一种基于人体工学的磁疗床垫自适应支撑方法及系统与流程

本发明涉及磁疗理疗装置，尤其涉及一种基于人体工学的磁疗床垫自适应支撑方法及系统。

背景技术：

1、人体脊柱在仰卧时呈现非均匀的生理曲线，肩背、腰、臀各段对磁疗支撑力需求差异显著。基于人体工学的磁疗床垫自适应支撑技术，能够根据用户个体脊柱形态动态调整各段位磁撑强度，使床垫主动适配人体而非被动承托。该技术可有效缓解腰背压力分布不均问题，改善睡眠舒适度，并辅助脊柱相关疾病的预防与康复，是智能床垫向个性化、精准化发展的重要方向。

2、传统磁疗床垫常采用均匀或分区固定的支撑方式，无法针对用户脊柱实际曲度与段位需求进行差异化调节。易出现支撑力度过强造成压迫不适，或过弱起不到有效承托作用。此外，传统方式缺乏对用户历史使用习惯与脊柱形态变化的动态响应能力，每次调节需人工干预或依赖固定档位，导致适配效率低、使用体验差，难以满足不同体型与脊柱状态用户的个性化需求。因此，如何提高磁疗床垫对用户脊柱形态变化及使用习惯的分段差异化调节能力成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于人体工学的磁疗床垫自适应支撑方法、计算机可读存储介质，其主要目的在于提高磁疗床垫对用户脊柱形态变化及使用习惯的分段差异化调节能力。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种基于人体工学的磁疗床垫自适应支撑方法，包括：

3、接收自适应支撑指令，基于所述自适应支撑指令确认出磁疗床垫及自适应控制系统，其中，磁疗床垫包括：磁疗单元组及压力传感阵列，且压力传感阵列包含m乘n个压力传感器，自适应控制系统包括：形态采集单元及磁疗调控单元，其中，磁疗单元组包括多个磁疗单元；

4、确认出目标用户，利用形态采集单元及压力传感阵列获取目标用户的基准脊柱曲线及仰卧脊柱曲线，并在仰卧脊柱曲线中识别出背部最凸点、腰部最凹点及臀峰点；

5、基于基准脊柱曲线、仰卧脊柱曲线、背部最凸点、腰部最凹点及臀峰点获取形态参数组，并基于所述形态参数组获取目标用户对应的优先段位序列；

6、根据背部最凸点、腰部最凹点及臀峰点，将磁疗单元组中多个磁疗单元划分为背部单元组、腰部单元组及臀部单元组，利用形态参数组在预构建的适配数据库中检索出分段磁撑强度组；

7、利用分段磁撑强度组设定背部单元组、腰部单元组及臀部单元组，得到已设定背部单元组、已设定腰部单元组及已设定臀部单元组；

8、利用优先段位序列对已设定背部单元组、已设定腰部单元组及已设定臀部单元组进行差异化支撑调节，得到目标背部单元组、目标腰部单元组及目标臀部单元组，利用磁疗调控单元启动目标背部单元组、目标腰部单元组及目标臀部单元组并对目标用户进行分段磁疗支撑，实现磁疗床垫的自适应支撑。

9、可选地，所述利用形态采集单元及压力传感阵列获取目标用户的基准脊柱曲线及仰卧脊柱曲线，包括：

10、当形态采集单元接收到预设的基准就位信号后，利用形态采集单元调用压力传感阵列采集基准压力分布矩阵，其中，基准压力分布矩阵中包含m乘n个基准压力值，且每个基准压力值对应的位置坐标不同；

11、在基准压力分布矩阵中逐行扫描，得到m个基准脊柱点，其中，所述位置坐标以基准脊柱点所在行的行序号为横坐标、以基准压力值为纵坐标；

12、按照m个基准脊柱点所在行的行序号从小到大的顺序，依次连接m个基准脊柱点，得到基准脊柱曲线；

13、当形态采集单元接收到预设的仰卧就位信号后，根据压力传感阵列获取仰卧脊柱曲线，其中，仰卧脊柱曲线包含m个仰卧脊柱点。

14、可选地，所述并在仰卧脊柱曲线中识别出背部最凸点、腰部最凹点及臀峰点，包括：

15、在仰卧脊柱曲线上确认出m-1个仰卧脊柱点组，其中，每个仰卧脊柱点组均包含前仰卧脊柱点及后仰卧脊柱点，后仰卧脊柱点对应的行序号相邻且滞后于前仰卧脊柱点对应的行序号；

