居家胎儿生理指标检测方法、装置和胎儿监测仪与流程

1.本技术涉及家用设备技术领域，尤其涉及一种居家胎儿生理指标检测方法、装置和胎儿监测仪。


背景技术：

2.目前对于孕妇而言，需要定期去医院进行孕检，以便了解体内胎儿的生理指标及状态。但是，医院孕检的频次有限，对于日常中胎儿缺氧等问题并不能及时发现。这时则需要有一种家用的胎儿监测仪，可以在日常生活中对胎儿的生理指标进行方便的监测，以便及时发现问题。虽然有些用户想到将医院用的监测设备移至家中，如通过多个电极接触的医用胎心仪等，由于这类设备往往需要专业的医护人员正确操作，因此对于不具有这类专业操作知识的用户并不友好。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供一种居家胎儿生理指标检测方法、装置、胎儿监测仪和可读存储介质。
4.第一方面，本技术实施例提供一种居家胎儿生理指标检测方法，包括：
5.在检测到孕妇位于预设区域的情况下，识别所述孕妇的腹部位置；
6.通过雷达向所述腹部位置发射雷达检测信号，并接收所述腹部位置返回的回波信号；
7.对所述回波信号进行信号处理，确定所述孕妇体内的胎儿位置及计算得到所述孕妇体内胎儿的生理指标。
8.在一些实施例中，所述识别所述孕妇的腹部位置，包括：
9.通过所述雷达对所述预设区域进行全扫描，以获得所述孕妇体表的空间点云数据；
10.根据所述空间点云数据利用训练好的深度神经网络，获得所述孕妇当前的位置及姿态信息；
11.根据所述孕妇当前的位置及姿态信息，确定所述孕妇的腹部位置。
12.在一些实施例中，所述通过雷达向所述腹部位置发射雷达检测信号，之前包括：
13.从所述空间点云数据中选取出所述腹部位置的第一点云数据，并计算所述第一点云数据的第一动量；
14.在所述第一动量小于预设体动幅度阈值时，则执行所述通过雷达向所述腹部位置发射雷达检测信号的步骤；
15.在所述第一动量大于等于所述预设体动幅度阈值时，则返回所述通过所述雷达对所述预设区域进行全扫描的步骤。
16.在一些实施例中，所述通过所述雷达对所述预设区域进行全扫描，以获得所述孕妇体表的空间点云数据，包括：
17.对所述预设区域进行子区域划分，得到若干个子区域；
18.利用所述雷达依次对每个所述子区域进行扫描，得到每个所述子区域返回的反射信号；
19.根据每个所述子区域的所述反射信号，获得所述孕妇体表的空间点云数据。
20.在一些实施例中，所述对所述回波信号进行信号处理，确定所述孕妇体内的胎儿位置及计算得到所述孕妇体内胎儿的生理指标，包括：
21.根据所述腹部位置返回的回波信号，获得腹部位置的第二点云数据；其中，所述第一点云数据的点云密度小于所述第二点云数据的点云密度；
22.利用所述第一点云数据和所述第二点云数据构建所述孕妇的体表模型，以确定所述孕妇体内的胎儿位置；
23.计算所述第二点云数据的第二动量，并在所述第二动量小于预设体动幅度阈值时，对所述孕妇体内的胎儿位置返回的回波信号进行信号分析，以得到所述孕妇体内胎儿的生理指标。
24.在一些实施例中，所述对所述孕妇体内的胎儿位置返回的回波信号进行信号分析，之前还包括：
25.利用所述第二动量对所述孕妇体内的胎儿位置返回的回波信号进行信号整体修正，得到修正回波信号，所述修正回波信号用于进行所述信号分析。
26.在一些实施例中，该居家胎儿生理指标检测方法还包括：
27.在所述第二动量大于等于所述预设体动幅度阈值时，则返回所述识别所述孕妇的腹部位置的步骤。
28.第二方面，本技术实施例提供一种居家胎儿生理指标检测装置，包括：
29.识别模块，用于在检测到孕妇位于预设区域的情况下，识别所述孕妇的腹部位置；
30.检测模块，用于通过雷达向所述腹部位置发射雷达检测信号，并接收所述腹部位置返回的回波信号；
31.处理模块，用于对所述回波信号进行信号处理，确定所述孕妇体内的胎儿位置及计算得到所述孕妇体内胎儿的生理指标。
32.第三方面，本技术实施例提供一种胎儿监测仪，所述胎儿监测仪包括雷达、处理器和存储器，其中，所述雷达用于发射和接收雷达信号，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以实施上述的居家胎儿生理指标检测方法。
33.第四方面，本技术实施例提供一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上执行时，实施上述的居家胎儿生理指标检测方法。
34.本技术的实施例具有如下有益效果：
