基于微阵列镜头的老年人健康监测与分析系统研发

20230109

卫生和社会工作

1. 基于微阵列镜头的老年人非接触式生理参数监测装置研发：该装置由双红外和双光学镜头组成阵列式结构，通过微阵列镜头获取多波段、多通道图像，采用深度学习相关算法，结合大数据建模，选择了人脸部位为感兴趣区域，在不妨碍老年人正常生活的前提下实现了非接触式地采集老年人的生理参数（心率、体温、血压）信息。双红外双光学的阵列式结构，可以有效消除环境光照强度变化对检测结果的影响，提高了监测装置的精度和环境适应性。在深度学习网络模型层面，我们在统一框架下深入理解多层次参数模型结构，包括训练数据集的稀疏问题、流形结构以及局部不变性等问题，解决了深度学习算法样本少时预测效果不佳的问题，有效地提升了算法的效率和鲁棒性。
2. 基于微阵列镜头的老年人心理状态评测系统研发：利用人工智能技术，采用深度学习的方法，建立样本模型，通过对老年人面部微表情（开心、平和、兴奋、愤怒、沮丧等）的采集，分析老年人的心理状态，并对老年人认知功能状态进行评估。通过对老年人情绪的识别，结合生理参数的监测结果，能够更加准确的评估出老年人的身体健康状况。
3. 将生理参数监测装置和老年人心理状态评测系统向智慧养老服务行业推广：我们将课题组研发的老年人生理参数和心理状态评测装置与系统推广应用到北京市西城西里社区、西城丰汇园社区等5 家养老驿站进行了系统测试和使用，并根据反馈结果优化系统参数。该系统在养老驿站的评测结果基本符合老年人真实情况，输出时间快，具备进一步应用开发的基础。根据监测结果可以对老年人的健康状况进行预测并提供合理的康复治疗建议。后续继续与养老驿站合作，不断优化系统参数，进一步提升装置的实用性，形成科技落地产业，优化科技实际应用，投放市场，为更多的老年人服务。

中国老龄化问题日益严峻，21 世纪的中国将是一个不可逆转的老龄社会。关心老人、切实解决老人的实际困难，已成为老人、儿女迫切的需求，也成为一个广为关注的重大社会问题。因此，面向居家老人、社区及养老机构研发的老年人生理信息采集装置及信息平台，并在此基础上提供实时、快捷、高效、低成本的，物联化、互联化、智能化的系统，是服务于未来社会的重要方向。本课题针对当今社会迫切增长的养老需求，通过安装在家中的阵列相机采集图像，依托图像处理与模式识别技术、深度学习算法，计算得到老年人的心率、血氧等生理参数，得出老年人的健康状态及存在健康问题的可能性，对不同的老年人个体建立特有的健康档案，并为其提供具体的、有针对性的就医指导。同时，通过采集老年人的面部信息，后台结合专家系统大数据和人工智能分析，判断老年人兴奋、悲伤、孤独等内心情绪，以及出现老年痴呆的几率，提供合理的生活建议，同时形成一套全新的老年人呵护体制，改变当前老年人稍有不适即入院治疗、造成社会资源极大浪费的情况，而是根据长时间、一对一的数据累积和长期的变化趋势，形成每个个体独一无二的个人记录，实现家庭-社区-医院的分级服务体制，满足精准养老服务的需求。本课题将与北科养老等等单位合作，将理论研究成果应用于养老服务，打造产学研的重要科研阵地，为智慧养老行业探索新的服务模式。老年人生理参数监测和心理评测系统每套售价定为 2400 元。

仅限国内转让

基于微阵列镜头的老年人健康监测与分析系统研发

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

针对目前智慧养老服务方面非接触式健康监测设备空白的问题，本课题组将开发出基于微阵列镜头的便携式老年人健康监测装置与分析系统，将实现在不影响老年人正常生活的前提下，通过两组红外镜头和光学镜头，非接触地监测到老年人的生理参数（心率、体温等），基于深度学习框架对获取到的视频进行分析，评测出老年人的心理状态（孤独、兴奋、沮丧、平和等），并将这些生理参数和心理状态实时地发送给老年人的监护人或者机构（家人、社区、医院），根据监测结果科学地指导老年人进行合理的锻炼、饮食和就医治疗，满足精准养老服务的需求。课题组已研发出 6 套基于微阵列镜头的老年人生理心理参数监测设备样机，具备室内老年人生理参数（心率、体温、血压）采集和心理状态（开心、兴奋、沮丧、愤怒等）评测功能。设备具有 2 个光学镜头，2 个红外镜头，光学镜头的成像角度为 130 度，成像距离 12 米，红外镜头的成像角度为 120 度，成像感应距离为 6 米。生理参数采集和心理状态评测结果输出时间 0.8 秒，老年人生理参数的测定准确率达到 85%，变化趋势正确率达到 98%。已申请发明专利 3 项，已开发具备生理参数和心理状态评测的核心算法的软件，并申请软件著作权 3 项。