热释电红外传感器阵列的运动检测方法及运动检测系统的制作方法

热释电红外传感器阵列的运动检测方法及运动检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种热释电红外传感器阵列的运动检测方法，所述热释电红外传感器阵列包括沿同一方向依次呈阵列排列设置的多个热释电红外传感器，所述热释电红外传感器阵列的运动检测方法包括：实时获取所述热释电红外传感器阵列两侧的热释电红外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器数量的变化情况；根据所述变化情况判断待检测对象的运动状态。本发明还提供一种热释电红外传感器阵列的运动检测系统，通过本发明的技术方案，能够检测到待检测对象的多种运动模式(如平移、前后移动、旋转等)，同时能够提高对待检测对象的运动检测的准确性。
【专利说明】热释电红外传感器阵列的运动检测方法及运动检测系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及运动检测【技术领域】，具体而言，涉及一种热释电红外传感器阵列的运 动检测方法和一种热释电红外传感器阵列的运动检测系统。

【背景技术】
[0002] -般来说，人体运动检测就是通过运用各种传感器及其组合来对人的运动进行捕 捉，以通过传感器的数据分析和经验知识来识别人体的各种运动和姿态。运动检测技术已 经被广泛应用在体育运动分析、智能监控、人机交互、虚拟现实等多个【技术领域】中，具有广 阔的应用前景和潜在的经济价值。人体运动检测的最终目标是让设备更加智能地检测、识 别和理解各种人体运动的形态信息。
[0003] 目前，通过热释电红外技术对人体定位得到了越来越多的认可，但由于这一技 术还处于研究阶段，在现实生活中很难看到其应用。热释电红外传感器（pyroelectric infrared，简称PIR)是一种基于热释电效应原理的被动式红外探测器，它能够检测出探测 区域内的移动红外辐射源，实现运动人体的检测。由于其低成本、低功耗及环境适应性强等 特点，被广泛应用于安防系统、照明控制及摄像机的辅助监控中。PIR传感器可以将探测到 的运动人体的红外辐射转换连续电压信号输出，在该模拟信号中包含有与人体运动形态有 关的特征信息，利用统计学方法或特征提取算法可以从中获取与人体某些特定动作（如行 走、跑步、跳跃等）相对应的特征参量，从而设计实现一种基于热释电信息的人体动作识别 系统。现有技术公开了一种人体运动形态的红外测量装置及方法，具体是借助单个PIR传 感器，通过研究人的运动，发现不同的运动会产生不同的热释电信号，进一步分析这几种信 号，以对人相应的几种动作进行检测识别。但是该专利文件中不能具体定位人的位置以及 运动方向、位移等，同时运动模式的检测也较为简单，只能检测到原地踏步与跳跃两种动作 的热释电信号，导致通过PIR传感器来检测人体的运动时受到较大的限制。
[0004] 因此，如何能够检测到待检测对象的多种运动模式，同时能够提高对待检测对象 的运动检测的准确性成为目前亟待解决的技术问题。


【发明内容】

[0005] 本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0006] 为此，本发明的目的在于提出了一种热释电红外传感器阵列的运动检测方法及运 动检测系统，能够检测到待检测对象的多种运动模式，同时能够提高对待检测对象的运动 检测的准确性。
[0007] 为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种热释电红外传感 器阵列的运动检测方法，所述热释电红外传感器阵列包括沿同一方向依次排列设置的多个 热释电红外传感器，包括：实时获取所述热释电红外传感器阵列两侧的热释电红外传感器 中能够检测到运动信号的热释电红外传感器数量的变化情况；根据所述变化情况判断待检 测对象的运动状态。
[0008] 在该技术方案中，通过根据热释电红外传感器阵列两侧的热释电红外传感器中能 够检测到运动信号的热释电红外传感器数量的变化情况来判断待检测对象的运动状态，使 得能够综合多个热释电红外传感器的检测结果对待检测对象的运动状态进行分析，相比于 现有技术中采用单个热释电红外传感器分析待检测对象的运动状态的方案，本发明能够检 测到待检测对象的多种运动模式（如平移、前后移动、旋转等），同时能够提高对待检测对 象的运动检测的准确性。