35.本技术的居家胎儿生理指标检测方法通过检测到孕妇到达预设的测量区域的情况下，通过雷达识别孕妇的腹部位置，以及进一步利用雷达向腹部位置发射雷达检测信号，并接收腹部位置返回的回波信号；进而，对回波信号进行信号处理来确定孕妇体内的胎儿位置及计算得到孕妇体内胎儿的生理指标。该方法通过非接触自主测量方式，对于用户而言，无需如接触式监测设备需要将电极贴在孕妇身上不同的特定位置等，操作简单，并且可以实现在家就能对孕妇体内胎儿的生理指标状态进行监测，可以很好地解决在一些情况下孕妇无法前往医院进行孕检的难题等。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
37.图1示出了本技术实施例的居家胎儿生理指标检测方法的第一流程图；
38.图2示出了本技术实施例的居家胎儿生理指标检测方法的第二流程图；
39.图3示出了本技术实施例的居家胎儿生理指标检测方法的第三流程图；
40.图4示出了本技术实施例的居家胎儿生理指标检测方法的第四流程图；
41.图5示出了本技术实施例的居家胎儿生理指标检测装置的结构示意图。
具体实施方式
42.下面将结合本技术实施例中附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
43.通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
44.在下文中，可在本技术的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
45.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本技术的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本技术的各种实施例中被清楚地限定。
47.实施例1
48.请参照图1，本实施例提出一种居家胎儿生理指标检测方法，可作为居家用设备，用于孕妇在家进行胎儿的生理指标、及孕妇自身状态的监测等。下面以胎儿的生理指标为主，对该居家胎儿生理指标检测方法进行说明。
49.示范性地，如图1所示，该居家胎儿生理指标检测方法包括：
50.步骤s110，在检测到孕妇位于预设区域的情况下，识别孕妇的腹部位置。
51.其中，上述的预设区域是指在进行生理指标检测时指定的该雷达能够探测到的区域，例如，若当孕妇需要躺在床上进行胎儿检测，则该预设区域可以是该床所在的区域；又或者，当孕妇坐在沙发上或书桌旁时，该预设区域也可以是如沙发或书桌等某个物体所在
的区域等。
52.在一种实施方式中，可利用雷达得到的点云数据并结合神经网络模型来识别出孕妇的腹部位置。如图2所示，步骤s110包括以下子步骤：
53.子步骤s210，通过雷达对预设区域进行全扫描，以获得孕妇体表的空间点云数据。
54.值得注意的是，本实施例在进行全扫描时，这里将采用稀疏点云(即密度较小的粗糙点云)来进行来获取孕妇的位置及姿态信息，待精确定位到孕妇的腹部位置时，再增加点云密度，即利用精细点云来测量腹部体内胎儿的相关状态。
55.在一种实施方式中，如图3所示，上述子步骤s210包括子步骤s211～s213，如下：
56.子步骤s211，对所述预设区域进行子区域划分，得到若干个子区域。
57.例如，若该预设区域为孕妇躺的床所在的区域，则可从床头到床尾进行等距离划分为若干个子区域，以便雷达对单个子区域进行信号发射时，可以探测到位于当前子区域的人体所在的部位。
58.除了上述的床外，该预设区域也可以是朝向孕妇坐的沙发所在的测量区域，对于该测量区域，同样可划为多个子区域来分别进行人体探测。
59.子步骤s212，利用雷达依次对每个子区域进行扫描，得到每个子区域返回的反射信号。
60.例如，以其中一个子区域的扫描为例，可通过雷达中的多根天线来发射一定频率的信号，由于孕妇位于该预设区域，故发射的信号会在遇到孕妇体表时反射回来，此时可通过多根天线接收对应的反射信号。
61.子步骤s213，根据每个子区域的反射信号，获得孕妇体表的空间点云数据。
62.示范性地，可计算出每个反射信号与发射的信号之间的时间差及到达角，从而得到每个反射点距离雷达的距离及相位角等信息，进而计算出这些反射点在三维空间的空间位置信息及径向速度信息等，而这些反射点的空间位置及径向速度等信息即构成该孕妇体表的空间点云数据。
63.子步骤s220，根据所述空间点云数据利用训练好的深度神经网络，获得孕妇当前的位置及姿态信息。
64.其中，上述的深度神经网络可预先训练得到，其主要用于识别人体姿态，如可包括但不限于包括对站、立、卧等不同姿态的识别。值得注意的是，由于本实施例主要用于识别孕妇是否为坐或卧等静止状态，这里的深度神经网络可根据针对一定数量的包含有不同孕妇姿态的点云样本数据来进行训练及验证，关于网络训练的具体过程这里将不展开描述。
