本发明专利技术提供了一种基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统及方法，包括如下步骤：在用户第一次使用时，先开始一个启动模式，本模式能够与根据检测模块得到用户行为的图像处理结果，将刺激的强度调节到一个合适的值；根据检测模块得到用户行为的图像处理结果得出光照强度，选择进入白天模式或者夜间模式；在刺激开启的同时也会开启疼痛控制模式，可以防止在刺激时用户产生疼痛感；当检测模块得到用户行为的图像处理结果检测到用户处于睡眠状态时，系统会进入睡眠模式，并调整刺激强度以适应睡眠。本系统利用了用户行为的图像处理结果，得到用户行为反馈以及环境因素，用以调节刺激强度，以适应不同的用户的需求，从而达到最优的刺激效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理
，具体地，涉及一种基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统及方法。
技术介绍
经皮神经电刺激(Transcuataneous electrical nerve stimulation，TENS)是指在不破坏面部皮肤的情况下对面部神经施以电刺激，是通过皮肤将特定的低频脉冲电流输入人体以治疗疼痛的电疗方法，并且电刺激已经被证明是安全的。目前的电刺激波形主要有：(1)对称的双向方波；(2)单向方波调制的中或高频电流；(3)对称的双向脉冲；(4)单向方波；(5)不对称的双向脉冲。电刺激波的特点是：频率高、脉冲宽且强度适宜。临床方面经皮神经电刺激技术可以诱发面瘫病人的特定面部肌肉运动，因此通过调节其强度和波形，能够在一定程度上恢复面瘫病人的面部肌肉运动，进而达到面瘫患者的康复。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统及方法。根据本专利技术提供的基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统，包括检测模块、放大模块、等级控制模块以及树莓派，放大模块将树莓派输出的脉宽调制波进行电压幅度放大后输出到刺激电极，通过刺激电极电刺激面部神经；树莓派用于获得检测模块得到的用户行为的图像处理结果并转化为等级控制电路的控制信号；所述等级控制电路根据树莓派输出的控制信号调节放大模块输出到刺激电极的电流刺激大小。优选地，所述检测模块所使用的用户行为图像采集器为可穿戴的前置眼部监控摄像头。优选地，所述放大模块为电阻、NPN型小功率三极管9013、PNP型小功率三极管8550以及小型变压器所组成的放大电路。优选地，所述等级控制模块主要由芯片CD4066BE以及用户控制旋钮组成。根据本专利技术提供的基于用户行为反馈的面部自适应刺激方法，包括如下步骤：预刺激步骤：用户首次使用时，通过检测模块获得用户眼部产生闭眼反应的最佳刺激强度，并保存该刺激强度的值；模式切换步骤：通过监测环境亮度或者用户眼部反应，改变不同的工作模式，所述工作模式包括：白天模式、夜晚模式以及睡眠模式；疼痛控制步骤：监测用户是否产生痛感，根据监测结果自动调节刺激强度。优选地，所述预刺激步骤包括：用户首次使用基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统时，通过检测模块中的可穿戴的前置眼部监控摄像头来采集用户眼部图像，根据卷积神经网络算法分析眼睛的睁闭状态，若病人在电刺激之后患侧面部眼睛没有出现闭眼的反应，则将逐步增大刺激强度，直至刺激强度使用户出现闭眼反应，该刺激强度值作为最佳刺激强度。优选地，当检测到环境亮度高于或等于设定的阈值T1，则认定为白天，切换至白天模式处理用户的眼部图像，根据眼部图像的处理结果得到用户患侧、健康侧两侧眼睛睁闭眼状态的行为反馈，调节刺激强度，使得用户患侧、健康侧两侧眼睛能够同时睁闭；当检测到环境亮度低于设定的阈值T1，则认定为夜晚，切换至夜晚模式，开启红外灯，以夜晚模式处理用户眼部图像，根据眼部图像的处理结果得到用户患侧、健康侧两侧眼睛睁闭眼状态的行为反馈，调节刺激强度，使得用户患侧、健康侧两侧眼睛能够同时睁闭；当检测到用户健康侧眼睛处于闭合状态，且闭合的时间超过设定的阈值t，则开启睡眠模式，以用户在非睡眠状态时的平均刺激频率对用户患侧眼睛进行刺激。优选地，所述疼痛控制步骤：根据用户眼部图像处理结果判断用户是否产生痛感，当用户产生痛感时，则降低刺激强度。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术中的刺激系统能够有效放大树莓派(卡片式电脑)输出的电信号，并通过控制模块调节输出电压的大小，灵活提供不同患者所需的电刺激强度。2、本专利技术中的刺激方法能够根据周围环境的变化切换不同的工作模式，尤其在刺激用户眼部时，能够根据外界环境的光照强度调整工作模式，对用户进行逐级刺激，调整并记录用户使用的最佳刺激强度，从而获得良好的治疗效果。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术提供的基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统的电路原理图；图2为面部神经解剖图；图3为刺激强度的变化图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供的基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统，通过电刺激对面瘫患者的作用以及对面瘫患者的观察，具体地，通过系统中树莓派(卡片式电脑)的图像处理和刺激算法以及外部刺激电路来实现对患者有规律的电刺激，使得他们脸部肌肉能够对称运动，进而避免面瘫带来的各种病发症。