本实用新型涉及监控技术领域，特别涉及一种婴儿监控系统。
背景技术：
监控业务具有悠久的历史，广泛应用于安防领域。近年来，随着数字图像处理技术和数字电路技术的飞速发展，动态监控和现场监控都已成为现实，而且具有相当高的灵敏度和可靠性。监控系统以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于金融系统、交通系统、公安系统、教育系统和医疗系统等众多领域。
随着音视频和网络技术的发展，越来越多的监控技术应用在在家庭监控方面，比如婴儿监控。婴儿监护一直是每个家庭关心的重要问题。目前，大多数家庭还是主要依靠家人时时刻刻看守着孩子，这就给婴儿父母的工作、休息等造成诸多不便，因此，婴儿监控系统应用而生。婴儿监控系统在国外发达国家非常流行，近几年逐渐在我国兴起。婴儿监护系统可为家庭提供一个更为安全的防护措施，保证婴儿的安全。
现有的婴儿监控技术通常是实时采集婴儿的图像，将图像传输到相应的电子设备上进行显示，以方便监控人员进行查看，监控人员通过查看监控图像来判断婴儿是否处于睡醒状态等，当由于监控人员在长时间进行监控时，会出现疲劳、打盹等情况，这时如果婴儿已处于睡醒状态时，并不能及时发现，此外当婴儿周围环境变化或者遇到紧急情况时，并没有及时通知到监护人。
技术实现要素：
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本实用新型提出一种婴儿监控系统。
具体地，本实用新型一个实施例提出的一种婴儿监控系统，包括：视频采集装置、传感器、嵌入式装置、第一存储器及显示终端；其中，
所述嵌入式装置连接所述视频采集装置及所述传感器；
所述第一存储器连接所述嵌入式装置。
在本实用新型的一个实施例中，所述传感器包括温度传感器和湿度传感器。
在本实用新型的一个实施例中，所述温度传感器包括环境温度传感器和人体红外温度传感器。
在本实用新型的一个实施例中，根据嵌入式装置包括：视频输入接口、传感器输入接口、处理器、视频输入输出接口及数据输出接口；其中，
所述视频输入接口连接所述视频采集装置；
所述传感器输入接口连接所述传感器；
所述处理器分别连接所述视频输入接口及所述传感器输入接口；
所述视频输入输出接口连接所述处理器；
所述数据输出接口连接所述处理器。在本实用新型的一个实施例中，所述嵌入式装置还包括第二存储器，所述第二存储器连接所述处理器。
在本实用新型的一个实施例中，所述嵌入式装置还包括音频输出接口，所述音频输出接口连接所述处理器。
在本实用新型的一个实施例中，所述显示终端为手机、平板或电脑。
基于此，本实用新型具备如下优点：
1)本实用新型提出的婴儿监控系统实时监控婴儿实时图像可以将婴儿视频实时传输到远程终端。
2)本实用新型提出的婴儿监控系统能及时监测婴儿周围的温度湿度等环境参数，有利于监护人随时调整环境参数。
通过以下参考附图的详细说明，本实用新型的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本实用新型的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
下面将结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细的说明。
图1为本实用新型实施例提供的一种婴儿监控系统的示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种嵌入式装置的示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种婴儿脸部图像中眼睛和鼻子的区域图像识别示意图；
图4本实用新型实施例提供的一种婴儿脸部图像中眼睛和鼻子的坐标采样点示意图；
图5为本实用新型实施例提供的一种平躺姿势婴儿头部图像示意图；
图6为本实用新型实施例提供的一种侧45度躺姿势婴儿头部图像示意图；
图7为本实用新型实施例提供的一种侧卧姿势婴儿头部图像示意图；