[0009] 在上述技术方案中，优选地，根据所述变化情况判断待检测对象的运行状态的步 骤具体为：若所述变化情况为所述热释电红外传感器阵列一侧的热释电红外传感器中能够 检测到运动信号的热释电红外传感器增加的数量等于所述热释电红外传感器阵列与所述 一侧相对的另一侧的热释电红外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器减少 的数量，则判定所述待检测对象相对所述热释电红外传感器阵列由所述另一侧向所述一侧 平移运动；若所述变化情况为所述热释电红外传感器阵列一侧的热释电红外传感器中能够 检测到运动信号的热释电红外传感器增加的数量等于所述热释电红外传感器阵列与所述 一侧相对的另一侧的热释电红外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器增加 的数量，则判定所述待检测对象远离所述热释电红外传感器阵列；若所述变化情况为所述 热释电红外传感器阵列一侧的热释电红外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传 感器减少的数量等于所述热释电红外传感器阵列与所述一侧相对的另一侧的热释电红外 传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器减少的数量，则判定所述待检测对象靠 近所述热释电红外传感器阵列。
[0010] 在该技术方案中，由于热释电红外传感器阵列中的每个热释电红外传感器的检测 范围（检测角度）是固定的，因此在待检测对象远离热释电红外传感器阵列时（远离的距 离在一定范围内），能够检测到运动信号的热释电红外传感器数量增多；相对地，在待检测 对象靠近热释电红外传感器阵列时，能够检测到运动信号的热释电红外传感器数量减少； 而在待检测对象相对于热释电红外传感器阵列平移时，热释电红外传感器阵列中能够检测 到运动信号的热释电红外传感器的数量是固定的，仅是热释电红外传感器阵列两端能够检 测到运动信号的热释电红外传感器数量发生了相对变化，因此可以通过上述分析确定待检 测对象的运动状态。
[0011] 根据本发明的一个实施例，在实时获取所述热释电红外传感器阵列两侧的热释电 红外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器数量的变化情况的步骤之前，还包 括：检测所述待检测对象相对于所述热释电红外传感器阵列的初始宽度；若所述热释电红 外传感器阵列中检测到运动信号的传感器数量小于或等于预定值，则判定检测到的运动信 号为误检信号，否则，执行实时获取所述热释电红外传感器阵列两侧的热释电红外传感器 中能够检测到运动信号的热释电红外传感器数量的变化情况的步骤，其中，所述预定值小 于所述初始宽度。
[0012] 在该技术方案中，由于热释电红外传感器的灵敏度较高，因此可能会受到环境影 响而产生误检信号，而误检信号通常较小（小于待检测对象相对于热释电红外传感器阵列 的宽度）。因此，可以在热释电红外传感器阵列中检测到运动信号的热释电红外传感器数量 较少时，判定该运动信号为误检信号，进而提高整个检测系统的检测结果的准确性。
[0013] 在上述技术方案中，优选地，检测所述待检测对象相对于所述热释电红外传感器 阵列的初始宽度的步骤具体为：在所述待检测对象相对所述热释电红外传感器阵列向所述 热释电红外传感器的一侧运动时，获取所述热释电红外传感器阵列中能够检测到运动信号 的热释电传感器的第一数量；在所述待检测对象相对所述热释电红外传感器阵列向所述热 释电红外传感器的另一侧运动时，获取所述热释电红外传感器阵列中能够检测到运动信号 的热释电传感器的第二数量；根据所述第一数量和所述第二数量计算所述待检测对象相对 于所述热释电红外传感器阵列的宽度。
[0014] 具体地，计算待检测对象相对于热释电红外传感器阵列的宽度可以通过求第一数 量和第二数量的平均值。
[0015] 在上述技术方案中，优选地，根据所述变化情况判断待检测对象的运行状态的步 骤具体为：若所述变化情况为所述热释电红外传感器阵列任一侧的热释电红外传感器中能 够检测到运动信号的热释电红外传感器减少的数量满足所述检测对象相对于所述热释电 红外传感器阵列旋转的判断标准，则判定所述检测对象相对于所述热释电红外传感器阵列 发生旋转运动；所述判断标准包括：- F2 + 1) / 2^其中，Wi代表所述初始宽度，W2代表 实时检测到的所述待检测对象相对于所述热释电红外传感器阵列的宽度。
