基于图像技术的可自动调节高度睡枕系统研究

摘要

睡眠对人体健康至关重要,而选择合适的睡枕能够有效地改善睡眠质量,相反,不合适的睡枕不仅影响睡眠,还会引起颈椎病、头疼、阻塞性睡眠呼吸症等多种病症。长期以来,人们一直使用单一高度的睡枕,然而大量研究表明,侧卧位睡枕高度应高于仰卧位,专家建议:一个睡枕两种高度。因此需要一款能够根据人体睡姿自动调节高度的睡枕。
　　本文基于红外图像识别技术设计了一款能根据睡姿自动调节高度的睡枕。文章首先介绍了睡姿理论,研究了睡枕高度与不同睡姿和睡眠舒适性的关系,探究了三种常见睡姿(仰卧、侧卧、俯卧)判别方法;然后详细介绍了睡姿识别过程:使用 AdaBoost算法,利用扩展的 Haar特征,训练出正面人脸、侧面人脸、人耳三个级联分类器,对红外摄像头采集到的睡眠图像进行旋转、单向多级中值滤波、直方图均衡化预处理后使用该分类器检测,如果在图像中检测到正面人脸即判定为仰卧,检测到侧面人脸和人耳判定为侧卧(左侧卧或者右侧卧),否则认为俯卧,论文使用CMU人脸库中部分图像、网上下载的图像和笔者采集的图像进行测试,能够很好的分类出不同睡姿;最后本文研究了普通成人仰卧位和侧卧位的睡枕高度值,设计了一款符合人体工程学的充气睡枕,将该睡姿识别方案移植到了Linux嵌入式设备上,设计控制程序,根据识别出的不同睡姿进行相应的充气或者放气操作来调节睡枕的高度,并通过压力传感器实时监测睡枕压力值以防气压过大,确保产品的安全性。通过实际测试,该系统能够根据人体的睡姿自动调节睡枕的高度。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

1.4 本文章节安排

第二章 睡姿理论与睡姿检测概述

2.1 睡姿理论

2.2 睡枕高度对睡眠舒适性的影响

2.3 睡姿识别概述

2.4 本章小结

第三章 睡姿识别

3.1 睡姿图像采集

3.2 图像预处理

3.3 人脸检测

3.4 人耳检测

3.5 本章小结

第四章 系统整体实现

4.1 睡枕设计

4.2 嵌入式系统设计

4.3 系统整体实现

4.4 系统测试

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献