【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及运动检测，尤其涉及一种头部运动检测方法及装置。
技术介绍
1、睡眠对人们至关重要，它不仅是人体复原、整合和巩固记忆的重要环节，还直接关系到人体的生长发育、能量蓄积、免疫功能维持等方面。世界卫生组织(who)的调查显示，全球有27％的人存在不同程度的睡眠问题。这一数据揭示了睡眠类疾病已严重威胁到全世界人民的健康。有效地监测人们日常生活中的睡眠，使其了解自身睡眠问题，以便及时改善睡眠状况，显得非常重要。
2、睡眠监测系统，大致可分为两大类，一类是非接触式，如基于微波雷达式的监测系统，另一类是接触式，如多导睡眠监测系统(psg)。对于基于微波雷达式的系统，实现了无感监测，由于衣被等物品对采集信号的干扰、被采集信号不够全面等原因使得准确度不高。psg方式是诊断睡眠障碍疾病的“金标准”，一般要求受试者前往具有相关资质的医院进行多个整晚睡眠活动的监测，而且电极繁多连接复杂，可能给受试者带来心理负担和身体不适，反而使受试者难于入睡。
3、在众多的睡眠监测系统中，体验感好而准确度又不太低的系统，如基于心率变异性系统，往往受用户偏爱。这类系统通常使用传感器来检测体动以辅助监测，使睡眠与觉醒的界定更为准确。根据所使用传感器的不同，从基于微波技术、柔性力敏传感器和加速度计的监测三个方面介绍相关技术现状。
4、基于微波技术的监测，运用微波多普勒原理，使用射频生物雷达发射一个连续的射频信号，遇目标反射后被接收器接收，从回波信号中分离出幅值较大的信号即为体动。具体应用中，通过小波变换对分离出的体动信号进行预
5、基于柔性力敏传感器的监测，主要载体是床垫，分为电容式和电阻式，将压力信号的变化转换为电容量或电阻的变化，再经电路变换成电量(电压、电流等)输出。每次体动发生前后，压力点阵图像会有相应的变化，通过图像去噪声处理后，采用帧差法或图像灰度重心法分析体动的幅度和频率特征，依此特征划分为大体动、中体动、小体动和静止，然后再量化。这类技术的优点与基于微波技术的监测类似，对被试者几乎无干扰，缺点是被试者翻身多时有可能不在压力点阵的监测范围。
6、基于加速度计的监测，一般采用mpu6050传感器中的三轴加速度，取平方和再开方合并成一维的加速度值。常用的体动测量方式有三种，一是时间阈值法，记录在单位时间内合成加速度大于参考值的时间长度；二是数字积分法，记录单位时间内合成加速度对时间的积分值，即合成加速度曲线下的面积；三是过零法，记录单位时间内合成加速度大于参考值(比零略大的值)的次数。这类技术的优点是适合于穿戴式应用，准确率较前两者高，但仅用加速度直接反应体动的次数和幅度，检测结果仍不够精准。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种头部运动检测方法及装置，解决的技术问题在于：现有基于加速度计的体动检测方式，仅用加速度直接反应体动的次数和幅度，检测结果仍不够精准。
2、为解决以上技术问题，本专利技术提供一种头部运动检测方法，包括步骤：
3、s1、以固定频率获取固定于头部的三轴加速度计测得的俯仰角、横滚角和航向角；
4、s2、根据当前采样时刻的俯仰角、横滚角和航向角计算当前的姿态值；
5、s3、根据当前的姿态值与上一姿态值的差确定当前趋势值；
6、s4、若当前趋势值对应运动趋势不变，则将连续趋势不变的次数加1，否则将连续趋势不变的次数清零；
7、s5、判断连续趋势不变的次数是否超过连续趋势不变阈值，若是则转至步骤s9，否则进入下一步；
8、s6、计算当前趋势值与上一趋势值的绝对差值，若该绝对差值大于0，则将上一姿态值和上一次运动的最后姿态值之间的绝对差值记为本次运动的幅度并转至步骤s9，否则进入下一步；
9、s7、计算当前姿态值与上一次运动的最后姿态值之间的绝对差值，若该绝对差值超过姿态绝对差值阈值则进入下一步，否则转至步骤s10；
10、s8、头部运动次数累加1次并转至步骤s10；