图8为本实用新型实施例提供的一种爬卧姿势头部图像示意图；
图9为本实用新型实施例提供的一种婴儿面部区域的2值化图像示意图；
图10为本实用新型实施例提供的一种婴儿面部区域的五官标定的位置坐标示意图；
图11为本实用新型实施例提供的一种婴儿五官位置坐标构建的三角图形示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
实施例一
请参见图1和图2，图1为本实用新型实施例提供的一种婴儿监控系统的示意图，图2为本实用新型实施例提供的一种嵌入式装置的示意图。该系统10包括：视频采集装置11、传感器12、嵌入式装置13、第一存储器14及显示终端15；其中，
所述视频采集装置11用于实时采集婴儿视频；
所述传感器12用于实时采集婴儿周边的环境数据；
所述嵌入式装置13连接所述视频采集装置11及所述传感器12，用于接收包括所述视频采集装置11采集的所述婴儿视频和所述传感器12采集的婴儿周边的所述环境数据，并进行分析处理；
所述第一存储器14连接所述嵌入式装置13，用于存储所述嵌入式装置13接收的所述婴儿视频；
所述显示终端15用于显示所述嵌入式装置13的分析处理结果。
进一步地，所述传感器12包括温度传感器和湿度传感器。
进一步地，所述温度传感器包括环境温度传感器和人体红外温度传感器；其中，
所述环境温度传感器用于测量婴儿周围的环境温度；
所述人体红外温度传感器用于测量婴儿体温。
进一步地，所述嵌入式装置13包括：视频输入接口131、传感器输入接口132、处理器134、视频输入输出接口136及数据输出接口137；其中，所述视频输入接口131用于接收所述视频采集装置11采集的所述婴儿视频；所述传感器输入接口132用于接收包括所述环境温度、所述婴儿体温及所述湿度传感器采集的婴儿周围环境湿度；所述处理器134分别连接所述视频输入接口131及所述传感器输入接口132，用于将接收的所述婴儿视频进行压缩，将接收的所述环境温度、所述婴儿体温及所述环境湿度进行分析处理形成第一分析数据；所述视频输入输出接口136连接所述处理器134，用于将压缩后的所述婴儿视频输出至所述第一存储器14；所述数据输出接口137连接所述处理器134，用于输出所述第一分析数据至所述显示终端15。
进一步地，所述嵌入式装置13还包括第二存储器，所述第二存储器连接所述处理器134，用于存储本地音频。
进一步地，所述嵌入式装置13还包括音频输出接口135，所述音频输出接口135连接所述处理器134，用于供所述处理器134将从所述第二存储器中读取到的所述本地音频发送至所述音频输出接口135以播放。
进一步地，所述处理器134还用于将接收的所述婴儿视频进行分析处理形成第二分析数据；其中，所述第二分析数据包括婴儿睡眠状态及婴儿面部遮挡状态。
进一步地，所述第二分析数据还包括根据婴儿睡眠状态及婴儿面部遮挡状态确定的告警信息。
进一步地，所述数据输出接口137还用于将告警信息输出至所述显示终端15。
进一步地，所述显示终端15包括手机、平板及电脑。
本实施例，通过实时采集婴儿监控视频、婴儿周围环境温湿度和婴儿体温可以实时监控婴儿信息；此外本实施例通过分析婴儿监控视频提取出出婴儿睡眠状态和婴儿面部遮挡状态，解决了监护人为了预防婴儿危险场景而实时盯着监控视频的问题，实现了监护人在婴儿监护时可以安心工作的效果。
实施例二
请再次参见图1，本实施例在上述实施例的基础上，对婴儿监控系统进一步说明。该系统包括：视频采集装置11、传感器12、嵌入式装置13、第一存储器14及显示终端15。
视频采集装置11为可以旋转360度拍摄的摄像头，设置于婴儿床的上方实时监控婴儿图像；或者采用三个摄像头，分别设置于婴儿床的上方和两侧实时监控婴儿视频；或者采用两个180度摄像头，分别设置于婴儿床的两侧实时监控婴儿图像。
传感器12为环境温度传感器、人体红外温度传感器和环境湿度传感器。环境温度传感器和环境湿度传感器可以选取多个，分别设置于婴儿床的周围，可以根据用户的需求选取和设置，实时采集婴儿周围环境的温度值和湿度值。人体红外温度传感器用于测量婴儿的体温，实时监控婴儿的体温。
