关心的人群不断增加。

2、需要照顾或关心的人群可以定义为在紧急情况下需要帮助或没有同居伴侣的人群，例如包括老年人、残疾人和单人户等。最新调查显示，韩国老年人口已超过900万，单人户和登记残疾人数也分别超过660万和260万。此外，因没有同居伴侣而死亡后发现为孤独死的人数超过一万人。

3、因此，坠床事故是一种逐渐增加的事故，是人不顾自己的意图摔伤的事故，是可能引起各种并发症甚至导致死亡的危险事故。

4、因此，能够准确监测坠床事故并快速响应的坠床监测技术非常重要。

5、使用摄像头的坠床监测装置通过视频监测老年人的移动，并在监测到坠床时向监护人发出警报，但存在侵犯人权和隐私问题。

6、另外，现有的使用雷达信号的坠床监测装置存在以下问题：即使实际发生了坠床，也判断为不是坠床，或者判断为由于风等造成的无线电波干扰而发生了坠床。

7、此外，现有的可穿戴方式的坠床监测装置还存在由于用户经常忘记佩戴可穿戴设备或者丢失可穿戴设备本身而无法正确分析用户坠床的缺点。

8、并且，这种单人户等生活不规律，睡眠质量可能会变得不稳定，从而损害健康。为了检测睡眠质量，必须预约专门的医院，按时就诊，并经历在睡觉时直接使用专门设备的繁琐过程，因此存在难以检测睡眠质量的问题。

9、发明的内容

10、发明要解决的技术问题

11、为了解决如上所述的现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种在保护用户的隐私的同时提高坠床监测的可靠性的非面对面非接触坠床监测系统。

12、并且，本发明的另一目的在于提供一种不佩戴监测设备也可监测用户的坠床的非面对面非接触坠床监测系统。

13、并且，本发明的再一目的在于提供一种发生坠床时判断危险度来向监护人或医务人员提供危险通知的非面对面非接触坠床监测系统。

14、并且，本发明的又一目的在于提供一种使用雷达传感器部获取用户的睡眠状态下的生物活动信息并使用热成像传感器部获取翻身动作作为辅助信号，从而提高用户的状态分析可靠性的非接触睡眠监测系统和方法。

15、并且，本发明的还有一目的在于提供一种不按原样使用热成像数据而能够保护用户的隐私的非接触睡眠监测系统和方法。

16、用于解决问题的技术方案

17、本发明的非面对面非接触坠床监测系统包括：雷达传感器部，用于向用户发射雷达后接收从所述用户反射的雷达，使用多普勒雷达算法生成时间序列多普勒雷达信号；热成像传感器部，用于在所述用户的上部拍摄所述用户来生成热成像数据；雷达信号模式分析部，用于从所述雷达传感器部接收所述时间序列多普勒雷达信号，基于所接收的所述时间序列多普勒雷达信号分析用户的状态；热成像数据处理部，用于接收所述热成像传感器部生成的热成像数据，处理所接收的所述热成像数据并分析所述用户的状态；以及坠床判断部，基于从所述雷达信号模式分析部和所述热成像数据处理部接收的所述用户的状态数据，判断是否发生坠床。

18、所述雷达信号模式分析部可以被配置为：从所述雷达传感器部接收的所述时间序列多普勒雷达信号中分离移动变化信号和生物信号，将分离的所述移动变化信号作为时间序列移动多普勒雷达信号，分析所述用户的状态。

19、所述雷达信号模式分析部可以被配置为：当时间序列移动多普勒雷达信号在第一时间内发生幅度大于或等于预定大小的数据的阴阳变化后幅度的大小变为0时，生成表示发生坠床的第一状态数据，当时间序列移动多普勒雷达信号在所述第一时间之后发生幅度大于或等于预定大小的数据的阴阳变化时，生成表示所述用户缓慢跌倒、疑似坠床的状态的第二状态数据。

20、所述热成像数据处理部可以通过执行如下步骤来处理所述热成像数据：在所接收的所述热成像数据确定分析范围(range)；在所确定的所述分析范围确定用户的边缘(edge)；使用预设的阈值处理所述热成像数据，使其从所确定的所述边缘具有闭合曲线形状，以获取闭合曲线化后的视频。

21、所述热成像数据处理部还可以执行如下步骤形成标记后的视频：对所述闭合曲线化后的视频进行视频标记。

22、所述热成像数据处理部还可以执行如下步骤形成频谱图：对所述标记后的视频进行频谱化。

23、所述热成像数据处理部可以基于所述闭合曲线化后的视频、所述标记后的视频和所述频谱图中的至少一个，将所述用户的状态判断为第四状态至第六状态中的一种，分别形成第四状态数据至第六状态数据。