11、s9、将上一姿态值赋值给上一次运动的最后姿态值，将连续趋势不变的次数赋值为0，将当前姿态值与上一次运动的最后姿态值之间的绝对差值赋值为0，进入下一步；
12、s10、将当前姿态值赋值给上一姿态值，将当前趋势值赋值给上一趋势值，返回至步骤s2。
13、进一步地，在所述步骤s2中，当前的姿态值等于俯仰角、横滚角和航向角三者的平方和开方后取整。
14、进一步地，在步骤s3中，若当前的姿态值与上一姿态值的差大于0，则当前趋势值trend_cur为第一预设值；若当前的姿态值与上一姿态值的差小于0，则当前趋势值trend_cur为第二预设值；若当前的姿态值与上一姿态值的差等于0，则当前趋势值trend_cur为第三预设值；所述第一预设值、所述第二预设值、所述第三预设值互不相等。
15、进一步地，所述第一预设值为1，所述第二预设值为2，所述第三预设值为0。
16、本专利技术提供的一种头部运动检测方法，利用三轴加速度传感器测得头部运动过程中的俯仰角、横滚角和航向角计算当前的姿态值，从而根据姿态值的变化进一步计算趋势值，从而将姿态值和趋势值相结合来检测头部运动情况，易于直观地得到头部运动次数及每次运动的幅度，大量的实验验证了该方法的准确性。此外，该方法对算力要求不高，易于在穿戴式设备中应用。
17、本专利技术还提供一种头部运动检测装置，其关键在于：包括适配头部大小和形状的外海绵、内海绵和嵌设于所述外海绵和所述内海绵之间的电路模块，所述电路模块设有主板，所述主板用于实现所述的一种头部运动检测方法。
18、具体的，所述电路模块还包括电性连接所述主板的电池模组、显示与按键模组和磁吸充电口，其中所述显示与按键模组和所述磁吸充电口开口式嵌设于所述外海绵的表面上。
19、具体的，所述外海绵和所述内海绵设置为柔性结构，能够对内弯曲成适配头部大小的环形结构。
20、具体的，所述外海绵、所述内海绵尾端设置有相互配合的魔术贴。
21、具体的，所述电池模组包括电池、顶层框架壳和底层框架壳，所述电池固定在所述顶层框架壳和所述底层框架壳中。
22、具体的，所述头部运动检测装置还包括上层框架壳、中层框架壳和下层框架壳，所述主板和显示与按键模组固定在所述上层框架壳、中层框架壳和下层框架壳中。
23、本专利技术提供的一种头部运动检测装置，其设计了适配头部大小的外海绵、内海绵和嵌设于外海绵和内海绵之间的电路模块，电路模块用于实现上述的头部运动检测方法对头部运动进行检测，将检测到的运动次数及每次运动的幅度大小以及剩余电量在显示屏上显示，外海绵和内海绵用于适配头部大小和形状，便于穿戴于用户头部，完成头部运动检测。该头部运动检测装置结构简单、安装紧凑，外海绵和内海绵均为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种头部运动检测方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的一种头部运动检测方法，其特征在于：在所述步骤S2中，当前的姿态值等于俯仰角、横滚角和航向角三者的平方和开方后取整。
3.根据权利要求2所述的一种头部运动检测方法，其特征在于：在所述步骤S3中，若当前的姿态值与上一姿态值的差大于0，则当前趋势值trend_cur为第一预设值；若当前的姿态值与上一姿态值的差小于0，则当前趋势值trend_cur为第二预设值；若当前的姿态值与上一姿态值的差等于0，则当前趋势值trend_cur为第三预设值；所述第一预设值、所述第二预设值、所述第三预设值互不相等。
4.根据权利要求3所述的一种头部运动检测方法，其特征在于：所述第一预设值为1，所述第二预设值为2，所述第三预设值为0。
5.一种头部运动检测装置，其特征在于：包括适配头部大小和形状的外海绵(1)、内海绵(2)和嵌设于所述外海绵(1)和所述内海绵(2)之间的电路模块，所述电路模块设有主板(3)，所述主板(3)用于实现权利要求1至4任一项所述的一种头部运动检测方法。
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