基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统，包括检测模块、放大模块、等级控制模块以及树莓派，放大模块将树莓派输出的脉宽调制波电压幅度放大输出到刺激电极，用以电刺激面部神经；树莓派则将检测模块得到的用户行为的图像处理结果，转化为等级控制电路的控制信号，而等级控制电路根据树莓派输出的控制信号用以调节放大模块输出到刺激电极的电流刺激大小强度。所述基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统包括：放大模块、等级控制模块以及树莓派(卡片式电脑、单片机等)，放大模块将树莓派输出的脉宽调制波的幅度放大；等级控制模块根据树莓派的输出信号，利用芯片CD4066BE实现了16种不同的输出刺激的强度等级的控制，此外还包括一个用户旋钮，所述用户旋钮用来微调脉冲强度。放大模块的输入端输入由树莓派产生的幅度为3.3V的脉宽调制波以及来自锂电池的7.4的电压，它将在刺激电极两端产生电压幅度为100～200V的脉冲。等级控制模块接受通用输入输出(General Purpose Input Output，GPIO)的信号和用户旋钮的输入来控制输出的电刺激等级。具体地，所述放大模块包含了三个双极结型晶体管(BJT)，一个变压器和几个电阻来放大从树莓派输出的PWM波，电源是一个7.4V的锂电池组。双极结型晶体管的型号为9013NPN型，是一种NPN低功耗二极管，主要应用于音频放大和射频推挽输出。PNP BJT的类型是8550，其特征为小信号、低压以及高电流，并且常用于开关和射频放大。变压器将3.3V的PWM波放大至约200V。刺激电极的材料为导电药膏，它可以吸附在皮肤上且具有良好的导电性，电极间距根据实验结果和临床测试选为3.3cm以保证有效的刺激。导电药膏可以定期更换以保持卫生和它的导电性。所述等级控制模块主要由四双向模拟开关芯片CD4066BE和一个滑动变阻器组成。四双向模拟开关芯片根据通用输入输出(General Purpose Input Output，GPIO)信号改变接入电路的阻值的大小，进而改变输出的电压等级。在本系统中，实现了16种输出的刺激等级。同时也使用了用户旋钮(滑动变阻器)使得病人能够手动的微调输出电压强度。由于刺激中存在着不可预测的因素比如温度、湿度以及皮肤形状，皮肤的导电性不仅因人，而且因时因地而异。准确的把刺激强度设置到一个固定值是不可能的，因此需要一个自适应的算法能够为任何用户调节合适的刺激强度。根据本专利技术提供的基于眼部图像处理的自适应刺激方法，包括如下步骤：步骤A：本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统，其特征在于，包括检测模块、放大模块、等级控制模块以及树莓派，放大模块将树莓派输出的脉宽调制波进行电压幅度放大后输出到刺激电极，通过刺激电极电刺激面部神经；树莓派用于获得检测模块得到的用户行为的图像处理结果并转化为等级控制电路的控制信号；所述等级控制电路根据树莓派输出的控制信号调节放大模块输出到刺激电极的电流刺激大小。
【技术特征摘要】
1.一种基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统，其特征在于，包括检测模块、放大模块、等级控制模块以及树莓派，放大模块将树莓派输出的脉宽调制波进行电压幅度放大后输出到刺激电极，通过刺激电极电刺激面部神经；树莓派用于获得检测模块得到的用户行为的图像处理结果并转化为等级控制电路的控制信号；所述等级控制电路根据树莓派输出的控制信号调节放大模块输出到刺激电极的电流刺激大小。2.根据权利要求1所述的基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统，其特征在于，所述检测模块所使用的用户行为图像采集器为可穿戴的前置眼部监控摄像头。3.根据权利要求1所述的基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统，其特征在于，所述放大模块为电阻、NPN型小功率三极管9013、PNP型小功率三极管8550以及小型变压器所组成的放大电路。4.根据权利要求1所述的基于用户行为反馈的面部自适应刺激系统，其特征在于，所述等级控制模块主要由芯片CD4066BE以及用户控制旋钮组成。5.一种基于用户行为反馈的面部自适应刺激方法，其特征在于，包括如下步骤：预刺激步骤：用户首次使用时，通过检测模块获得用户眼部产生闭眼反应的最佳刺激强度，并保存该刺激强度的值；模式切换步骤：通过监测环境亮度或者用户眼部反应，改变不同的工作模式，所述工作模式包括：白天模式、夜晚模式以及睡眠模式；疼痛控制步骤：监测用户是否产生痛感，根据监测结果自动调节刺激强度。6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈博，朱崚灏，熊思捷，王聪，宋振宇，田晓华，王新兵，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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