24、所述第四状态数据可以表示所述用户位于距地面预定高度的物体上的状态，所述第五状态数据可以表示所述用户正在从距地面预定高度的物体坠落的状态，所述第六状态数据可以表示所述用户已从距地面预定高度的物体坠落的状态。

25、所述坠床判断部可以被配置为：当从所述雷达信号模式分析部接收到第一状态数据，从所述热成像数据处理部依次接收到所述第四状态数据、所述第五状态数据和所述第六状态数据，在所述第一状态数据的生成时刻之前生成所述第四状态数据时，判断为所述用户已经坠床，并生成表示所述用户已经坠床的第一信号，当从所述雷达信号模式分析部接收到判断为第一状态的第一状态数据，从所述热成像数据处理部依次接收到第六状态数据、第五状态数据和第四状态数据，在所述第一状态数据的生成时刻之前生成所述第六状态数据时，判断为所述用户未坠床，并生成表示未发生坠床的第二信号，当从所述雷达信号模式分析部接收到表示疑似坠床的第二状态数据，从所述热成像数据处理部依次接收到第四状态数据、第五状态数据和第六状态数据，在所述第一状态数据的生成时刻之前生成所述第四状态数据时，判断为所述用户已经坠床，生成表示用户缓慢跌倒并发生用户的坠床的第三信号，当从所述雷达信号模式分析部接收到第三状态数据，在接收到所述第三状态数据的时刻开始第四时间之后为止从所述热成像数据处理部仅接收到第四状态数据时，生成表示所述用户有很高的坠床风险的第四信号，当从所述雷达信号模式分析部接收到所述第一状态数据或第二状态数据，当从所述热成像数据处理部依次接收到所述第四状态数据、第五状态数据和第六状态数据，在第四时间之后再次从所述雷达信号模式分析部接收到所述第一状态数据或第二状态数据，从所述热成像数据处理部依次接收到所述第六状态数据、所述第五状态数据和所述第四状态数据时，判断为坠床的用户重新回到原位置，生成表示用户重新回到原位置的第五信号。

26、所述雷达信号模式分析部可以分析分离的所述生物信号，当所述生物信号与预定期间的生物信号模式的差异大于或等于预定范围时，生成通知危险情况的所述第六信号。

27、所述非接触坠床和睡眠监测系统还包括坠床危险度判断部。

28、所述坠床危险度判断部可以被配置为：当从所述雷达信号模式分析部在第五时间内连续接收到所述第六信号，从所述坠床判断部接收到所述第一信号，在所述第五时间内连续未接收到所述第四信号时，判断为用户持续处于坠床状态且生物信号差的状态，生成通知所述用户因坠床导致的危险度非常高的第七信号，当从所述雷达信号模式分析部在所述第五时间内未接收到第六信号，从所述坠床判断部在所述第五时间内未接收到所述第四信号时，生成表示所述用户岁处于坠床状态但所述用户的生物信号稳定的第八信号，当从所述坠床判断部接收到第三信号时，生成通知所述用户的坠床可能性较高的第九信号。

29、非面对面非接触坠床监测系统还包括警报部，所述警报部可以被配置为：当从所述坠床危险度判断部接收到所述第七信号时，生成表示所述用户处于非常危险的状态的第一警报信号并发送给预设的监护人和医务人员，当从所述坠床危险度判断部接收到所述第八信号时，生成通知用户的坠床状态的第二警报信号并发送给预设的监护人和医务人员，当从所述坠床危险度判断部接收到所述第九信号时，生成通知所述用户即将坠床的第三警报信号并发送给预设的监护人和医务人员。

30、本发明的非接触睡眠监测系统和方法包括：多普勒信号获取部，使用雷达获取包括生物活动信息的多普勒信号；辅助信号处理部，使用热成像传感器获取翻身动作作为辅助信号；多普勒信号分析部，对所述多普勒信号进行分析并以预设的周期获取频谱能量，判断所述频谱能量的周期性获取与否，当所述频谱能量判断为非周期性频谱能量时，使用所述辅助信号对所述非周期性频谱能量进行区分；以及睡眠区间定义部，使用所述频谱能量中呼吸频谱能量与心跳频谱能量的比率和所述非周期性频谱能量的组合，定义整个睡眠区间中各区间的睡眠状态。

31、所述多普勒信号包括用于获取用户的呼吸信息的呼吸多普勒信号和用于获取所述用户的心跳信息的心跳多普勒信号。

32、所述多普勒信号分析部可以对所述多普勒信号执行快速傅里叶变换来获取所述频谱能量。

33、所述睡眠区间定义部可以将整个睡眠区间中所述呼吸频谱能量与所述心跳频谱能量的比率大于或等于5:5的区间中不存在所述非周期性频谱能量的区间定义为深度睡眠区间，将所述呼吸频谱能量与所述心跳频谱能量的比率小于5:5的区间中不存在所述非周期性频谱能量的区间定义为无呼吸区间。

