一种头部位置检测方法、装置、终端和介质与流程

1.本发明涉及智能检测领域，尤其涉及一种头部位置检测方法、装置、终端和介质。


背景技术：

2.随着智能检测技术的发展，市面上的枕头可通过头部位置检测装置对用户的头部位置进行检测，并为枕头的各功能模块提供控制依据，为用户提供舒适的体验。目前检测头部位置的方法主要包括采用柔性薄膜压电式传感器、柔性薄膜压阻式传感器和电容感应的方式。
3.使用柔性薄膜压电式传感器进行检测主要通过用户在枕头上施加的压力触发压电传感器来感知头部位置。但是这种方法存在以下缺陷：压电式传感带产生的压电信号需要通过多级放大、滤波后才能被微控制单元识别，硬件电路及算法比较复杂，且实时性较差，导致检测精度存在较大误差，使得微控制器无法为使用者提供匹配的服务，影响使用体验。
4.而柔性薄膜压阻式传感器的生产成本较高，相关产品难以普及和推广。
5.电容感应的检测方法主要通过感应片上所检测到的电容增大，从而感知头部位置。这种方式的成本相对较低，但是枕头所采用的填充材料，例如乳胶等，其介电常数会随温度变化。当用户使用枕头一段时间后，填充材料的温度上升，介电常数变化会导致检测结果的准确性；当用户离开枕头后，由于枕头填充材料的温度下降缓慢，会容易检测不到头部离开枕头的动作。


技术实现要素：

6.针对上述技术问题，本发明提供了一种头部位置检测方法、装置、终端和介质，在检测过程中修正形变和温度引起的介电常数变化，提高检测的准确性和实时性。
7.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种头部位置检测方法，包括：
8.获取每个电容感应片的感应电容和每个电容感应片的环境电容，根据所述感应电容和所述环境电容，获得与每个电容感应片对应的第一电容差值；其中，所述电容差值为感应电容和环境电容的差值；
9.根据所述每个电容感应片对应的第一电容差值，筛选出检测到头部的连续的各电容感应片之外其他的电容感应片对应的电容差值作为第二电容差值，并计算出各第二电容差值的均值；
10.根据所述均值和检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值，计算各电容感应片的修正值，并修正各所述第三电容差值；
11.当各所述修正值大于或等于预设值时，则确认头部在预设位置上。实施本技术实施例，通过电容感应片的感应电容和环境电容，获得第一电容差值，从而确定了检测到头部的电容感应片，并筛选出检测到头部的连续的各电容感应片之外其他的电容感应片对应的电容差值作为第二电容差值，并通过第二电容差值的均值进行修正，补偿了由于形变和温
度变化引起的介电常数的变化，实现算法简单，成本低，且有效地提高了检测的准确性和实时性。
12.在优选的实施例中，所述获取每个电容感应片的感应电容和每个电容感应片的环境电容，具体为：
13.在没有检测到头部，且电容感应片处于环境温度时，获取电容感应片的电容作为环境电容；
14.在检测到头部时，获取电容感应片的初始电压v0，并获取电容感应片充电后或放电后的最终电压v1以及与电容感应片连接的充电电阻r，并计算获得电容感应片的感应电容c：
[0015][0016][0017]
其中，v
t
为在电容感应片在t时刻的电压。
[0018]
作为优选方案，所述根据所述均值和检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值，计算各电容感应片的修正值，并修正各所述第三电容差值，具体为：
[0019]
根据所述均值
△cavg
和检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值
△cmax-n
，计算各电容感应片的修正值
△crmx-n
：
[0020]
△crmx-n
＝
△cmax-n
－
△cavg
；
[0021]
其中，n的取值范围为1至b之间的整数，b为检测到头部的连续的电容感应片的数量；
[0022]
并根据计算出的各修正值，修正检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值。实施本技术实施例，通过修正检测到头部的连续的各电容感应片对应的电容差值，有效降低了形变和温度变化导致的介电常数变化引起的误差，提高了检测的精度。
[0023]
作为优选方案，所述电容感应片的数量为5至10之间，长度在8至20厘米之间，宽度在1至6厘米之间，相邻的电容感应片之间的距离为2至8厘米之间。实施本技术实施例，电容感应片的大小和间隔合适，可以保证头部连续地按压在电容感应片上，提高检测的有效性，并避免接触不良。
[0024]