[0016] 根据本发明的一个实施例，所述热释电红外传感器阵列上还设置有检测所述热释 电红外传感器阵列旋转角度的陀螺仪，则在根据所述变化情况判断所述待检测对象的运动 状态之前，还包括：在所述热释电红外传感器阵列中检测到运动信号的热释电红外传感器 数量发生变化时，判断所述陀螺仪是否检测到运动信号；若所述陀螺仪检测到运动信号，则 判定所述待检测对象相对于所述热释电红外传感器阵列发生旋转运动。
[0017] 具体来说，在热释电红外传感器阵列中检测到运动信号的热释电红外传感器数量 发生变化时，说明热释电红外传感器阵列和待检测对象发生了相对移动，而通过在陀螺仪 检测到的运动信号时判定待检测对象相对于热释电红外传感器阵列发生了旋转变化，能够 提高对待检测对象的运动状态检测的准确性。同时，可以根据陀螺仪确定热释电红外传感 器阵列相对于待检测对象的旋转角度，进而能够提高计算待检测对象相对于热释电红外传 感器阵列的位移的准确性。
[0018] 在上述技术方案中，优选地，在确定所述待检测对象的运动状态之后还包括：根据 所述变化情况以及确定的所述待检测对象的运动状态计算所述待检测对象相对于所述热 释电红外传感器阵列的位移。
[0019] 具体地，在确定待检测对象的运动状态后，可以结合热释电红外传感器阵列两侧 能够检测到运动信号的热释电红外传感器数量的变化情况，以及相应的几何运算对待检测 对象相对于热释电红外传感器阵列的位移进行计算，进而能够精确确定待检测对象相对热 释电红外传感器阵列的位置。
[0020] 在上述技术方案中，优选地，在判定所述待检测对象相对于所述热释电红外传感 器阵列发生旋转运动时，通过以下公式计算所述热释电红外传感器阵列中任一热释电红外 传感器相对于所述待检测对象的位移：
[0021]

【权利要求】
1. 一种热释电红外传感器阵列的运动检测方法，所述热释电红外传感器阵列包括沿同 一方向依次排列设置的多个热释电红外传感器，其特征在于，包括：实时获取所述热释电红外传感器阵列两侧的热释电红外传感器中能够检测到运动信 号的热释电红外传感器数量的变化情况；根据所述变化情况判断待检测对象的运动状态。
2. 根据权利要求1所述的热释电红外传感器阵列的运动检测方法，其特征在于，根据 所述变化情况判断待检测对象的运动状态的步骤具体为： 若所述变化情况为所述热释电红外传感器阵列一侧的热释电红外传感器中能够检测 到运动信号的热释电红外传感器增加的数量等于所述热释电红外传感器阵列与所述一侧 相对的另一侧的热释电红外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器减少的数 量，则判定所述待检测对象相对所述热释电红外传感器阵列由所述另一侧向所述一侧平移 运动；若所述变化情况为所述热释电红外传感器阵列一侧的热释电红外传感器中能够检测 到运动信号的热释电红外传感器增加的数量等于所述热释电红外传感器阵列的与所述一 侧相对的另一侧的热释电红外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器增加的 数量，则判定所述待检测对象远离所述热释电红外传感器阵列；若所述变化情况为所述热释电红外传感器阵列一侧的热释电红外传感器中能够检测 到运动信号的热释电红外传感器减少的数量等于所述热释电红外传感器阵列的与所述一 侧相对的另一侧的热释电红外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器减少的 数量，则判定所述待检测对象靠近所述热释电红外传感器阵列。
3. 根据权利要求1所述的热释电红外传感器阵列的运动检测方法，其特征在于，在实 时获取所述热释电红外传感器阵列两侧的热释电红外传感器中能够检测到运动信号的热 释电红外传感器数量的变化情况的步骤之前，还包括： 检测所述待检测对象相对于所述热释电红外传感器阵列的初始宽度；若所述热释电红外传感器阵列中检测到运动信号的传感器数量小于或等于预定值，则 判定检测到的运动信号为误检信号，否则，执行实时获取所述热释电红外传感器阵列两侧 的热释电红外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器数量的变化情况的步骤， 其中，所述预定值小于所述初始宽度。
