本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)及智能系統(tǒng)，具體地，涉及壓力和高度數(shù)據(jù)整合方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在人機(jī)交互系統(tǒng)中，涉及與接觸對象存在相互作用關(guān)系的表面，出于設(shè)計(jì)要求，需要對表面受力狀態(tài)數(shù)據(jù)和形變狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，進(jìn)而對接觸對象的狀態(tài)和行為進(jìn)行判斷和識別。

針對上述需求，專利文獻(xiàn)cn106039585a(申請?zhí)?01610443676.7)公開了“一種具有體位感知和理療助眠功能的智能床墊”，包括床墊基板、柔性陣列力敏傳感器層、隔熱層、遠(yuǎn)紅外電熱層、保護(hù)層、針織物層、信號采集控制模塊、智能終端和云服務(wù)器，智能床墊通過采集和分析壓力分布數(shù)據(jù)信息對用戶睡眠質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測和評估，并根據(jù)需要對用戶特定部位進(jìn)行紅外康復(fù)理療，提高用戶睡眠質(zhì)量。

該專利文獻(xiàn)反映的是常用的方法，即采用均布式的壓力傳感器陣列來獲得壓力數(shù)據(jù)集合并進(jìn)行計(jì)算處理。但這種方法布置復(fù)雜、成本較高、適應(yīng)實(shí)際需求的靈活性較差。特別是，在一些可自主調(diào)節(jié)適應(yīng)的表面支撐系統(tǒng)中，由于存在主動(dòng)和被動(dòng)的復(fù)雜變化因素，只有分布式的壓力數(shù)據(jù)集合往往并不能完全反映表面狀況及其與接觸對象的相互關(guān)系，需要與之相對應(yīng)的高度形變數(shù)據(jù)集合來共同反映表面狀況及其與接觸對象的相互關(guān)系，從而對表面狀態(tài)及其接觸對象的行為和狀態(tài)進(jìn)行更準(zhǔn)確的判斷和識別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種壓力和高度數(shù)據(jù)整合方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種壓力和高度數(shù)據(jù)整合方法，包括：

混合分布數(shù)據(jù)采集步驟：針對同一表面區(qū)域，按照第一分布方式采集壓力數(shù)據(jù)，并按照第二分布方式采集高度數(shù)據(jù)，其中，第一分布方式不同于第二分布方式。

優(yōu)選地，采用如下任一種分布方式：

-第一分布方式為多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為多點(diǎn)分布方式；

-第一分布方式為多點(diǎn)分布方式，第二分布方式為多子區(qū)域分布方式。

優(yōu)選地，第一分布方式為沿直線方向排布的多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為網(wǎng)格點(diǎn)陣分布方式。

優(yōu)選地，包括：

特征獲取步驟：根據(jù)壓力數(shù)據(jù)獲取受力狀況特征，并根據(jù)高度數(shù)據(jù)獲取形態(tài)狀況特征；

識別步驟：根據(jù)受力狀況特征、形態(tài)狀況特征對表面區(qū)域狀態(tài)進(jìn)行識別，得到識別結(jié)果；

對比步驟：通過將即時(shí)的表面區(qū)域狀態(tài)與歷時(shí)的表面區(qū)域狀態(tài)進(jìn)行對比，得到表面區(qū)域的接觸對象的行為。

優(yōu)選地，還包括在所述特征獲取步驟之前執(zhí)行的數(shù)據(jù)融合步驟；

在所述數(shù)據(jù)融合步驟中，將所述按照第一分布方式采集到的壓力數(shù)據(jù)與按照第二分布方式采集高度數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到混合點(diǎn)陣壓力數(shù)據(jù)；

所述特征獲取步驟中為獲取受力狀況特征所根據(jù)的壓力數(shù)據(jù)采用混合點(diǎn)陣壓力數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種壓力和高度數(shù)據(jù)整合系統(tǒng)，包括：

混合分布數(shù)據(jù)采集裝置：針對同一表面區(qū)域，按照第一分布方式采集壓力數(shù)據(jù)，并按照第二分布方式采集高度數(shù)據(jù)，其中，第一分布方式不同于第二分布方式。

優(yōu)選地，采用如下任一種分布方式：

-第一分布方式為多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為多點(diǎn)分布方式；

-第一分布方式為多點(diǎn)分布方式，第二分布方式為多子區(qū)域分布方式。

優(yōu)選地，第一分布方式為沿直線方向排布的多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為網(wǎng)格點(diǎn)陣分布方式。