34、所述睡眠区间定义部可以将存在所述非周期性频谱能量且所述非周期性频谱能量大于或等于预设大小的区间定义为翻身区间，将所述无呼吸区间中所述非周期性频谱能量小于或等于预设大小的区间定义为打鼾区间。

35、根据本发明另一实施例的非接触睡眠监测系统和方法包括：多普勒信号获取部，使用雷达获取包括生物活动信息的多普勒信号；辅助信号处理部，使用热成像传感器获取翻身动作作为辅助信号；多普勒信号分析部，对所述多普勒信号进行分析并以预设的周期获取频谱能量，判断所述频谱能量的周期性获取与否，当所述频谱能量判断为非周期性频谱能量时，使用所述辅助信号对所述非周期性频谱能量进行区分；以及睡眠区间定义部，以整个睡眠区间中满足预设的基准的睡眠进入区间的所述频谱能量的平均为基准，使用预设的比率范围和所述非周期性频谱能量定义剩余睡眠区间的睡眠状态。

36、本发明的非接触睡眠监测系统和方法包括：多普勒信号获取步骤，多普勒信号获取部使用雷达获取包括生物活动信息的多普勒信号；辅助信号处理步骤，辅助信号处理部使用热成像传感器获取翻身动作作为辅助信号；多普勒信号分析步骤，多普勒信号分析部对所述多普勒信号进行分析并以预设的周期获取频谱能量，判断所述频谱能量的周期性获取与否，当所述频谱能量判断为非周期性频谱能量时，使用所述辅助信号对所述非周期性频谱能量进行区分；以及睡眠区间定义步骤，睡眠区间定义部使用所述频谱能量中呼吸频谱能量与心跳频谱能量的比率和所述非周期性频谱能量的组合，定义整个睡眠区间中各区间的睡眠状态。

37、所述多普勒信号包括用于获取用户的呼吸信息的呼吸多普勒信号和用于获取所述用户的心跳信息的心跳多普勒信号。

38、在所述多普勒信号分析步骤中，可以对所述多普勒信号执行快速傅里叶变换来获取所述频谱能量。

39、在所述睡眠区间定义步骤中，可以将整个睡眠区间中所述呼吸频谱能量与所述心跳频谱能量的比率大于或等于5:5的区间中不存在所述非周期性频谱能量的区间定义为深度睡眠区间，将所述呼吸频谱能量与所述心跳频谱能量的比率小于5:5的区间中不存在所述非周期性频谱能量的区间定义为无呼吸区间。

40、在所述睡眠区间定义步骤中，可以将存在所述非周期性频谱能量且所述非周期性频谱能量大于或等于预设大小的区间定义为翻身区间，将所述无呼吸区间中所述非周期性频谱能量小于或等于预设大小的区间定义为打鼾区间。

41、本发明的非接触睡眠监测系统和方法包括：多普勒信号获取步骤，多普勒信号获取部使用雷达获取包括生物活动信息的的多普勒信号；辅助信号处理步骤，辅助信号处理部使用热成像传感器获取翻身动作作为辅助信号；多普勒信号分析步骤，多普勒信号分析部对所述多普勒信号进行分析并以预设的周期获取频谱能量，判断所述频谱能量的周期性获取与否，使用所述辅助信号对所述频谱能量进行区分；以及

42、睡眠区间定义步骤，睡眠区间定义部以整个睡眠区间中满足预设的基准的睡眠进入区间的所述频谱能量的平均为基准，使用预设的比率范围和非周期性频谱能量定义剩余睡眠区间的睡眠状态。

43、发明的效果

44、本发明具有如下优点：在保护用户的隐私的同时提高坠床监测的可靠性。

45、并且，本发明具有如下优点：采用非面对面非接触方式，而不是穿戴方式，即使用户不佩带单独的设备也可以实时判断用户的坠床。

46、并且，本发明具有如下优点：当判断为坠床时，判断危险度并向监护人或医务人员通知，从而事先防止或应对坠床导致的危险。

47、并且，本发明具有如下优点：监测坠床时，可对热成像视频进行闭合曲线化、标记图像化和频谱化处理，从而能够保护用户的隐私。

48、并且，本发明具有如下优点：基于用户的生物信号和经过视频处理的热成像图像分析用户的危险度，从而能够做出适当的应对。

49、并且，本发明具有如下优点：使用雷达获取用户睡眠时的生物活动信息，不影响用户的身体，不干扰用户的睡眠。

50、并且，本发明具有如下优点：使用用户的呼吸和心跳信息，能够准确判断用户的各睡眠区间的睡眠状态。

51、并且，本发明具有如下优点：使用多普勒信号和热成像的轮廓监测睡眠，与传统基于多普勒信号监测睡眠的方式相比，提高可靠性。

技术实现思路