相应的，本发明实施例还提供了一种头部位置检测装置，包括若干电容感应片、获取模块、计算模块、修正模块和检测模块，其中，
[0025]
所述获取模块用于获取每个电容感应片的感应电容和每个电容感应片的环境电容，根据所述感应电容和所述环境电容，获得与每个电容感应片对应的第一电容差值；其中，所述第一电容差值为感应电容和环境电容的差值；
[0026]
所述计算模块用于根据所述每个电容感应片对应的第一电容差值，筛选出检测到头部的连续的各电容感应片之外其他的电容感应片对应的电容差值作为第二电容差值，并计算出各第二电容差值的均值；
[0027]
所述修正模块用于根据所述均值和检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值，计算各电容感应片的修正值，并修正各所述第三电容差值；
[0028]
所述检测模块用于当各所述修正值大于或等于预设值时，确认头部在枕头上。
[0029]
作为优选方案，所述获取模块获取每个电容感应片的感应电容和每个电容感应片的环境电容，具体为：
[0030]
在没有检测到头部，且电容感应片处于环境温度时，所述获取模块获取电容感应片的电容作为环境电容；
[0031]
在检测到头部时，所述获取模块获取电容感应片的初始电压v0，并获取电容感应片充电后或放电后的最终电压v1以及与电容感应片连接的充电电阻r，并计算获得电容感应片的感应电容c：
[0032][0033][0034]
其中，v
t
为在电容感应片在t时刻的电压。
[0035]
作为优选方案，所述修正模块根据所述均值和检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值，计算各电容感应片的修正值，并修正各所述第三电容差值，具体为：
[0036]
所述修正模块根据所述均值
△cavg
和检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值
△cmax-n
，计算各电容感应片的修正值
△crmx-n
：
[0037]
△crmx-n
＝
△cmax-n
－
△cavg
；
[0038]
其中，n的取值范围为1至b之间的整数，b为检测到头部的连续的电容感应片的数量；
[0039]
并根据计算出的各修正值，修正检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值。
[0040]
作为优选方案，所述头部位置检测装置包括5至10片电容感应片，每片电容感应片的长度在8至20厘米之间，宽度在1至6厘米之间，相邻的电容感应片之间的距离为2至8厘米之间。
[0041]
相应的，本发明还提供了一种终端，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的头部位置检测方法。
[0042]
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行所述的头部位置检测方法。
附图说明
[0043]
图1：为本发明提供的头部位置检测方法的一种实施例的流程示意图。
[0044]
图2：为本发明提供的头部位置检测方法的一种枕头的结构示意图。
[0045]
图3：为本发明提供的头部位置检测装置的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0046]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047]
实施例一：
[0048]
请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种头部位置检测方法，本实施例的所述头部位置检测方法应用于枕头中。
[0049]
枕头的结构示意图参照图2。所述枕头包括n个电容感应片1、屏蔽线2、充电电阻3、充放电管脚内阻4、放电管脚5、a/d转换器管脚6、柔性基材7以及可进行高速a/d转换的微控制器8；
[0050]
其中，电容感应片1的数量n在5至10之间，长度在8至20厘米之间，宽度在1至6厘米之间，相邻的电容感应片1之间的距离为2至8厘米之间。电容感应片1采用可导电的柔性材质制作，柔性材质包括但不限于导电布、导电布胶带、导电铜箔和柔性线路板等。每个电容感应1片通过屏蔽线2或屏蔽的柔性线路板和若干电阻与微控制器8的若干管脚相连。电容感应片1的排布和设计需要满足以下条件：当头部压在枕头上，应有a片至b片的连续的感应片检测到头部，a和b的取值均与n电容感应片1的数量n有关，可参考表1：
[0051]
表1a和b以及n的取值关系
[0052]
感应片的数量na值b值5236237248249351035
[0053]