请再次参见图2，视频采集装置11采集的婴儿视频通过视频输入接口131输入至处理器134；传感器12采集的婴儿周边的温湿度及婴儿体温通过传感器输入接口132输入至处理器134；处理器134接收到婴儿视频后进行压缩处理，将压缩后的婴儿视频通过视频输入输出接口136输出；处理器134接收到婴儿周边的温湿度及婴儿体温后进行判断形成第一分析数据。第一分析数据为当婴儿周边的温度过高(用户可以手动设定，也可以选择默认值，优选地默认值可以选取为27摄氏度)而形成的高温告警，当婴儿周边的温度过低(用户可以手动设定，也可以选择默认值，优选地默认值可以选取为25摄氏度)而形成的低温告警，当婴儿周边的湿度过高(用户可以手动设定，也可以选择默认值，优选地默认值可以选取为60％)而形成的高湿告警，当婴儿周边的湿度过低(用户可以手动设定，也可以选择默认值，优选地默认值可以选取为30％)而形成的低湿告警，当婴儿的体温过高而形成的婴儿发热告警。由于婴儿在睡觉时被子往往盖的太厚可能会造成体温升高，因此可以选择当婴儿体温超过37.5度时形成发热告警。
处理器134还用于将接收的婴儿视频进行分析处理形成第二分析数据，第二分析数据为婴儿睡眠状态、婴儿面部遮挡状态及告警信息。
其中，婴儿睡眠状态的判断过程如下所示：
步骤1、在婴儿视频中提取婴儿脸部图像；
步骤2、对婴儿脸部图像进行预处理；
21)对婴儿脸部图像进行灰度化处理；
图像灰度化就是使彩色的RGB分量值相等的过程。由于RGB的取值范围是0～255，所以灰度的级别为256级，即灰度图像能表现256种颜色。
将婴儿脸部图像灰度化处理后进行灰度拉伸，即用映射的方法，把原来压缩的直方图分开一些，也就是灰度拉伸，得到更加清晰的婴儿脸部图像。
22)对婴儿脸部图像进行中值滤波；
中值滤波法是一种非线性的图像平滑方法，将一个滑动窗口内的各像素灰度排序，用其中值代替窗口中心像素原来的灰度，若窗口中有偶数个像素，则取两个中间值的平均。
23)对婴儿脸部图像进行直方图均衡化；
设f(i，j)，g(i，j)(i＝1，2…M；j＝1，2…N)，分别为原婴儿脸部图像和处理后的婴儿脸部图像，婴儿脸部图像的灰度化范围为[0，255]，直方图均衡化方法具体如下：
(231)求原图[f(i,j)]M×N的灰度直方图，设用256维的向量hf表示；
(232)由hf求原婴儿脸部图像的灰度分布概率，记作pf，则
其中，NF＝M×N(M，N分别为图像的长和宽)为图像的总像素个数；
(233)计算人脸图像各个灰度值的累计分布概率，记作pa，则有
其中，令pa(0)＝0。
(231)进行直方图均衡化计算，的到处理后图像的像素值为：
g(i,j)＝255·pa(k) (3)
24)对婴儿脸部图像进行二值化
采用的是最大类间方差阈值分割法对婴儿脸部图像二值化。
步骤3、确定婴儿脸部图像中眼睛和鼻子的特征，定位眼睛和鼻子的区域；
请参见图3，图3为本实用新型实施例提供的一种婴儿脸部图像中眼睛和鼻子的区域图像识别示意图。
采用投影法将婴儿脸部图像缩小到只有眼睛和鼻子的小区域，粗定位眼睛和鼻子的区域。
对眼睛和鼻子的区域图像进行去噪和增强处理。从垂直方向分布，鼻子在眼睛的下面，从上至下搜索，可以定位出眼睛和鼻子的区域。
采用模板匹配法精确定位眼睛和鼻子的区域。
传统的模板匹配法，在整幅图像中进行匹配不但运算量大而且干扰因素多。本实用新型中因为已粗略定位出眼睛和鼻子的区域，并且已经没有了眉毛、嘴等器官的影响，所以对图像连续作水平和垂直投影取其交点即定位为眼睛和鼻子的位置，提高准确率。
步骤4至步骤6请参见图4，图4本实用新型实施例提供的一种婴儿脸部图像中眼睛和鼻子的坐标采样点示意图。
步骤4、计算第一相对距离；
在眼睛区域的上眼皮边缘选取N个点，分别计N个点的上眼皮坐标平均值；
在鼻子区域选取X个点，分别计算X个点的鼻子坐标平均值；
将上眼皮坐标平均值减去鼻子坐标平均值得到第一相对距离。
