基于Kinect的老人居家看护系统设计与实现

王立 方艳红 贺健洋 周秋宇 李瑶

摘要：随着未来老龄化人口问题将更加突出，针对老人居家看护问题，采用计算机视觉技术和物联网技术，设计了基于Kinect的老人居家看护系统。并对系统各部分进行了介绍，能够实现居家自助、实时看护和远程监护的功能。实验结果表明，基于Kinect的老人居家看护系统可以很好地照顾老人的生活，为解决老人居家看护问题提供了一种较为可行的方案。关键词：居家看护；计算机视觉；Kinect摄像机；ZigBee技术 引言中国总人口在未来十多年内将继续增长，而老年人口的增长速度快于总人口，中国老年人口规模还会继续增长[1]。一直以来，青年人忙于工作，一对夫妇差不多就要照顾四个老人，而忙于工作的青年人是无法陪护在老人身边的。本文提出的基于Kinect的老人居家看护系统为解决看护老人问题提供了一种方案。老人可以通过简单的手势控制家居设备的开关；同时系统会实时分析老人的活动情况，一旦发生危险状况，系统会立刻发送报警信息以通知子女；而子女也可以随时在移动客户端向服务器端发送访问视频请求，查看家中老人的活动情况。1.系统设计看护系统的居家自助功能框图如图1所示，Kinect攝像机实时捕捉老人的手势动作信息，然后将信息传送给PC端，由PC端处理后经串口将控制信息发送给MCU。MCU分上位机和下位机，上位机接收控制信息，经局域网传送给下位机，由下位机控制家居设备开关。 居家看护与远程监护功能主要是利用Kinect摄像机实时捕获老人的三维空间位置坐标，进行骨骼点跟踪，若出现老人摔倒或步态异常情况，PC端会立刻通过Internet网络给其家人发送报警信息。移动客户端可以随时向服务器端发送访问视频的请求，服务器端收到请求后，将Kinect摄像机捕获到的家中场景视频信息实时发送给移动客户端，实现远程监护功能。2.系统实现系统实现主要分为五个部分，分别是感知终端（Kinect）、智能处理平台（PC端）、微控制单元（MCU）、信息传输单元和信息接收终端。感知终端：Kinect摄像机从深度图像数据流中可以获取人体25个骨骼点信息。依据骨骼点的三维空间位置信息与训练模型进行匹配计算，对相应的人体骨骼点进行跟踪定位。智能信息处理平台（PC端）主要包括接收数据、分析处理数据和发送数据。信息传输单元主要分为两个部分：在局域网中，利用ZigBee无线协议传送微控制单元MCU的控制信息；服务器端与移动设备端的通信利用 TCP/IP 协议通过互联网Internet进行信息传递。微控制单元MCU采用的是CC2530片上系统，CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，拥有极高的接收灵敏度和抗干扰性能。PC端采用TCP/IP 协议向移动设备终端发送提示、警告信息以及家中场景视频图像。移动设备终端可以随时向服务器端发送访问视频的请求，服务器端收到请求后，可以将PC端视频图像信息实时发送给移动设备端，实现移动终端的远程监护。3 试验结果基于Kinect的老人居家看护系统运行稳定，对于不同测试者，能够快速地进行手势动作识别，从而控制家居设备的开关；对于各种摔倒姿势、步态异常等危险情况，系统能够迅速作出报警反应，并将家中场景视频图像发送到移动设备端，移动设备端也可以随时访问家中场景视频。参考文献[1]胡湛，彭希哲.应对中国人口老龄化的治理选择[J].中国社会科学，2018（12）：134-155+202.[2]屈鹏飞，赵玺，刘书恒.智能居家老人看护系统的实现[J].科技风，2018（18）：8.[3]汪冬，葛万成，王云光，宣蔚晶，顾文良.老人居家看护系统的设计和实现[J].中国组织工程研究与临床康复，2009，13（35）：6923-6926.