優(yōu)選地，包括：

特征獲取裝置：根據(jù)壓力數(shù)據(jù)獲取受力狀況特征，并根據(jù)高度數(shù)據(jù)獲取形態(tài)狀況特征；

識別裝置：根據(jù)受力狀況特征、形態(tài)狀況特征對表面區(qū)域狀態(tài)進(jìn)行識別，得到識別結(jié)果；

對比裝置：通過將即時(shí)的表面區(qū)域狀態(tài)與歷時(shí)的表面區(qū)域狀態(tài)進(jìn)行對比，得到表面區(qū)域的接觸對象的行為。

優(yōu)選地，還包括在所述特征獲取裝置之前執(zhí)行的數(shù)據(jù)融合裝置；

在所述數(shù)據(jù)融合裝置中，將所述按照第一分布方式采集到的壓力數(shù)據(jù)與按照第二分布方式采集高度數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到混合點(diǎn)陣壓力數(shù)據(jù)；

所述特征獲取裝置中為獲取受力狀況特征所根據(jù)的壓力數(shù)據(jù)采用混合點(diǎn)陣壓力數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明采用采集點(diǎn)混合分布的壓力和高度數(shù)據(jù)采集裝置，實(shí)現(xiàn)描述表面及其接觸對象狀態(tài)和相互關(guān)系的復(fù)雜數(shù)據(jù)采集要求。

2、本發(fā)明對混合分布采集的壓力和高度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、合并、比對，獲得描述表面狀態(tài)關(guān)鍵區(qū)域和節(jié)點(diǎn)的多個(gè)特征。

3、本發(fā)明對上述特征間的相互關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對表面人體狀態(tài)和行為進(jìn)行判斷和識別。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1、圖2為本發(fā)明提供的壓力和高度數(shù)據(jù)整合方法的兩種優(yōu)選方案的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供一種壓力和高度數(shù)據(jù)整合方法，包括：

混合分布數(shù)據(jù)采集步驟：針對同一表面區(qū)域，按照第一分布方式采集壓力數(shù)據(jù)，并按照第二分布方式采集高度數(shù)據(jù)，其中，第一分布方式不同于第二分布方式；

數(shù)據(jù)融合步驟：在數(shù)據(jù)預(yù)處理階段，將所述按照第一分布方式采集到的壓力數(shù)據(jù)與按照第二分布方式采集高度數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到混合點(diǎn)陣壓力數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)融合步驟的意義主要在于，如果按照常規(guī)方法，更需要在同一區(qū)域布置兩套分別對應(yīng)于壓力和高度的陣列傳感器系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度和成本非常高。

特征獲取步驟：根據(jù)混合點(diǎn)陣壓力數(shù)據(jù)獲取受力狀況特征，并根據(jù)高度數(shù)據(jù)獲取形態(tài)狀況特征；

識別步驟：根據(jù)受力狀況特征、形態(tài)狀況特征對表面區(qū)域狀態(tài)進(jìn)行識別，得到識別結(jié)果；

對比步驟：通過將即時(shí)的表面區(qū)域狀態(tài)與歷時(shí)的表面區(qū)域狀態(tài)進(jìn)行對比，得到表面區(qū)域的接觸對象的行為。

具體地，所述混合分布數(shù)據(jù)采集步驟中采集的壓力數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)，不僅針對的是同一表面區(qū)域，而且壓力數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)的采集時(shí)間位于同一時(shí)間段內(nèi)，例如同一個(gè)遍歷周期，即同步或者同時(shí)。在同一表面區(qū)域且同一時(shí)間段內(nèi)采用不同的第一分布方式、第二分布方式分別采集壓力數(shù)據(jù)、高度數(shù)據(jù)，反映該表面區(qū)域的受力狀況、形變狀況，從而實(shí)現(xiàn)了混合分布。所述表面區(qū)域尤其是指與人體直接接觸或者與人體被衣物等織物相隔間接接觸的區(qū)域。例如表面區(qū)域可以是床墊表面，也可以是坐墊表面、躺椅表面或者枕頭表面。進(jìn)一步地，所述表面區(qū)域可以是智能床、躺椅等家具的整個(gè)支撐面，也可以是整個(gè)支撐面中的局部區(qū)域，當(dāng)整個(gè)支撐面被劃分出多個(gè)局部區(qū)域時(shí)，就存在多個(gè)表面區(qū)域，針對這多個(gè)表面區(qū)域可以彼此獨(dú)立或者關(guān)聯(lián)地執(zhí)行所述混合分布數(shù)據(jù)采集步驟，然后相應(yīng)地執(zhí)行后續(xù)的特征獲取步驟、識別步驟、對比步驟。