步骤5、计算第二相对距离；
在眼睛区域的下眼皮边缘选取M个点，分别计M个点的下眼皮坐标平均值；
将下眼皮坐标平均值减去鼻子坐标平均值得到第二相对距离。
步骤6、计算绝对距离；
在上眼皮边缘和下眼皮边缘各取P个点；
分别计算上眼皮边缘的P个点的第一平均值和下眼皮边缘的P个点的第二平均值；
将第一平均值减去第二平均值得到绝对距离。
步骤7、判断眼睛状态；
眼睛状态公式如下所示：
其中，T1为第二相对距离，T2为绝对距离，T3为第一相对距离，OFFSET1和OFFSET2为采集人脸图像的误差补偿，误差补偿由于机器的不同，需要人工手动设定。
将步骤4-6中得到的第一相对距离、第二相对距离、绝对距离以及预先设定的误差补偿代入眼睛状态公式中求出θ的值。
当θ越小，越接近于0，说明眼睛越闭合，理想情况下，θ的理论最小值为0；
反之θ越大，越接近于1，说明眼睛越睁开。
由于婴儿个体差异，眼睛睁开的θ值因人而异，因此，可以根据不同的婴儿个体，预先设置阈值，将θ与阈值比对来检测。
至此，通过θ值的大小可以判断出婴儿眼睛处于睁开状态或闭合状态。
若眼睛状态为睁眼状态，并持续5～10秒钟则确定出婴儿处于清醒状态；因为婴儿在睡眠过程中也会短暂性地睁开双眼，但很快又会闭上双眼继续睡眠，因此可以选择睁眼状态持续5秒、6秒、7秒、8秒及9秒来判断婴儿是否清醒，时间太短容易造成误判，时间过长容易漏检婴儿清醒状态，当婴儿清醒后会翻身或者爬行，很容易跌落床下，造成不可挽回的伤害。
若眼睛状态为闭眼状态，并持续60～300秒则确定出婴儿处于睡眠状态；因为每个婴儿进入睡眠的时间不一，因此该持续时间可以根据婴儿的特性手动设置定义。
其中，婴儿面部遮挡状态判断过程如下所示：
根据婴儿视频提取婴儿面部遮挡状态，请一并参见图5至图11，图5为本实用新型实施例提供的一种平躺姿势婴儿头部图像示意图；图6为本实用新型实施例提供的一种侧45度躺姿势婴儿头部图像示意图；图7为本实用新型实施例提供的一种侧卧姿势婴儿头部图像示意图；图8为本实用新型实施例提供的一种爬卧姿势头部图像示意图；图9为本实用新型实施例提供的一种婴儿面部区域的2值化图像示意图；图10为本实用新型实施例提供的一种婴儿面部区域的五官标定的位置坐标示意图；图11为本实用新型实施例提供的一种婴儿五官位置坐标构建的三角图形示意图；具体执行步骤如下：
步骤1、五官识别。
通过视频采集装置11采集的婴儿视频形成三张婴儿图像，三张图像分别为正面俯视图，左侧面图和右侧面图。其中，平躺姿势如图5所示，侧45度躺姿势如图6所示，侧卧姿势如图7所示，爬卧姿势如图8所示。
采用人脸识别算法(该算法为通用算法，因此在此处不再赘述)确定出婴儿头部图像，采用人脸识别算法(该算法为通用算法，因此在此处不再赘述)，提取出婴儿面部图像。
在婴儿面部图像中通过五官和周围区域颜色对比区分出婴儿五官区域。利用婴儿五官区域和婴儿周围区域颜色的不同对婴儿面部图像进行区域2值化操作，得到婴儿面部区域的2值化图像，提取出婴儿面部五官。具体为：对于婴儿眼部区域，根据面部图像采集灰度图像，由于眼珠和皮肤的肤色不同，可根据其灰度值的均值设置门限阈值，进行2值化操作，例如：眼珠为黑色，灰度值在200以上，皮肤为黄色灰度值在100以下。因此设置150为阈值，大于150的颜色标记为1，其余标记为0。最终可得到婴儿眼部区域的2值话图像，因此可分别出眼睛。该方法可用于鼻孔区域，耳孔区域和嘴部区域。最终得到的结果如图9所示。
步骤32、遮挡判断。
根据步骤31中提取的婴儿面部五官，标定五官的位置坐标。标定出眼部区域角点41的位置坐标，鼻部区域中心点42位置坐标，嘴部区域中心点43和嘴角44位置坐标，耳部区域中心点45位置坐标，如图10所示。
根据五官标定的位置坐标构建面部三角图形。将眼部区域两个角点和鼻部区域中心连线形成眼部区域和鼻部区域的第一三角图形51，将鼻部区域中心和嘴部区域的两个嘴角连线形成鼻部区域和嘴部区域的第二三角图形52，将耳部区域的两个中心点和嘴部区域中心点连线形成耳部区域和嘴区域部的第三三角图形53，如图11所示。
