1.光环境中入睡检判系统,其包括:
采集并识别阅读面光的照度、色温和颜色等光色参数的光色识别单元,采集并识别用户眼睛开度值及其变化率、闭眼持续时长及其变化率、心率及其变化率、体动频率及其变化率、体温及其变化率等体征参数的入睡识别单元,采集并识别用户身份的身份识别单元,
键入参数和发起操作的用户接口单元,
具有可调节光属性的灯组,
分别与所述光色识别单元、入睡识别单元、身份识别单元、用户接口单元和灯组均相连的控制单元,所述控制单元包括处理模块、神经网络模块、迭代学习模块、存储器、第一连接阵、第二连接阵和输出模块,并且其被配置为:处理模块通过输入接口模块从光色识别单元、入睡识别单元读取光色参数、体征参数,所述神经网络为动态递归Elman神经网络,其输入层分别从处理模块接收阅读面光的照度、色温、颜色xyz色坐标值共5个光色参数,输出层的输出量分别通过第一连接阵和第二连接阵传输至迭代学习模块和处理模块,所述输出层的输出量包括用户眼睛开度变化率、闭眼持续时长变化率、心率变化率、体动频率变化率、体温变化率共5个体征参数,通过输出模块向灯组发出调光信号,针对特定用户在不同的光环境中基于光色识别单元和入睡识别单元获取神经网络的训练样本集,用训练样本离线训练所述神经网络时,迭代学习模块根据处理模块和神经网络分别通过第一连接阵输入的体征参数实际值和网络输出值,调整神经网络的连接权值;
在线预测时,断开第一连接阵而闭合第二连接阵,经训练的神经网络基于当前阅读面照度、色温、颜色的xyz色坐标值,对用户眼睛开度变化率、闭眼持续时长变化率、心率变化率、体动频率变化率、体温变化率进行预测并将结果通过输出模块输出。
2.根据权利要求1所述的光环境中入睡检判系统,其特征在于:所述光色识别单元包括置于旋转平台上的光色获取模块以及光色判断模块,所述光色获取模块中的光色传感器依次通过俯仰板、横滚板和第一连接件连接于在入睡场景中置于用户附近的支架上,所述俯仰板通过俯仰转轴连接于横滚板上,所述横滚板通过横滚转轴连接于第一连接件上,所述第一连接件固定在所述支架上,所述横滚转轴还通过第二连接件为俯仰转轴提供电连接通道,所述光色识别单元被配置为:
在不同的光环境中,分别旋转俯仰转轴、横滚转轴来改变光色传感器表面的朝向,对照射光进行采样后由光色判断模块计算出该朝向面的照度、色温、颜色xyz色坐标值等光色参数值,记录每个朝向对应的俯仰角α、横滚角β并建立α和β组合到各光色参数值的映射表,对于一具体朝向,若其对应的俯仰角和横滚角的组合不在映射表中,则基于所述映射表通过角度组合空间中距离加权的插值计算获取其对应的光色参数值。
3.根据权利要求1所述的光环境中入睡检判系统,其特征在于:所述入睡识别单元包括图像采集模块、可佩带模块和入睡判断模块,所述入睡判断模块中的图像处理部对用户眼睛开度进行持续检测,心率计算部、体动频率计算部及体温计算部则基于可佩带模块获取的人体传感信号分别计算出心率、体动频率及体温,入睡判断模块中的数据融合处理部,对图像处理部、心率计算部、体动频率计算部及体温计算部输出的体征参数进行数据融合,消除数据集中不一致的部分,所图像采集模块采用深度相机,所述入睡识别单元还被配置为:
根据图像处理部的处理结果,转动支撑所述相机的云台,使相机对准用户脸部。
4.根据权利要求1所述的光环境中入睡检判系统,其特征在于:所述入睡识别单元采用的相机安装在入睡场景中置于用户附近的支架上,支架底部有底座,所述用户接口单元中包括有对当前疲倦程度进行指示的按键,所述神经网络增加一个疲倦指数输入参数,所述用户接口单元中还包括一个取消采样按键,所述控制单元在检测到此按键被按下后,暂停数据采样和样本记录。
5.根据权利要求1~4任何一项所述的光环境中入睡检判系统,其特征在于,所述神经网络的模型为:xck(t)=xk(t-mod(k,q)-1),
