[发明专利]一种基于红外阵列传感器的人员跌倒检测系统

说明书

本发明公开了一种基于红外阵列传感器的人员跌倒检测系统，以红外阵列传感器为媒介采集温度数据，对数据进行处理、筛除、提取和训练，得到最终跌倒信息。系统包括：数据处理模块、干扰数据排除模块、特征提取与处理模块和特征训练模块。数据处理模块用于处理初始数据，差分数据，分离前景背景，确定人的具体位置和停留时间；干扰数据排除模块通过S‑G滤波以及干扰特征找出干扰信息排除干扰数据；特征提取与处理模块通过中心分割、聚类等方法提取跌倒最为明显的四个特征；特征训练模块利用随机森林算法训练得到最终检测结果。本发明对红外检测的各个阶段进行处理，检测准确率高，误报率低，成本低，适用性范围广。

技术领域

本发明涉及行为识别技术领域，特别涉及一种基于红外阵列传感器的跌倒检测系统。

背景技术

目前，我国老龄化日趋严重。据统计，2015年60岁及以上人口达到2.22亿，占总人口的16.15％。预计到2020年，老年人口达到2.48亿。于此同时，医院护理人员短缺，大量行动不便的病人得不到专有护士人员的照顾，安全得不到保障。不管是空巢老人的看护问题，还是行动不便人员的照料问题，他们的安全问题应该得到我们的注意，特别是人员跌倒后得不到及时的救治，往往造成严重的后果。因此人员跌倒检测有必要得到重视和发展。

经对现有文献进行检索得知，中国专利申请号为：201710287706.4名称为：一种基于智能手机的老人跌倒检测方法；其所记载的技术方案是利用智能手机对老人跌倒动作进行采集处理，虽然避免了各种传感器的整合，但是需要人员实时佩戴手机，并且阈值检测的方法环境适应能力低。中国专利申请号为：201621329569.3，名称为：一种人体跌倒检测装置；其所记载的技术方案虽然是利用红外阵列传感器进行检测，但是单纯的红外图像并不能准确的分析出目标的跌倒情况，只根据固定的热源像素图无法准确的判断出不同环境温度变换时的跌倒情况。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用红外阵列传感器进行人员温度采集、每个阶段进行算法分析和数据处理、最后提取特征、利用随机森林算法得到训练结果自动识别人员行为动作、从而达到自动检测跌倒目的的人员跌倒检测系统。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述系统包括数据采集模块、数据处理模块、干扰数据排除模块、特征提取模块和数据训练模块；

数据采集模块与数据处理模块相连，数据采集模块通过传感器收集处理数据，得到人体跌倒的静止时间和位置并将跌倒信息传输至数据处理模块；数据处理模块与干扰数据排除模块数据采集模块相连，数据处理模块对跌倒信息进行预处理后传输至干扰数据排除模块；干扰数据排除模块与特征提取模块数据处理模块连接，用于进一步排除干扰数据影响，解决移动过快时传感器响应时间跟不上检测速度而造成数据误判问题；特征提取模块与干扰数据排除模块相连，用于对排除干扰后的数据进行分析，提取跌倒的关键特征；数据训练模块与特征提取模块相连，数据训练模块接受特征提取模块传来的信息，对提取的特征利用随机森林的算法进行训练，得到最终结果，判断是否为“跌倒”状态，得出最终结果。

进一步的，所述数据处理模块包括差分数据模块和轨迹确定模块；

差分数据模块用于接收传感器传来的信息，并将收到的数据进行差分处理，去除环境热源干扰；I_t,B_t分别为当前帧与背景帧图像，T为前景灰度阈值；当N_t＝|I_t(x,y)-B_t(x,y)|T时保留N_t，背景数据置零。

轨迹确定模块与差分数据模块相连，用于大体确定人员运动估计以及静止时间。轨迹确定模块确定每帧数据中最高温度，用T_h表示；并且利用T_h找到轨迹的具体坐标；位置横坐标为T_h与8的商，纵坐标为T_h与8余数.并且当T_h的停留时间大于阈值时间T_停留时，则认为人体出现静止状态。