65.子步骤s230，根据孕妇当前的位置及姿态信息，确定孕妇的腹部位置。
66.示范性地，将得到的空间点云数据输入至已训练好的深度网络中，可预测输出该人体的大致位置和姿态，其中，所述的位置可以理解为是位于预设区域内的具体位置，而姿态可以指孕妇在该预设区域是坐着的，还是躺着的等。进而，根据输出的姿态及人体的部位构造，通过部位比对等方式即可确定其腹部所在的位置。此外，也可以根据实际需求来确定其他部位的位置，如孕妇的心脏所在位置等，以便可以对孕妇自身的心跳、呼吸等生理特征进行检测。
67.值得注意的是，在确定孕妇的腹部位置时，该居家胎儿生理指标检测方法还包括，对孕妇的体动信息的判断。进一步地，该方法还包括：
68.子步骤s240，从上述的空间点云数据中选取出腹部位置的第一点云数据，并计算第一点云数据的第一动量。
69.其中，该第一动量用于反映孕妇的体动程度，例如，可根据单位时间内所有点云的位置偏离程度等来计算得到。可以理解，这里的第一点云数据或第一动量中的“第一”是为了与后文中提及的针对性测量时得到的第二点云数据与第二动量进行区分而已。
70.示范性地，在选取出腹部位置的粗点云数据后，可计算其对应的动量，进而判断该动量是否小于预设的体动幅度阈值，若小于，则表明该孕妇基本当前处于静止状态，此时可继续下一步的针对性测量操作。反之，若大于或等于，则需要重新进行全扫描，并可提示孕妇需要保持静止状态等。
71.子步骤s250，在第一动量小于预设体动幅度阈值时，才执行通过雷达向该腹部位置发射加强的雷达检测信号，即步骤s120。
72.子步骤s260，在第一动量大于等于预设体动幅度阈值时，则返回上述子步骤s210，即通过雷达重新对预设区域进行全扫描，以重新确定当前孕妇的腹部位置。
73.对于上述步骤s110，在得到处于静止状态的孕妇的腹部位置后，进一步可对该腹部位置再进行针对性测量，通过排除其它物体或者远离躯干的肢体运动对测量结果的干扰，可以更好地保证测量结果的准确性及可靠性等。
74.步骤s120，通过雷达向腹部位置发射雷达检测信号，并接收腹部位置返回的回波信号。
75.示范性地，在进行针对性测量时，可采用多发多收(mimo)的波束成形技术对腹部位置进行加强扫描，以增加腹部位置的点云密度，雷达的角度分辨率，以及返回信号的信噪比等。例如，可采用m个通道发射互相正交的信号，多波形信号在空间保持独立，经过孕妇体表的散射，被n个接收阵元接收，对于每个阵元，都采用m个匹配滤波器对回波进行匹配，从而可以得到m
×
n个通道的回波数据。可以理解，对于上述的雷达检测信号，可以采用毫米波波段的探测信号，也可以是其他频段的探测信号，这里不作限定。
76.步骤s130，对所述回波信号进行信号处理，确定孕妇体内的胎儿位置及计算得到孕妇体内胎儿的生理指标。
77.其中，上述胎儿的生理指标可包括但不限于胎儿的心跳、心率等信息。本实施例中，在得到腹部区域的回波信号，将进一步确定体内胎儿的位置，然后对该位置的信号作进一步处理，以得到胎儿的心跳频率等生理指标。
78.在一种实施方式中，如图3所示，步骤s130包括以下子步骤：
79.子步骤s310，根据所述腹部位置返回的回波信号，获得腹部位置的第二点云数据。其中，第二点云数据的点云密度将大于上述第一点云数据的点云密度。这是由于针对性测量时采用的是多发多收的加强扫描方式。
80.子步骤s320，利用第一点云数据和第二点云数据构建孕妇的体表模型，以确定体内的胎儿位置。
81.可以理解，通过第一点云数据先可以构建出一个较为粗糙的孕妇的体表模型，进而结合点云密度更高的第二点云数据，可以获得该体表模型的更多细节，从而获得更为精细的体表模型，进而可以从中确定胎儿的位置。
82.子步骤s330，计算第二点云数据的第二动量，并检测第二动量是否小于预设体动
幅度阈值。
83.子步骤s340，若第二动量小于预设体动幅度阈值，则对孕妇体内的胎儿位置返回的回波信号进行信号分析，以得到孕妇体内胎儿的生理指标。
84.其中，该第二动量用于反映孕妇的腹部位置的移动程度。示范性地，当该第二动量小于预先设定的阈值时，才对该胎儿位置返回的信号进行下一步分析处理。否则可选地，执行子步骤s350。
85.子步骤s350，在第二动量大于等于预设体动幅度阈值时，则返回上述步骤s110。
86.其中，对于胎儿的生理指标，例如，以胎儿的心跳为例，其可通过对孕妇体内的胎儿位置返回的回波信号进行信号分析得到，具体包括：可根据预设的胎儿心跳频率对孕妇体内的胎儿位置返回的回波信号进行带通滤波；然后，对滤波后的信号进行频域分析，以获得胎儿的心跳信息。
87.在一种实施例中，以调频连续波(fmcw)雷达波为例，得到的回波信号如下所示：
[0088][0089]