16、分别计算m-1个仰卧脊柱点组中每个仰卧脊柱点组中前仰卧脊柱点与后仰卧脊柱点的斜率，得到m-1斜率，其中，斜率与仰卧脊柱点组一一对应；

17、按照m-1个仰卧脊柱点组对应的后仰卧脊柱点在仰卧脊柱曲线上的顺序对m-1斜率进行排序，得到斜率序列；

18、在斜率序列中依次提取参考斜率，根据所述参考斜率，在斜率序列中检索出比较斜率，其中，比较斜率在斜率序列中的位序相邻且滞后于参考斜率在斜率序列中的位序；

19、计算参考斜率与比较斜率的乘积，若所述乘积小于0，则将比较斜率对应的仰卧脊柱点组中的后仰卧脊柱点标识为候选变号点，汇总所述候选变号点，得到候选变号点集；

20、按照候选变号点所对应横坐标由小到大的顺序对候选变号点集中的候选变号点排序，得到候选变号点序列；

21、在候选变号点序列中提取纵坐标最小的候选变号点作为腰部最凹点；

22、在候选变号点序列中位序领先于腰部最凹点的候选变号点中提取纵坐标最大的候选变号点作为背部最凸点；

23、在候选变号点序列中位序滞后于腰部最凹点的候选变号点中提取纵坐标最大的候选变号点作为臀峰点。

24、可选地，所述基于基准脊柱曲线、仰卧脊柱曲线、背部最凸点、腰部最凹点及臀峰点获取形态参数组，包括：

25、以背部最凸点的横坐标、腰部最凹点的横坐标及臀峰点的横坐标为分界，将基准脊柱曲线及仰卧脊柱曲线分别划分为基准段位组以及仰卧段位组，其中，基准段位组包括：基准肩背段、基准腰段及基准臀段，仰卧段位组包括：仰卧肩背段、仰卧腰段及仰卧臀段；

26、利用预设的分段间距，分别从基准肩背段及仰卧肩背段中检索出a个基准肩背坐标点及a个仰卧肩背坐标点，其中，基准肩背坐标点与仰卧肩背坐标点一一对应，且基准肩背坐标点与仰卧肩背坐标点的横坐标相同；

27、根据a个基准肩背坐标点及a个仰卧肩背坐标点计算肩背段吻合度，计算公式如下所示：

28、

29、其中，表示所述肩背段吻合度，表示共有个基准肩背坐标点，表示第个基准肩背坐标点的纵坐标，表示第个仰卧肩背坐标点的纵坐标，()表示取最小值，()表示取最大值，表示基准标识符；

30、根据所述分段间距、基准腰段、基准臀段、仰卧腰段及仰卧臀段计算腰段吻合度及臀段吻合度；

31、汇总肩背段吻合度、腰段吻合度及臀段吻合度，得到形态参数组。

32、可选地，所述并基于所述形态参数组获取目标用户对应的优先段位序列，包括：

33、获取历史调节记录，其中，历史调节记录包括多个历史调节段，其中，历史调节段为历史肩背段、历史腰段或历史臀段，且每个历史调节段均标识有有效维持时长；

34、分别统计多个历史调节段中历史肩背段、历史腰段及历史臀段的出现次数，得到历史肩背次数、历史腰段次数及历史臀段次数；

35、分别统计多个历史调节段中历史肩背段对应的历史有效维持时长，其中，历史有效维持时长为多个历史调节段中所有历史肩背段对应的有效维持时长之和；

36、计算历史有效维持时长与历史肩背次数的比值，得到历史肩背有效时长；

37、根据历史调节记录、历史腰段次数及历史臀段次数计算出历史腰段有效时长及历史臀段有效时长；

38、根据形态参数组、历史肩背有效时长、历史腰段有效时长及历史臀段有效时长计算综合肩背占比，计算公式如下所示：

39、

40、其中，表示所述综合肩背占比，、及分别表示肩背段吻合度、腰段吻合度及臀段吻合度，表示所述历史肩背有效时长，表示所述历史腰段有效时长，表示所述历史臀段有效时长；

41、根据形态参数组、历史腰段有效时长及历史臀段有效时长计算综合腰段占比及综合臀段占比；

42、确认出目标用户的工学段位，其中，工学段位包括：肩背段、腰段及臀段，按照综合肩背占比、综合腰段占比及综合臀段占比由大到小的顺序对肩背段、腰段及臀段进行排序，得到优先段位序列。