更為具體地，由于壓力數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)是針對同一表面區(qū)域且采集時(shí)間位于同一時(shí)間段，因此所述壓力數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)均包括位置屬性和時(shí)間屬性，其中，時(shí)間屬性通過時(shí)間戳標(biāo)記，反應(yīng)壓力數(shù)據(jù)或高度數(shù)據(jù)采集的日期和時(shí)刻點(diǎn)等時(shí)間信息。

下面對本發(fā)明中的各個(gè)步驟分別進(jìn)行舉例以對其優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

在混合分布數(shù)據(jù)采集步驟中，第一分布方式為多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為多點(diǎn)分布方式；或者，第一分布方式為多點(diǎn)分布方式，第二分布方式為多子區(qū)域分布方式。進(jìn)一步地，第一分布方式為沿直線方向排布的多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為網(wǎng)格點(diǎn)陣分布方式。子區(qū)域可以是表面區(qū)域的局部，劃分子區(qū)域時(shí)，多個(gè)子區(qū)域之間可以互不重疊，多個(gè)子區(qū)域之間也可以存在重疊。

需要更具體說明的第一點(diǎn)是：對于人體躺臥的床、椅等家具所具有的可形變支撐表面，壓力數(shù)據(jù)的主要關(guān)注方向是沿人體身高方向的數(shù)據(jù)變化，因此所述直線方向可以即為人體身高方向。但不排除，也可以沿人體寬度方向布置多個(gè)子區(qū)域。與壓力數(shù)據(jù)不同的是，反映表面區(qū)域形變的高度數(shù)據(jù)需要以點(diǎn)陣方式呈現(xiàn)，以捕捉人體躺臥姿態(tài)的三維特征。子區(qū)域的壓力可以通過床墊中的氣包反應(yīng)出一個(gè)所屬子區(qū)域的壓力。

需要更具體說明的第二點(diǎn)是：為了準(zhǔn)確識別人體對象、人體在表面區(qū)域狀態(tài)或者人體躺臥行為，壓力數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)采集點(diǎn)在表面二維區(qū)域內(nèi)采用了不同的混合分布方式。壓力數(shù)據(jù)采集點(diǎn)或者采集區(qū)域沿長度方向布置，反映了連續(xù)的縱向區(qū)域的壓力數(shù)據(jù)變化。而高度數(shù)據(jù)采集點(diǎn)則采用網(wǎng)格點(diǎn)陣分布，以反映二維表面區(qū)域在高度方向的形變變化；由于有壓力數(shù)據(jù)的混合及比對，這種網(wǎng)格點(diǎn)陣分布可以在最大間距上間隔分布，所需傳感器數(shù)量減少，大大降低了技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的實(shí)際成本。

進(jìn)一步地，陣列傳感器的布置密度增加能提高對表面描述的精度，但會(huì)提高復(fù)雜程度和增加實(shí)現(xiàn)成本。最大間距是指陣列分布傳感器之間，在采集數(shù)據(jù)能夠滿足實(shí)現(xiàn)描述表面要求情況下的、在物理空間平面上的最大分布間隔距離。

進(jìn)一步地，壓力數(shù)據(jù)可以通過壓力傳感器進(jìn)行采集，高度數(shù)據(jù)可以通過高度測量裝置采集，或者通過點(diǎn)陣分布的壓力傳感器所采集得到壓力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為高度數(shù)據(jù)。因此，所述按照第二分布方式采集得到的高度數(shù)據(jù)，可以是由按照第二分布方式采集得到的壓力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化得到，并不一定是直接采集得到高度數(shù)據(jù)，其中，壓力數(shù)據(jù)可以與高度數(shù)據(jù)線性相關(guān)。同樣的，并不一定是直接采集的壓力數(shù)據(jù)，也可以通過與壓力數(shù)據(jù)不同的采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化得到。