令
[0090]
其中，fb表示发射频率与反射频率之间的频差，φb表示发射信号与回波信号之间的相位差；b为发射的信号带宽，t为扫频周期；c为光速，λ为波长，r为目标到雷达的距离。
[0091]
具体地，假设孕妇在测量期间没有明显的体动，则反射信号在孕妇腹部所在的位置信号强度最强，此时可以计算得到上述的r和t，由于每次采集过程中，r和t是固定的，因此fb是常数。在此基础上，孕妇体表由于呼吸和心率引起的振动会引起φb的变化，因此，通过重建每一次采集的回波信号中的φb，即可以得到上述的回波信号。应当明白的是，在这个过程中，如果孕妇在检测期间有明显的体动，则需要等孕妇体动静止后，重新确定上述的r和t。
[0092]
进而，根据预先设置的胎儿心跳频率，可设置相应的带通滤波对该回波信号进行滤波，以提取出所需的包含胎儿心跳信息的信号；然后对滤波后的信号进行傅里叶变换(fft)及利用功率谱密度估计等时频域处理，则可以得到胎儿的心跳频率。
[0093]
作为一种可选的方案，对于上述子步骤s340，如图4所示，对孕妇体内的胎儿位置返回的回波信号进行信号分析，之前还包括：
[0094]
子步骤s360，利用第二动量对孕妇体内的胎儿位置返回的回波信号进行信号整体修正，得到修正回波信号。
[0095]
可以理解，该修正回波信号将用于替换上述的回波信号来进行信号分析。通过对回波信号进行整体水平的修正，可以消除孕妇的身体整体运动的影响，从而得到更为准确的测量结果。
[0096]
本实施例的居家胎儿生理指标检测方法通过先采用雷达得到的粗糙点云来对孕妇的位置及姿态等来对孕妇的腹部进行粗步定位，其中，需要时刻监测孕妇是否发生幅度过大的体动，以使得仅在静止状态下向孕妇进行测量；进而，在确定孕妇的腹部后，利用精细点云来对腹部体内胎儿的位置进行精准定位，并对胎儿位置所返回的信号进行进一步处
理，其中包括对该信号进行整体水平的修正，以消防孕妇体动的影响等，从而得到更为准确的孕妇体内胎儿的生理指标。该方法通过非接触自主测量方式，对于用户而言，无需如接触式监测设备需要将电极贴在孕妇身上不同的特定位置等，操作简单，并且可以实现在家就能对孕妇体内胎儿的生理指标状态进行监测，可以很好地解决在一些情况下孕妇无法前往医院进行孕检的难题等。
[0097]
实施例2
[0098]
请参照图5，基于上述实施例1的方法，本实施例提出一种居家胎儿生理指标检测装置100，示范性地，该居家胎儿生理指标检测装置100包括：
[0099]
识别模块110，用于在检测到孕妇位于预设区域的情况下，识别所述孕妇的腹部位置。
[0100]
检测模块120，用于通过雷达向所述腹部位置发射雷达检测信号，并接收所述腹部位置返回的回波信号。
[0101]
处理模块130，用于对所述回波信号进行信号处理，确定所述孕妇体内的胎儿位置及计算得到所述孕妇体内胎儿的生理指标。
[0102]
可以理解，本实施例的装置对应于上述实施例1的方法，上述实施例1中的可选项同样适用于本实施例，故在此不再重复描述。
[0103]
本技术还提供了一种胎儿监测仪，示范性地，该胎儿监测仪包括雷达、处理器和存储器，其中，雷达用于发射和接收雷达信号，存储器存储有计算机程序，处理器通过运行所述计算机程序，从而使终端设备执行上述的居家胎儿生理指标检测方法或者上述居家胎儿生理指标检测装置中的各个模块的功能。
[0104]
例如，在一种实施方式中，该胎儿监测仪中的雷达可通过支架等设置在床的上方，或者也可是设置在沙发的前面等不同的位置。当设备开启后，可由雷达探测到孕妇是否处于预设区域，并在检测到位于预设区域的情况下，则开始启动对孕妇体内的胎儿的生理指标检测操作，具体参见上述实施例1的方法，这里不再重复描述。
[0105]
本技术还提供了一种可读存储介质，用于储存上述胎儿监测仪中使用的所述计算机程序。
[0106]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本技术的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0107]
另外，在本技术各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
[0108]
所述功能如果以软件功能模块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，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0109]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。