老人摔倒检测系统设计与摔倒模式识别研究.doc

摘要：步入新世纪以来，国民家庭的结构不断的精简，人口的组成变得小型化。改革开放后人口的迁徙以及青年人的流动速度的加快，使得大量老年人在家时常处于独居或空巢的状态，预期到2030年空巢老年人家庭的比例将达到90％，同时计划生育带来的青年一代人口的减少使得当今的老人在生活上普遍得不到子女无微不至的照料，在老人发生意外时没有人照顾的现象越来越普遍，种种案例将照顾老人的难题提到了社会难题的位置上。由此可见，设计基于电子视态体系的跌倒检测看护系统用以在老人在跌倒时提供一个可靠的报警信号以快速的告知他人对老人及时进行救助防止因为没有第一时间发现危险对老人造成难以估量的损失。

本课题对老人的身体姿态信息采用复合传感技术，通过传感器发出的报警通知传入单片机，单片机将数据进行处理后将以处理的信息交给信息传输模块并将报警信息发送至指定授权用户的客户端从而实现其报警功能。

第一步，在老人的运动情况发生改变时需要用加速度传感器对其进行运动情况的数据捕捉，然后再根据得到数据的变化情况对老人是否发生跌倒进行解析与判定。硬件方面采用无线数字摄像机，该摄像机带有IP及域名，在没有情况发生的时候摄像机始终处于休眠状态以保护用户的个人隐私以及省电。当老人发生跌倒时，从机经过主机的无线电信号被激活，从而步进电机启动，摄像机激活，观测到外部物体位置变化，从而进行抓图以及实现报警功能，拍摄到的图片将会发送至预先设置好的邮箱地址，使相关人员可以通过安装在手机上的客户端获取到老人发生跌倒的实时情况进而及时进行救助。同时机器视态已经图像的分析处理技术，在进行物体移动识别、目标定位、特征提取、图像处理、模式识别等过程后即可对老人的跌倒状态进行判别。

关键词：跌倒监测；机器视态；加速度传感器

目录

摘要

Abstract

第1章 绪  论-8

1.1 设计背景与设计意义-8

1.2 设计的主要研究内容-8

第2章 总体方案设计-10

2.1 设计任务-10

2.2 设计工作流程-10

2.3 总体组成部分-11

第3章 硬件选用与设计-12

3.1 处理器-12

3.1.1 处理器选用叙述-12

3.1.2 外接拓展使用情况-12

3.2 JTAG-14

3.3 步进电机-14

3.3.1 简述-14

3.3.2 控制原理-14

3.4 无线摄像机-16

3.4.1 无线摄像机简述-16

3.4.2 云台型数字无线摄像机简介-16

3.4.3 云台型数字无线摄像机内部硬件组成-17

3.4.4 云台型数字无线摄像机工作原理-17

3.4.5 云台型数字无线摄像机的用法以及要求-18

3.4.6 云台型无线摄像机终端简介-19

3.5 稳压电路-21

3.6 无线模块-21

3.6.1 RF射频技术简介-21

3.6.2 芯片CC2420简介-22

3.7 硬件电路的抗干扰措施-23

3.7.1 去耦电容的选择-23

3.7.2 接地连接-23

第4章 软件设计-25

4.1 开发环境-25

4.2 主机软件设计-25

4.2.1 初始化-25

4.2.2 跌倒检测-27

4.2.3 无线收发程序-31

4.3 从机软件设计-33

4.3.1 系统初始化-33

4.3.2 步进电机驱动-33

4.4 本章小结-33

第5章 基于机器视觉的跌倒检测系统的matlab仿真实现-34

5.1 图像预处理-34

5.1.1 图像灰度化-34

5.1.2 图像二值化-35

5.1.3 图像去噪-37

5.2 获取前景图像-39

5.3 图像的运算处理-40

5.4 边缘检测与特征提取-42

5.4.1 边缘检测-42

5.4.2 特征提取-43

5.5 跌倒判别-44

第6章 总结与展望-47

6.1 总结-47

6.2 展望-47

参考文献-48

致  谢-50

第7章 附  录-51