43、可选地，所述根据背部最凸点、腰部最凹点及臀峰点，将磁疗单元组中多个磁疗单元划分为背部单元组、腰部单元组及臀部单元组，包括：

44、对磁疗单元组内每个磁疗单元均执行如下操作：

45、在预构建的坐标系中，获取所述磁疗单元的磁疗中心点坐标，以及背部最凸点、腰部最凹点及臀峰点的背部点坐标、腰部点坐标及臀峰点坐标；

46、分别计算所述磁疗中心点坐标与背部点坐标、腰部点坐标及臀峰点坐标的欧式距离，得到背部距离、腰部距离及臀部距离；

47、比较背部距离、腰部距离及臀部距离的大小；

48、若背部距离最小，将所述磁疗单元确认为背部单元，若腰部距离最小，将所述磁疗单元确认为腰部单元，若臀部距离最小，将所述磁疗单元确认为臀部单元；

49、否则，从优先段位序列中提取出位序为1的工学段位，得到提取段位，若提取段位为肩背段，则将所述磁疗单元确认为背部单元，若提取段位为腰段，则将所述磁疗单元确认为腰部单元，否则，将所述磁疗单元确认为臀部单元；

50、分别汇总背部单元、腰部单元及臀部单元，得到背部单元组、腰部单元组及臀部单元组。

51、可选地，所述利用形态参数组在预构建的适配数据库中检索出分段磁撑强度组，包括：

52、从所述适配数据库中确认出c个适配节点，其中，所述适配节点包括：历史形态参数组及历史分段磁撑强度组，其中，历史形态参数组包括：历史肩背段吻合度、历史腰段吻合度及历史臀段吻合度，且历史分段磁撑强度组包括：历史肩背段磁撑强度、历史腰段磁撑强度及历史臀段磁撑强度；

53、分别计算形态参数组与c个历史形态参数组中每个历史形态参数组的相似度，得到c个形态相似度，其中，形态相似度与历史形态参数组一一对应；

54、以c个形态相似度中最大的形态相似度对应的历史形态参数组为目标形态参数组，以目标形态参数组对应的历史分段磁撑强度组为分段磁撑强度组。

55、可选地，所述利用分段磁撑强度组设定背部单元组、腰部单元组及臀部单元组，得到已设定背部单元组、已设定腰部单元组及已设定臀部单元组，包括：

56、从分段磁撑强度组中提取出历史肩背段磁撑强度，利用所述历史肩背段磁撑强度设置背部单元组中每个背部单元的磁撑强度，得到已设定背部单元组，其中，已设定背部单元组内包括多个已设定背部单元；

57、从分段磁撑强度组中提取出历史腰段磁撑强度及历史臀段磁撑强度，根据历史腰段磁撑强度及历史臀段磁撑强度分别设定腰部单元组及臀部单元组，得到已设定腰部单元组及已设定臀部单元组。

58、可选地，所述利用优先段位序列对已设定背部单元组、已设定腰部单元组及已设定臀部单元组进行差异化支撑调节，得到目标背部单元组、目标腰部单元组及目标臀部单元组，包括：

59、获取支撑系数序列，其中，支撑系数序列中包含3个支撑系数；

60、从优先段位序列中确认出肩背段的位序，得到肩背位序，利用所述肩背位序，在支撑系数序列中检索出肩背段对应的支撑系数，得到肩背系数，其中，肩背段对应的支撑系数在支撑系数序列中的位序为所述肩背位序；

61、根据优先段位序列，在所述支撑系数序列中检索出腰段系数及臀段系数；

62、对已设定背部单元组中每个已设定背部单元均执行如下操作：

63、提取所述已设定背部单元的历史肩背段磁撑强度，以所述历史肩背段磁撑强度与肩背系数的乘积作为目标肩背磁撑强度，利用所述目标肩背磁撑强度重新设置所述已设定背部单元，得到目标背部单元，汇总所述目标背部单元，得到目标背部单元组；

64、对已设定腰部单元组及已设定臀部单元组分别利用腰段系数及臀段系数进行支撑调节，得到目标腰部单元组及目标臀部单元组。

65、为实现上述目的，本发明还提供一种基于人体工学的磁疗床垫自适应支撑系统，包括：

66、用户形态建模模块，用于接收自适应支撑指令，基于所述自适应支撑指令确认出磁疗床垫及自适应控制系统，其中，磁疗床垫包括：磁疗单元组及压力传感阵列，且压力传感阵列包含m乘n个压力传感器，自适应控制系统包括：形态采集单元及磁疗调控单元，其中，磁疗单元组包括多个磁疗单元；