如图10所示，通过构建的三角图形进行面部遮挡判断，具体方法如下所示：
步骤321)判断身体姿态；
构建婴儿头部图像正面俯视图、左侧面图和右侧面图的三幅图像中的三角图形。将左侧面图和右侧面图统称为侧面图。
若只有正面俯视图存在可以构建的三角图形，说明婴儿身体处于平躺姿势；
若正面俯视图存在可以构建的三角图形和其中一个侧面图存在可以构建的三角图形，说明婴儿身体处于45度躺姿势；
若只有一个侧面图存在可以构建的三角图形，说明婴儿身体处于侧躺姿势；
若没有可以构建的三角图形，则说明婴儿身体处于趴姿。
步骤322)、判断遮挡及遮挡位置
根据步骤321中的婴儿身体躺姿，通过婴儿头部图像中的三角图形判断婴儿面部的遮挡以及遮挡位置。
若为趴姿，则婴儿面部全部遮挡；
若为平躺姿势，采用正面俯视图进行识别判断婴儿面部遮挡；
a)若没有可以构建的第一三角图形51，说明婴儿眼部或鼻部遮挡；
b)若没有可以构建的第二三角图形52，说明婴儿嘴部或鼻部遮挡；
c)若没有可以构建的第三三角图形53，说明婴儿耳部或嘴部遮挡；
若为侧45度躺姿势，采用存在构建的三角图形的侧面图和俯视图像进行识别；
d)若侧面图和俯视图均没有可以构建的第一三角图形51，说明婴儿眼部或鼻部遮挡；
e)若侧面图和俯视图均没有可以构建的第二三角图形52，说明婴儿嘴部或鼻部遮挡；
f)若侧面图和俯视图均没有可以构建的第三三角图形53，说明婴儿耳部或嘴部遮挡；
若为侧躺姿势，采用侧面图像进行识别判断面部遮挡
g)若没有可以构建的第一三角图形51，说明婴儿眼部或鼻部遮挡；
h)若没有可以构建的第二三角图形52，说明婴儿嘴部或鼻部遮挡；
i)若没有可以构建的第三三角图形53，说明婴儿耳部或嘴部遮挡。
至此可以判断出婴儿面部的遮挡状态。
处理器134根据判断出的婴儿睡眠状态、婴儿面部遮挡状态确定是否形成告警信息。若婴儿处于清醒状态形成婴儿睡醒告警；若婴儿面部处于遮挡状态，形成婴儿面部遮挡告警。因为当婴儿的面部被遮挡后，很容易造成婴儿的窒息，如果持续时间过长，轻则对婴儿造成脑缺氧重则给婴儿带来生命的威胁，因此可以将判断出婴儿面部遮挡后持续5～10秒以形成婴儿面部遮挡告警。
优选地，可以形成婴儿面部遮挡状态的具体信息；即可以发送婴儿眼部或鼻部遮挡、嘴部或鼻部遮挡还是耳部或嘴部遮挡的告警。
第二存储器连接处理器134，用于存储本地音频。当处理器134中形成婴儿睡醒告警后，处理器134读取第二存储器中的本地音频通过音频输出接口播放，安抚婴儿的情绪。是否播放音乐用户可以提前设定。
第一存储器14连接视频输入输出接口136，将处理器134压缩后的婴儿视频通过视频输入输出接口136接收并存储。
数据输出接口137连接处理器134，接收婴儿周边的温湿度、婴儿体温、第一分析数据及第二分析数据并输出。
显示终端15可以为手机、平板和电脑。显示终端15连接数据输出接口137，在显示终端15用户可以查看婴儿周边的温湿度、婴儿体温、第一分析数据及第二分析数据。当发生告警后，告警可以包括高温告警、低温告警、高湿告警、低湿告警、发热告警、睡醒告警及面部遮挡告警等，主动将告警信息发送到显示终端15，可以提醒用户做出处理操作。用户可以将告警信息绑定多个显示终端15，便于当某一监护人没有及时接收或忽略了告警信息后，其他监护人可以及时发现告警，及时采取措施，保障婴儿的安全。
用户可以通过显示终端15实时监控婴儿视频，也可以调取婴儿监控的视频。处理器134通过视频输入输出接口136调取第二存储器中的婴儿视频并解压，通过数据输出接口发送至显示终端15。当告警发生时，主动将告警时间段内的婴儿视频发送至显示终端15。显示终端15可以选择自动实时接收婴儿视频或者可以选择自动接收告警形成时间前后的婴儿视频，节约内存；显示终端15也可以选择手动查看婴儿图像。
综上所述，本文中应用了具体个例对本实用新型基于一种婴儿监控系统进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以所附的权利要求为准。