其中,mod为求余函数,f()函数取为sigmoid函数;xck(t)为承接层输出,xj(t)为隐含层输出,ui(t-1)和yh(t)分别为输入层输入和输出层输出,wj、wjk和wji分别为隐含层到输出层的连接权值、承接层到隐含层的连接权值和输入层到隐含层的连接权值,θh和θj分别为输出层和隐含层阈值;k=1,2…m,q为所选定的回归延时尺度,根据采样周期优选;j=1,2…m,i=1,2…5,隐含层及承接层节点数m在12~25之间选择;h=1,2…5;
所述训练采用梯度下降法。
6.光环境中被照平面照度检测装置,其包括置于旋转平台上的光色获取模块以及光色判断模块,所述光色获取模块中的光色传感器依次通过俯仰板、横滚板和第一连接件连接于在入睡场景中置于用户附近的支架上,支架底部有底座,所述俯仰板通过俯仰转轴连接于横滚板上,所述横滚板通过横滚转轴连接于第一连接件上,所述第一连接件固定在所述支架上,所述横滚转轴还通过第二连接件为俯仰转轴提供电连接通道,所述光色识别单元被配置为:
在光环境中,分别旋转俯仰转轴、横滚转轴来改变光色传感器表面的朝向,对照射光进行采样后由光色判断模块计算出该朝向面的照度、色温、颜色xyz色坐标值等光色参数值,记录每个朝向对应的俯仰角α、横滚角β并建立α和β组合到各光色参数值的映射表,对于一具体朝向,若其对应的俯仰角和横滚角的组合不在映射表中,则基于所述映射表通过距离加权的插值计算获取其对应的光色参数值,所述距离为角度组合空间中的欧氏距离;若所述组合存在映射表中,则直接查表获取其对应的光色参数值。
7.光环境中入睡检判系统,其包括:
采集并识别阅读面光的照度、色温等光色参数的光色识别单元,
采集并识别用户眼睛开度值及其变化率、闭眼持续时长及其变化率、心率及其变化率、体动频率及其变化率、体温及其变化率等体征参数的入睡识别单元,采集并识别用户身份的身份识别单元,
键入参数和发起操作的用户接口单元,
具有可调节光属性的灯组,
分别与所述光色识别单元、入睡识别单元、身份识别单元、用户接口单元和灯组均相连的控制单元,所述控制单元包括处理模块、存储器、输入接口模块和输出模块,并且其被配置为:处理模块通过输入接口模块从光色识别单元、入睡识别单元读取光色参数、体征参数,以阅读面光的照度、色温表示光照条件,以用户眼睛开度值、闭眼持续时长、心率、体动频率、体温等体征参数的变化率作为入睡效率因素,通过输出模块向灯组发出调光信号,针对特定用户在不同的光环境中基于光色识别单元和入睡识别单元获取各种光照条件下入睡过程中体征参数的变化过程记录,并针对照度、色温组成的每种光色组合条件对应的特征参数变化过程记录,对用户闭眼持续时长y1,对其预处理,
y1=max(y1,4),
然后,先基于如下模型进行离线数据拟合,
y1=g1(t)=8·b/exp(4·c·(a-t))+1,再计算闭眼持续时长变化率,
kec=k1=t2-t1,其中t1=g1-1(4e-1),t2=g1-1(4-4e-1),对用户眼睛开度、心率、体动频率、体温中的每个体征参数,对其归一化处理后,先分别基于如下模型进行离线数据拟合,y2=g2(t)=2·b/exp(4·c·(t-a))+1,再计算其各自变化率,
ki=t2-t1,其中t1=g2-1(1-e-1),t2=g2-1(e-1),i=2,3,4,5,其中,y1、y2为体征参数预处理或归一化后的取值,t为时间,a、b、c为拟合系数,ki(i=
2,3,4,5)分别对应眼睛开度变化率keo、心率变化率kh、体动频率变化率kb、体温变化率kp,所述变化率体征参数作为入睡效率因素,在建立的一个入睡效率映射表中,记录每种光色组合下的各变化率体征参数,将入睡效率映射表保存在存储器中,现场环境中,对具体光色组合下的入睡效率因素进行预测,根据光色组合值进行所述入睡效率映射表的查找,当所述组合不在入睡效率映射表中时,则基于所述入睡效率映射表通过距离加权的插值计算获取其对应的入睡效率因素各变化率体征参数值,所述距离为光色组合空间中的欧氏距离;若所述组合存在入睡效率映射表中,则直接查表获取其对应的变化率体征参数值,将查表结果通过输出模块输出。