67、确认出目标用户，利用形态采集单元及压力传感阵列获取目标用户的基准脊柱曲线及仰卧脊柱曲线，并在仰卧脊柱曲线中识别出背部最凸点、腰部最凹点及臀峰点；

68、形态参数构建模块，用于基于基准脊柱曲线、仰卧脊柱曲线、背部最凸点、腰部最凹点及臀峰点获取形态参数组，并基于所述形态参数组获取目标用户对应的优先段位序列；

69、磁疗单元设定模块，用于根据背部最凸点、腰部最凹点及臀峰点，将磁疗单元组中多个磁疗单元划分为背部单元组、腰部单元组及臀部单元组，利用形态参数组在预构建的适配数据库中检索出分段磁撑强度组；

70、利用分段磁撑强度组设定背部单元组、腰部单元组及臀部单元组，得到已设定背部单元组、已设定腰部单元组及已设定臀部单元组；

71、磁疗支撑执行模块，用于利用优先段位序列对已设定背部单元组、已设定腰部单元组及已设定臀部单元组进行差异化支撑调节，得到目标背部单元组、目标腰部单元组及目标臀部单元组，利用磁疗调控单元启动目标背部单元组、目标腰部单元组及目标臀部单元组并对目标用户进行分段磁疗支撑，实现磁疗床垫的自适应支撑。

72、为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：

73、存储器，存储至少一个指令；

74、处理器，执行所述存储器中存储的指令以实现上述所述的基于人体工学的磁疗床垫自适应支撑方法。

75、为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的基于人体工学的磁疗床垫自适应支撑方法。

76、本发明为解决背景技术所述问题，本发明接收自适应支撑指令，基于所述自适应支撑指令确认出磁疗床垫及自适应控制系统，其中，磁疗床垫包括：磁疗单元组及压力传感阵列，且压力传感阵列包含m乘n个压力传感器，自适应控制系统包括：形态采集单元及磁疗调控单元，其中，磁疗单元组包括多个磁疗单元，确认出目标用户，利用形态采集单元及压力传感阵列获取目标用户的基准脊柱曲线及仰卧脊柱曲线，并在仰卧脊柱曲线中识别出背部最凸点、腰部最凹点及臀峰点，可见本发明分别采集目标用户自然伸直和日常仰卧两种姿态的压力数据，绘制对应的脊柱曲线，通过计算曲线斜率筛选形态拐点，确定背凸、腰凹、臀峰三个关键点位，根据目标用户形态数据判断脊柱形变，为床垫分区支撑、自适应磁疗提供数据支撑，基于基准脊柱曲线、仰卧脊柱曲线、背部最凸点、腰部最凹点及臀峰点获取形态参数组，并基于所述形态参数组获取目标用户对应的优先段位序列，可见本发明通过脊柱曲线与目标用户工学段位的特征点提取三段吻合度，结合用户历史调节次数及有效维持时长，动态生成优先段位序列，结合目标用户的当前脊柱形态与长期使用习惯，精准识别最需支撑的段位，实现自适应、差异化调节，根据背部最凸点、腰部最凹点及臀峰点，将磁疗单元组中多个磁疗单元划分为背部单元组、腰部单元组及臀部单元组，利用形态参数组在预构建的适配数据库中检索出分段磁撑强度组，利用分段磁撑强度组设定背部单元组、腰部单元组及臀部单元组，得到已设定背部单元组、已设定腰部单元组及已设定臀部单元组，可见本发明通过特征点划分单元组，结合形态参数检索适配数据库，可快速匹配历史最佳磁撑强度，提升磁疗床垫对不同脊柱形态的适配效率与准确性，利用优先段位序列对已设定背部单元组、已设定腰部单元组及已设定臀部单元组进行差异化支撑调节，得到目标背部单元组、目标腰部单元组及目标臀部单元组，利用磁疗调控单元启动目标背部单元组、目标腰部单元组及目标臀部单元组并对目标用户进行分段磁疗支撑，实现磁疗床垫的自适应支撑，可见本发明利用优先段位序列匹配支撑系数，对已设定单元组进行差异化调节，使得位序越靠前的段位获得越大的磁撑增强，实现分级支撑，避免统一力度造成的支撑不足或过度。因此，本发明可提高磁疗床垫对用户脊柱形态变化及使用习惯的分段差异化调节能力。