优选地，作为本实施例的一种举例，所述枕头采用6个电容感应片1，宽度选择5厘米，长度选择18厘米，电容感应片1之间的距离为4厘米，电容感应片1用导电布胶带粘在柔性基材7上制作。每个电容感应片通过屏蔽线2和一个1m欧姆的电阻与电源正极相连接，另通过一个1.5k欧姆的电阻与微控制器8的两个管脚连接，一个用于对电容感应片进行放电，另一个连接微控制器8内部的a/d转换器6，用于测量电容感应片的电压，这样的设计，电容感应片的大小和间隔合适，可以保证有连续a＝2片到b＝3片连续的感应片检测到头部位置，如果得到的头部位置不连续，则认为该次测量结果是没有人睡到枕头上。
[0054]
所述头部位置检测方法包括步骤s1至步骤s4，其中，
[0055]
步骤s1，获取每个电容感应片的感应电容和每个电容感应片的环境电容，根据所述感应电容和所述环境电容，获得与每个电容感应片对应的第一电容差值；其中，所述第一电容差值为感应电容和环境电容的差值。
[0056]
在本实施例中，在没有检测到头部时，且电容感应片处于环境温度时，获取此时刻电容感应片的电容作为环境电容。测量的实际选择在上电启动的时候，此时没有检测到头部在枕头上，另一方面则是选择连续检测到没人睡在枕头上至少2至3小时，此时枕头的温度恢复到了环境温度，因此温度对介电常数的影响已基本消失，此时可以检测到环境电容c
e-1
至c
e-n
。
[0057]
而对于所述感应电容，先将微控制器的计数器清零，同时启动a/d转换器读取电容
感应片上的初始v0电压并启动计数，获取电容感应片充电后或放电后的最终电压v1(此时停止计数并得到计数值，并将计数值换算为时间t)以及与电容感应片连接的充电电阻r，从而可以计算出所述感应电容c：
[0058][0059][0060]
其中，v
t
为在电容感应片在t时刻的电压。本实施例中，v1优选为3.3v，r优选为1m欧姆，v
t
优选为2v。
[0061]
定时测量感应片的电容，即为c1至cn，并计算所述第一电容差值
△cn
：
[0062]
△cn
＝c
n-c
e-n
；
[0063]
其中，n的取值范围为1至n之间的正整数。
[0064]
步骤s2，根据所述每个电容感应片对应的第一电容差值，筛选出检测到头部的连续的各电容感应片之外其他的电容感应片对应的电容差值作为第二电容差值，并计算出各第二电容差值的均值。
[0065]
在本实施例中，对
△cn
进行排序，可以得到最小的n－b个第二电容差值。记为
△cmin-n
(b为能够检测到头部的连续感应片的最大数量)，同时得到b个最大差值，即b个检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值
△cmax-n
，可以求取出n－b个第二电容差值的均值
△cavg
。
[0066][0067]
步骤s3，根据所述均值和检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值，计算各电容感应片的修正值，并修正各所述第三电容差值。
[0068]
在本实施例中，根据所述均值
△cavg
和检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值
△cmax-n
，计算各电容感应片的修正值
△crmx-n
：
[0069]
△crmx-n
＝
△cmax-n
－
△cavg
；
[0070]
其中，n的取值范围为1至b之间的整数，b为检测到头部的连续的电容感应片的数量；
[0071]
根据计算出的各修正值，修正了第三电容差值，从而，通过均值
△cavg
动态并实时地补偿了形变和温度变化引起的介电常数的变化。
[0072]
步骤s4，当各所述修正值大于或等于预设值时，则确认头部在预设位置上。
[0073]
在本实施例中，当所述各修正值大于或等于预设的阈值，则认为头部压在该修正值对应的感应片上，如果小于该阈值，则认为头部没有压在该感应片上。
[0074]
实际操作中，如果得到的检测结果中，检测到头部的各感应片的位置不连续，则认为测量结果为没有人睡在枕头上，如果得到的连续的感应片数量满足a≤b，则认为该测量结果是头部压在这些连续的感应片上。
[0075]
经过连续f次测量，有g次及以上(f和g均为预设值)的结果连续相同，则可得到本轮测量结果：g次及以上连续相同的测量结果为本轮测量的最终结果；如果f次测量结果中连续相同的结果在g次以下，则本轮测量结果为“头部位置不确定”，f优选为6，g优选为4。
[0076]
相应的，参照图3，本实施例还提供了一种头部位置检测装置，包括若干电容感应
片、获取模块101、计算模块102、修正模块103和检测模块104，其中，
[0077]
