基于人体三维姿态检测的老年人远程健康监控系统的研究

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我国早已进入了老龄化社会,而且由于计划生育政策的实施,现在空巢老人家庭的数量正在逐渐增多,“关爱空巢老人”已成为现在社会非常关注的一个话题。由于老年人身体机能退化,很容易发生跌倒等状况,因此需要子女的照顾,而现在的子女大部分都工作繁忙,甚至不在老人身边,没有时间或者能力关照老人的日常生活中的健康状况。因此实时关注老年人的身体健康,开发先进、便捷的远程医疗设备监测老年人日常运动姿态和生理信息、评估老年人的健康状况,具有重要的应用价值和社会意义。针对这一问题,本文在已有的研究成果的基础上,设计了老年人远程健康系统,并对人体三维姿态检测技术做了深入的研究。   本文主要利用惯性传感器测量技术检测人体姿态信息,结合ZigBee无线通信以及GPRS远程通信技术,远程传送人体姿态信息,并通过基于OpenGL的上位机软件实时的监控人体的三维姿态。整个系统主要分为:健康传感器模块、通信控制模块、应用服务器和监控终端四部分。健康传感器模块包括姿态检测模块、跌倒报警模块和心率血氧采集模块。姿态检测模块和跌倒报警模块选取了MEMS加速度计和MEMS陀螺仪的惯性测量组合,模块采用佩戴式设计,可以完成人体加速度,角速度等姿态信息的采集。心率血氧采集模块利用光电传感器技术可简单、方便的检测出人体的心率血氧值。通信控制器模块包括了ZigBee模块和GSM/GPRS模块。利用ZigBee无线组网技术,建立人体无线传感网络,通过GPRS通信方式可以把无线传感网中的信息远程传送到监控中心。远程监控中心由应用服务器和监控终端组成,可以实现远程数据的接收与处理,显示人体的生理指标信息,并利用OpenGL技术实时显示人体三维姿态。   本文对人体三维姿态检测算法和跌倒检测算法进行了研究。以人体的上肢为例,结合MEMS组合的信息融合方法,提出一种较为简便的姿态检测算法,减少了运算量。根据人体跌倒时的加速度和角度的变化,提出一种三阈值的跌倒检测方法,提高的跌倒检测的准确性。
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