4. 根据权利要求3所述的热释电红外传感器阵列的运动检测方法，其特征在于，检测 所述待检测对象相对于所述热释电红外传感器阵列的初始宽度的步骤具体为： 在所述待检测对象相对所述热释电红外传感器阵列向所述热释电红外传感器的一侧 运动时，获取所述热释电红外传感器阵列中能够检测到运动信号的热释电传感器的第一数 量；在所述待检测对象相对所述热释电红外传感器阵列向所述热释电红外传感器的另一 侧运动时，获取所述热释电红外传感器阵列中能够检测到运动信号的热释电传感器的第二数量；根据所述第一数量和所述第二数量计算所述待检测对象相对于所述热释电红外传感 器阵列的宽度。
5. 根据权利要求3所述的热释电红外传感器阵列的运动检测方法，其特征在于，根据 所述变化情况判断待检测对象的运行状态的步骤具体为：若所述变化情况为所述热释电红外传感器阵列任一侧的热释电红外传感器中能够检 测到运动信号的热释电红外传感器减少的数量满足所述检测对象相对于所述热释电红外 传感器阵列旋转的判断标准，则判定所述检测对象相对于所述热释电红外传感器阵列发生 旋转运动；所述判断标准包括：- IT2 + 1) / 2^,其中，Wi代表所述初始宽度，W2代表实时检测到的所述待检测对象相对于所述热释电红外传感器阵列的宽度。
6. 根据权利要求2所述的热释电红外传感器阵列的运动检测方法，其特征在于，所述 热释电红外传感器阵列上还设置有检测所述热释电红外传感器阵列旋转角度的陀螺仪，则 在根据所述变化情况判断所述待检测对象的运动状态之前，还包括： 在所述热释电红外传感器阵列中检测到运动信号的热释电红外传感器数量发生变化 时，判断所述陀螺仪是否检测到运动信号；若所述陀螺仪检测到运动信号，则判定所述待检测对象相对于所述热释电红外传感器 阵列发生旋转运动。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的热释电红外传感器阵列的运动检测方法，其特 征在于，在确定所述待检测对象的运动状态之后还包括： 根据所述变化情况以及确定的所述待检测对象的运动状态计算所述待检测对象相对 于所述热释电红外传感器阵列的位移。
8. 根据权利要求6所述的热释电红外传感器阵列的运动检测方法，其特征在于，在判 定所述待检测对象相对于所述热释电红外传感器阵列发生旋转运动时，通过以下公式计算 所述热释电红外传感器阵列中任一热释电红外传感器相对于所述待检测对象的位移：
其中，在所述热释电红外传感器阵列相对于所述待检测对象未发生旋转运动时，正对 于所述待检测对象的热释电红外传感器为第〇个热释电红外传感器，则N代表所述热释电 红外传感器阵列上与所述第〇个热释电红外传感器之间的热释电红外传感器数量为N-1个 的热释电红外传感器，β代表所述陀螺仪检测到的旋转角度，α代表每个所述热释电红外 传感器的检测角度，sensorLen代表每个所述热释电红外传感器的长度，headWidth代表所 述待检测对象的宽度，dis代表所述待检测对象的中心与所述第0个热释电红外传感器之 间的距离。
9. 一种热释电红外传感器阵列的运动检测系统，所述热释电红外传感器阵列包括沿同 一方向依次排列设置的多个热释电红外传感器，其特征在于，包括： 获取单元，用于实时获取所述热释电红外传感器阵列两侧的热释电红外传感器中能够 检测到运动信号的热释电红外传感器数量的变化情况；判断单元，用于根据所述变化情况判断待检测对象的运动状态。
10. 根据权利要求9所述的热释电红外传感器阵列的运动检测系统，其特征在于，所述 判断单元包括： 第一判断子单元，用于在所述变化情况为所述热释电红外传感器阵列一侧的热释电红 外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器增加的数量等于所述热释电红外传 感器阵列的与所述一侧相对的另一侧的热释电红外传感器中能够检测到运动信号的热释 电红外传感器减少的数量时，判定所述待检测对象相对所述热释电红外传感器阵列由所述 另一侧向所述一侧平移运动；第二判断子单元，用于在所述变化情况为所述热释电红外传感器阵列一侧的热释电红 外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器增加的数量等于所述热释电红外传 感器阵列的与所述一侧相对的另一侧的热释电红外传感器中能够检测到运动信号的热释 电红外传感器增加的数量时，判定所述待检测对象远离所述热释电红外传感器阵列；第三判断子单元，用于在所述变化情况为所述热释电红外传感器阵列一侧的热释电红 外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器减少的数量等于所述热释电红外传 感器阵列的与所述一侧相对的另一侧的热释电红外传感器中能够检测到运动信号的热释 电红外传感器减少的数量时，判定所述待检测对象靠近所述热释电红外传感器阵列。
