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基于柔性力敏传感器的床垫式睡眠监测系统设计

发布时间:2018-03-09 06:08

  本文选题:睡眠监测 切入点:柔性力敏传感器 出处:《安徽大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:睡眠医学是一门新兴的边缘交叉学科,旨在研究睡眠与健康的关系。睡眠监测是睡眠医学研究的重要手段,它是通过传感器、仪器仪表等设备获取人睡眠状态下的生理信号,再把这些生理信号与标准睡眠生理信号进行对比,以确定睡眠状态。目前,比较常见的睡眠监测系统主要有"多导睡眠监测系统"、"微动敏感床垫式睡眠监测系统"、"视频睡眠监测系统"和"睡眠监测智能手环"等。多导睡眠监测系统的缺点是成本高、设备复杂;此外,各种信号采集装置会对被测人员的睡眠造成干扰,进而影响监测结果的准确性。微动敏感床垫式睡眠监测系统的缺点是在成本减少和复杂度降低方面仍然不理想,而且设备需要在实验室等干扰少的特殊环境才能应用,也就是对环境要求比较苛刻、难以推广。视频睡眠监测缺点是会暴露人的隐私。智能手环缺点是准确性比较低,目前还无法应用在医疗等准确性要求较高的场合。本文介绍了一种基于柔性力敏传感器的床垫式睡眠监测系统的设计方法,该系统是通过阵列式柔性力敏传感器来采集人睡眠时的体动信号,通过一定的技术手段建立体动-睡眠关系模型来监测睡眠。本监测系统与多导睡眠监测和微动敏感床垫监测相比有成本低、设备简单、对使用环境无特殊要求,对被测人员几乎无干扰等优点;与视频监测相比有无隐私暴露的优点;与智能手环比有准确性高、无干扰的优点。本文主要内容包括以下几点:1、睡眠监测系统平台的构建。主要包括基于柔性力敏传感器的体动信号采集系统硬件平台的构建,上位机软件采集平台的构建。2、睡眠分析算法。对预处理后的体动信号进行图像处理(帧差法和灰度重心法),获取体动特征(幅度和频率),通过视频监控下的睡眠分期结果确定体动-睡眠分期判别条件和阈值,实现睡眠分期,最后给出睡眠监测报告。3、监测结果对比验证。将本监测系统的睡眠监测结果与视频监测结果进行对比,以确定本监测系统的准确性和可行性。
[Abstract]:Sleep medicine is a new frontier interdisciplinary discipline, which aims to study the relationship between sleep and health. Sleep monitoring is an important means of sleep medicine research, it is through sensors, instruments and other equipment to obtain physiological signals in human sleep. Then compare these physiological signals with the standard sleep physiological signals to determine the sleep state. The common sleep monitoring systems are mainly "polysomnography system", "micro-motion sensitive mattress type sleep monitoring system", "video sleep monitoring system" and "sleep monitoring intelligent bracelet" etc. The disadvantages of polysomnography monitoring system are high cost. The equipment is complex; in addition, various signal acquisition devices can interfere with the sleep of the subjects, The shortcomings of the micro-motion sensitive mattress sleep monitoring system are that it is still not ideal in terms of cost reduction and complexity reduction, and the equipment needs to be used in special environments with less interference, such as in the laboratory. Video sleep monitoring has the disadvantage of exposing people's privacy. Intelligent bracelet is less accurate. This paper introduces a design method of mattress sleep monitoring system based on flexible force sensor. The system collects the body motion signal of human sleep by array flexible force sensor. This monitoring system has the advantages of low cost, simple equipment and no special requirements for the operating environment, compared with polysomnography and micro-motion sensitive mattress monitoring. It has the advantages of almost no interference with the subjects, the advantages of privacy exposure compared with video monitoring, high accuracy compared with the intelligent hand loop, The main contents of this paper include the following points: 1, the construction of sleep monitoring system platform, including the construction of the hardware platform of body motion signal acquisition system based on flexible force sensor. Construction of software acquisition platform. 2. Sleep analysis algorithm. Image processing (frame difference method and grayscale barycenter method) is carried out to obtain volumetric motion features (amplitude and frequency). Sleep under video surveillance is obtained by video surveillance. According to the staging results, the discriminant conditions and threshold values of body movement-sleep stages were determined. Finally, the sleep monitoring report .3 is given, and the monitoring results are compared with the video monitoring results to determine the accuracy and feasibility of the monitoring system.
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212.9;TP274

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本文编号:1587298

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