在所述特征獲取步驟中，先對原始采集到的壓力數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，例如對在采集時(shí)刻上空缺和采集數(shù)據(jù)中的異常值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)清洗處理，同時(shí)對上述壓力數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，處理后輸出的數(shù)據(jù)按包含時(shí)間戳和位置關(guān)系的特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行保存。在解算特征時(shí)，對同一遍歷周期內(nèi)的含有位置關(guān)系的表面區(qū)域的壓力數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)進(jìn)行特征值解算，獲得表面區(qū)域的壓力特征值及分布特征值，同時(shí)獲得表面區(qū)域的高度特征值及高度幾何特征值，尤其是高度方向關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)特征值，得到描述表面區(qū)域的受力狀況特征值和形變狀況特征值，進(jìn)行保存。進(jìn)一步地，在所述特征獲取步驟中，壓力數(shù)據(jù)具體為整合處理后的點(diǎn)陣壓力數(shù)據(jù)。

在所述識別步驟和對比步驟中，基于混合點(diǎn)陣壓力數(shù)據(jù)對表面躺臥人體的體重、身高及體重分布來判斷接觸對象是否屬于人體并標(biāo)記，同時(shí)對人體部位、躺臥姿態(tài)進(jìn)行識別和標(biāo)記，用于用戶對象識別以及用戶行為的識別例如翻身、上下床等行為。

與所述壓力和高度數(shù)據(jù)整合方法相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種壓力和高度數(shù)據(jù)整合系統(tǒng)，包括：

混合分布數(shù)據(jù)采集裝置：針對同一表面區(qū)域，按照第一分布方式采集壓力數(shù)據(jù)，并按照第二分布方式采集高度數(shù)據(jù)，其中，第一分布方式不同于第二分布方式；

特征獲取裝置：根據(jù)壓力數(shù)據(jù)獲取受力狀況特征，并根據(jù)高度數(shù)據(jù)獲取形態(tài)狀況特征；

識別裝置：根據(jù)受力狀況特征、形態(tài)狀況特征對表面區(qū)域狀態(tài)進(jìn)行識別，得到識別結(jié)果；

對比裝置：通過將即時(shí)的表面區(qū)域狀態(tài)與歷時(shí)的表面區(qū)域狀態(tài)進(jìn)行對比，得到表面區(qū)域的接觸對象的行為。

在優(yōu)選例中，所述壓力和高度數(shù)據(jù)整合系統(tǒng)，還包括在所述特征獲取裝置之前執(zhí)行的數(shù)據(jù)融合裝置；

在所述數(shù)據(jù)融合裝置中，將所述按照第一分布方式采集到的壓力數(shù)據(jù)與按照第二分布方式采集高度數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到混合點(diǎn)陣壓力數(shù)據(jù)；

所述特征獲取裝置中為獲取受力狀況特征所根據(jù)的壓力數(shù)據(jù)采用混合點(diǎn)陣壓力數(shù)據(jù)。

具體地，第一分布方式、第二分布方式采用如下任一種分布方式：

-第一分布方式為多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為多點(diǎn)分布方式；

-第一分布方式為多點(diǎn)分布方式，第二分布方式為多子區(qū)域分布方式。

第一分布方式為沿直線方向排布的多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為網(wǎng)格點(diǎn)陣分布方式。

本發(fā)明從壓力和形變高度這兩種維度準(zhǔn)確反映了表面狀態(tài)及其與接觸對象的復(fù)雜關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了對接觸對象的狀態(tài)和行為進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和識別，極大降低了采樣點(diǎn)布置的密度，可以根據(jù)實(shí)際需要靈活調(diào)整系統(tǒng)布置方案，獲得更好的識別效果。本發(fā)明提供的方法和系統(tǒng)可以應(yīng)用于智能家具中，因此本發(fā)明提供了智能家具，例如智能床、智能椅、智能墊等能夠支撐人體的家具。

本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，除了以純計(jì)算機(jī)可讀程序代碼方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其各個(gè)裝置、模塊、單元以外，完全可以通過將方法步驟進(jìn)行邏輯編程來使得本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其各個(gè)裝置、模塊、單元以邏輯門、開關(guān)、專用集成電路、可編程邏輯控制器以及嵌入式微控制器等的形式來實(shí)現(xiàn)相同功能。所以，本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其各項(xiàng)裝置、模塊、單元可以被認(rèn)為是一種硬件部件，而對其內(nèi)包括的用于實(shí)現(xiàn)各種功能的裝置、模塊、單元也可以視為硬件部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)；也可以將用于實(shí)現(xiàn)各種功能的裝置、模塊、單元視為既可以是實(shí)現(xiàn)方法的軟件模塊又可以是硬件部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。