所述获取模块101用于获取每个电容感应片的感应电容和每个电容感应片的环境电容，根据所述感应电容和所述环境电容，获得与每个电容感应片对应的第一电容差值；其中，所述电容差值为感应电容和环境电容的差值；
[0078]
所述计算模块102用于根据所述每个电容感应片对应的第一电容差值，筛选出检测到头部的连续的各电容感应片之外其他的电容感应片对应的电容差值作为第二电容差值，并计算出各第二电容差值的均值；
[0079]
所述修正模块103用于根据所述均值和检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值，计算各电容感应片的修正值，并修正各所述第三电容差值；
[0080]
所述检测模块104用于当各所述修正值大于或等于预设值时，确认头部在预设位置上。
[0081]
在本实施例中，所述获取模块101获取每个电容感应片的感应电容和每个电容感应片的环境电容，具体为：
[0082]
在没有检测到头部，且电容感应片处于环境温度时，所述获取模块101获取电容感应片的电容作为环境电容；
[0083]
在检测到头部时，所述获取模块101获取电容感应片的初始电压v0，并获取电容感应片充电后或放电后的最终电压v1以及与电容感应片连接的充电电阻r，并计算获得电容感应片的感应电容c：
[0084][0085][0086]
其中，v
t
为在电容感应片在t时刻的电压。
[0087]
在本实施例中，所述修正模块103根据所述均值和检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值，计算各电容感应片的修正值，并修正各所述第三电容差值，具体为：
[0088]
所述修正模块103根据所述均值
△cavg
和检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值
△cmax-n
，计算各电容感应片的修正值
△crmx-n
：
[0089]
△crmx-n
＝
△cmax-n
－
△cavg
；
[0090]
其中，n的取值范围为1至b之间的整数，b为检测到头部的连续的电容感应片的数量；
[0091]
并根据计算出的各修正值，修正检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值。
[0092]
在本实施例中，所述头部位置检测装置包括5至10片电容感应片，每片电容感应片的长度在8至20厘米之间，宽度在1至6厘米之间，相邻的电容感应片之间的距离为2至8厘米之间。
[0093]
相应的，本发明还提供了一种终端，所述终端包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的头部位置检测方法。
[0094]
所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端的各个部分。
[0095]
所述存储器可用于存储所述计算机程序，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0096]
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行所述的头部位置检测方法。
[0097]
其中，所述头部位置检测装置/终端集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
[0098]
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
[0099]
本发明实施例提供了一种头部位置检测方法、装置、终端和介质，所述方法包括：获取每个电容感应片的感应电容和环境电容，获得与每个电容感应片对应的第一电容差值；筛选出检测到头部的连续的各电容感应片之外其他的电容感应片对应的电容差值作为第二电容差值，并计算出均值；根据检测到头部的连续的各电容感应片对应的第三电容差值和均值，计算各电容感应片的修正值，并修正各所述第三电容差值；当各所述修正值大于或等于预设值时，则确认头部在预设位置上。本发明相对于现有技术，通过感应电容和环境电容获得第一电容差值，从而确定了检测到头部的电容感应片，筛选出其他电容感应片的电容差值作为第二电容差值，并通过第二电容差值的均值进行修正，补偿了由于形变和温度变化引起的介电常数的变化，实现算法简单，有效提高了检测的准确性和实时性。
[0100]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护
范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。