11. 根据权利要求9所述的热释电红外传感器阵列的运动检测系统，其特征在于，还包 括： 检测单元，用于检测所述待检测对象相对于所述热释电红外传感器阵列的初始宽度；所述判断单元还包括第四判断子单元，用于判断所述热释电红外传感器阵列中检测到 运动信号的传感器数量是否小于或等于预定值，若是，则判定检测到的运动信号为误检信 号；所述获取单元用于，在所述第四判断子单元判定所述热释电红外传感器阵列中检测到 运动信号的传感器数量大于所述预定值时，实时获取所述热释电红外传感器阵列两侧的热 释电红外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器数量的变化情况；其中，所述预定值小于所述初始宽度。
12. 根据权利要求11所述的热释电红外传感器阵列的运动检测系统，其特征在于，所 述检测单元包括： 统计单元，用于在所述待检测对象相对所述热释电红外传感器阵列向所述热释电红外 传感器的一侧运动时，统计所述热释电红外传感器阵列中能够检测到运动信号的热释电传 感器的第一数量，以及在所述待检测对象相对所述热释电红外传感器阵列向所述热释电红外传感器的另一 侧运动时，统计所述热释电红外传感器阵列中能够检测到运动信号的热释电传感器的第二数量；计算单元，用于根据所述第一数量和所述第二数量计算所述待检测对象相对于所述热 释电红外传感器阵列的宽度。
13. 根据权利要求11所述的热释电红外传感器阵列的运动检测系统，其特征在于，所 述判断单元还包括： 第五判断子单元，用于在所述变化情况为所述热释电红外传感器阵列任一侧的热释电 红外传感器中能够检测到运动信号的热释电红外传感器减少的数量满足所述检测对象相 对于所述热释电红外传感器阵列旋转的判断标准时，判定所述检测对象相对于所述热释电 红外传感器阵列发生旋转运动；所述判断标准包括：% + 1) / 21,其中，Wi代表所述初始宽度，W2代表实时检测到的所述待检测对象相对于所述热释电红外传感器阵列的宽度。
14. 根据权利要求10所述的热释电红外传感器阵列的运动检测系统，其特征在于，还 包括：设置于在所述热释电红外传感器阵列上的陀螺仪，所述陀螺仪用于检测所述热释电 红外传感器阵列旋转角度，所述判断单元还包括： 第六判断子单元，用于在所述热释电红外传感器阵列中检测到运动信号的热释电红外 传感器数量发生变化时，判断所述陀螺仪是否检测到运动信号，以及在所述陀螺仪检测到运动信号时，判定所述待检测对象相对于所述热释电红外传感器 阵列发生旋转运动。
15. 根据权利要求9至14中任一项所述的热释电红外传感器阵列的运动检测系统，其 特征在于，还包括： 处理单元，用于在所述判断单元确定所述待检测对象的运动状态之后，根据所述变化 情况以及确定的所述待检测对象的运动状态计算所述待检测对象相对于所述热释电红外 传感器阵列的位移。
16. 根据权利要求14所述的热释电红外传感器阵列的运动检测系统，其特征在于，还 包括： 处理单元，用于在所述第六判断子单元判定所述待检测对象相对于所述热释电红外传 感器阵列发生旋转运动时，通过以下公式计算所述热释电红外传感器阵列中任一热释电红 外传感器相对于所述待检测对象的位移：
其中，在所述热释电红外传感器阵列相对于所述待检测对象未发生旋转运动时，正对 于所述待检测对象的热释电红外传感器为第〇个热释电红外传感器，则N代表所述热释电 红外传感器阵列上与所述第〇个热释电红外传感器之间的热释电红外传感器数量为N-1个 的热释电红外传感器，β代表所述陀螺仪检测到的旋转角度，α代表每个所述热释电红外 传感器的检测角度，sensorLen代表每个所述热释电红外传感器的长度，headWidth代表所 述待检测对象的宽度，dis代表所述待检测对象的中心与所述第0个热释电红外传感器之 间的距离。
【文档编号】A61B5/11GK104095639SQ201410380483
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】闫桂新 申请人:深圳超多维光电子有限公司