基于ZigBee和OpenCV的老人智能监护系统的设计与实现.docx

万方数据 万方数据 上海交通大学硕士学位论文 基于 ZigBee 和 OpenCV 的老人智能监护系统的设计与实现 硕 士 研 究 生 宋菲 学 号 1120369040 导 师 薛质 教授 申 请 学 位 工程硕士 学 科 电子与通信工程 所 在 单 位 信息安全工程学院答 辩 日 期 2015 年 1 月 授予学位单位 上海交通大学 Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University for the Degree of Master DESIGN AND IMPLEMENTATION OF INTELLIGENT MONITORING SYSTEM FOR THE OLD BASED ON OPENCV AND ZIGBEE Candidate： Song fei Student ID: 1120369040 Supervisor： Prof.Xue zhi Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Speciality： EngineeringAffiliation： School of Information Security Engineering Date of Defence： January 2015 Degree-Conferring-Institution： Shanghai Jiao Tong University 上海交通大学硕士学位论文 上海交通大学硕士学位论文 基于 ZigBee 和 OpenCV 的老人智能监护系统的设计与实现 摘 要 现阶段中国人口的老龄化和老年家庭的空巢化趋势越来越严重， 这些空巢老年人的监护问题已成为社会关注的问题。由于老人们随着 年龄的变大，生理机能的减弱，自理能力越来越差，可能由于记性不 好忘记关闭煤气而导致煤气泄漏，也可能由于不小心的跌倒而无人帮 扶，这些都会造成严重的后果。因此，对于老人的智能监护显得日趋 重要。本文的研究目的就是利用不断发展的计算机和通信技术来实现 对老人的家庭生活的智能监护，一方面提高了老人的生活质量，一方 面也可以让子女安心工作。 本文设计了一种基于 ZigBee 和 OpenCV 的老人智能监护系统， 它是一个将物联网技术、移动通信技术和计算机视觉技术相结合的家 庭智能监护系统。系统分为两个子系统：基于 ZigBee 的智能环境监测子系统和基于 OpenCV 的智能跌倒监测子系统。智能环境监测系统中传感器节点实时采集老人住所的环境参数，然后通过无线传感网络 传输给家中的智能网关，智能网关会对采集到的环境参数进行智能分 析，发现异常信息会及时给老人家属报警。智能跌倒监测系统是利用 OpenCV 计算机视觉技术，使用背景差分法提取监控视频中的运动目标图像轮廓，然后提取运动目标的特征信息，根据目标特征信息的变 化判断老人是否发生跌倒等异常活动。系统一旦检测到异常活动信息 会通过无线网络通信方式传输给老人家属。同时，老人家属可以使用 该系统的 Android 客户端随时随地获取老人住所的环境信息和实时视频信息。经过系统功能和性能测试，结果表明所实现的老人智能监护 系统具有良好的效果。 本文设计开发的系统可以在不增加老人任何负担的情况下，对老 I 人进行连续地、无监督的家庭智能监护。该系统对解决当前日益增加 的空巢老人的监护问题，构建和谐社会具有重要的意义。 关键词：ZigBee、OpenCV、嵌入式系统、计算机视觉、智能监护 II DESIGN AND IMPLEMENTATION OF INTELLIGENT MONITORING SYSTEM FOR THE OLD BASED ON OPENCV AND ZIGBEE ABSTRACT At the present stage, the trend of aging population and empty nest in our country has become more and more serious. To care for these elderly people has become a social concern. With age the physiological function of elder people weakened and can’t play to their own lives. For example, due to bad memory they may forget to turn off the gas and lead to gas leak. They may fall d