一種用于老年人家庭看護(hù)的跌倒檢測(cè)和圖像獲取系統(tǒng)

姜建浩

衢州市人民醫(yī)院設(shè)備處 （浙江衢州 324000）

跌倒是我國(guó)老年人群傷害死亡的重要原因之一。近年來，我國(guó)人口老齡化逐漸加劇，而年輕家屬一般需要在外工作，對(duì)家中老年人的看管無法及時(shí)到位，老年人家庭看護(hù)的需求越來越大。老年人易因各種原因?qū)е碌梗绮荒艿玫郊皶r(shí)處置，往往會(huì)導(dǎo)致較大的醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)[1]。跌倒檢測(cè)系統(tǒng)能夠有效檢測(cè)老年人跌倒事件的發(fā)生并及時(shí)報(bào)警，保護(hù)老年人的健康及安全[2]。因此，構(gòu)建一套能夠第一時(shí)間反饋跌倒信息的實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，以提醒家屬進(jìn)行相應(yīng)的觀察處置具有重要意義。

隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日漸成熟，人們?cè)絹碓揭蕾囉诰W(wǎng)絡(luò)信息化的手段來進(jìn)行溝通和交流。微信是目前所有應(yīng)用中，用戶關(guān)系最為穩(wěn)固的平臺(tái)，已成為基礎(chǔ)型的通信工具[3]。因此，在微信平臺(tái)上構(gòu)建應(yīng)用場(chǎng)景可保證用戶具備較高的使用效率。本研究設(shè)計(jì)了一種用于老年人家庭看護(hù)的基于微信平臺(tái)和攝像頭的跌倒檢測(cè)和圖像獲取系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)基于Python 的跌倒主動(dòng)提醒功能，并可通過微信平臺(tái)向家屬發(fā)送提示信息，同時(shí)使用圖靈機(jī)器人進(jìn)行消息處理，可使家屬獲得實(shí)時(shí)圖像。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)基于微信構(gòu)建聊天機(jī)器人，采用Wechat_sender模塊進(jìn)行構(gòu)建。Wechat_sender 模塊是基于Wxpy 和Tornado 實(shí)現(xiàn)的一個(gè)可以將網(wǎng)站、爬蟲、腳本等其他應(yīng)用中各種消息發(fā)送到微信的工具[4]。

本系統(tǒng)采用微信群作為用戶界面，將檢測(cè)老年人跌倒的聊天機(jī)器人和家屬加入到微信群中。在老年人家中設(shè)置一個(gè)常規(guī)攝像頭和服務(wù)器，其中服務(wù)器包含兩個(gè)運(yùn)行單元：運(yùn)行單元A 用于獲取攝像頭圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別，以檢測(cè)老年人是否跌倒，并可將檢測(cè)到的跌倒信息發(fā)送給運(yùn)行單元B，由運(yùn)行單元B 將跌倒檢測(cè)信息發(fā)送到聊天群組中，同時(shí)存儲(chǔ)相應(yīng)的跌倒檢測(cè)圖片到指定位置；運(yùn)行單元B 為圖像獲取程序，負(fù)責(zé)檢測(cè)微信群組通信，當(dāng)接收到用戶文字信息后，可將文字消息傳送到圖靈機(jī)器人平臺(tái)進(jìn)行處理；圖靈機(jī)器人平臺(tái)接收信息后，查詢語料知識(shí)庫進(jìn)行模糊匹配，并將匹配查找的內(nèi)容反饋給運(yùn)行單元B，運(yùn)行單元B 判斷是否為需應(yīng)答指令，如為應(yīng)答指令，則提供跌倒時(shí)的照片或者當(dāng)前的實(shí)時(shí)照片。系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)見圖1。

圖1 技術(shù)框圖

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 跌倒檢測(cè)和實(shí)時(shí)提醒程序（運(yùn)行單元A）

在服務(wù)器上使用Python 搭建跌倒檢測(cè)程序，使用Wechat_sender 模塊與運(yùn)行單元B 進(jìn)行交互，即：

其中，w 為檢測(cè)到人體目標(biāo)標(biāo)識(shí)框架的寬度，h 為檢測(cè)到人體目標(biāo)標(biāo)識(shí)框架的高度。當(dāng)檢測(cè)目標(biāo)為人且寬度/高度大于1時(shí)判斷為跌倒。

當(dāng)檢測(cè)到跌倒持續(xù)一段時(shí)間后，發(fā)送跌倒信息到運(yùn)行單元B：

2.2 圖像獲取程序（運(yùn)行單元B）

2.2.1 跌倒信息獲取

圖像獲取程序使用Wechat_sender 獲取跌倒檢測(cè)和實(shí)時(shí)提醒程序（運(yùn)行單元A）數(shù)據(jù)，使用listen 監(jiān)聽程序，即：

2.2.2 智能應(yīng)答系統(tǒng)設(shè)計(jì)

這部分內(nèi)容在圖靈機(jī)器人的語料庫中完成。通過查詢圖靈機(jī)器人的開發(fā)者文檔，開發(fā)者可以通過創(chuàng)建自己的語料庫，來實(shí)現(xiàn)自定義的智能問答功能[6]。語料庫主要包含兩類文字?jǐn)?shù)據(jù)：一類是為獲取當(dāng)前的圖像，如“幫我獲取當(dāng)前照片”“幫我獲取實(shí)時(shí)照片”“獲取實(shí)時(shí)照片”等，應(yīng)答數(shù)據(jù)為“PICOUTREAL”；另一類是為獲取跌倒的圖像，如“幫我獲取跌倒時(shí)照片”“幫我獲取跌倒圖像”“獲取跌倒照片”等，應(yīng)答數(shù)據(jù)為“PICOUTFALL”。

為了調(diào)用圖靈機(jī)器人，必須先在其官網(wǎng)注冊(cè)賬號(hào)。圖靈機(jī)器人提供多種接入方式，本系統(tǒng)選擇 API 接入。注冊(cè)并成功登錄后，開發(fā)者可以創(chuàng)建API，并可對(duì)所創(chuàng)建的API設(shè)置相關(guān)屬性，同時(shí)開發(fā)者將得到一個(gè)API Key。

2.2.3 圖像獲取和返回

3 系統(tǒng)的使用實(shí)例

當(dāng)聊天機(jī)器人進(jìn)入家屬群之后，群內(nèi)家屬用戶等待跌倒文字信息。圖1是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)實(shí)例，當(dāng)檢測(cè)到跌倒或跌倒解除后，群內(nèi)會(huì)出現(xiàn)提示。圖 2是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的圖像獲取實(shí)例，當(dāng)檢測(cè)到跌倒或跌倒解除后，群內(nèi)會(huì)出現(xiàn)提示。在實(shí)際使用中，智能問答的回復(fù)時(shí)間不超過1 s。

圖1 等待界面

4 小結(jié)

本研究設(shè)計(jì)的基于微信平臺(tái)和攝像頭的跌倒檢測(cè)和圖像獲取系統(tǒng)，能夠?yàn)榧覍俚谝粫r(shí)間反饋老年人跌倒信息。本系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于：首先，基于微信平臺(tái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)，微信平臺(tái)為目前應(yīng)用最為廣泛的通信工具，用戶可以從正常的通信交流中得到信息，不需要投入額外的注意力；其次，通過微信好友提醒，用戶可以得到家屬跌倒的實(shí)時(shí)提醒；再次，通過微信群組輸入查詢語句，可以獲得最近一次家屬跌倒時(shí)的照片或者實(shí)時(shí)照片。因此，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)家屬對(duì)家中老年人的實(shí)時(shí)看護(hù)。