[发明专利]一种健康检测的智能马桶及其健康检测方法

权利要求书

1.一种健康检测的智能马桶，包括马桶、人体表面识别系统、多光谱控制与计算成像系统、非可见光光源控制系统、多光谱光源、光学接收器以及双目摄像机，双目摄像机其中一个摄像机包括投影物镜，多光谱光源、光学接收器、投影物镜设置在马桶的正上方，人体表面识别系统分别与多光谱控制与计算成像系统和光学接收器连接，多光谱控制与计算成像系统与非可见光光源控制系统连接，多光谱控制与计算成像系统通过非可见光光源控制系统控制多光谱光源发射非可见光至马桶内的粪便表面，经过物体表面反射后进入光学接收器，光学接收器将接收的非可见光转换为电信号发送至人体表面识别系统和多光谱控制与计算成像系统，对用户进行识别并对用户目标清洁部位进行定位，投影物镜接收来自马桶内的粪便的非可见光，并通过微显示面进行拍摄，拍摄得到的马桶内的粪便图片信号发送至多光谱控制与计算成像系统，对粪便的图像进行处理分析；

双目摄像机设置在马桶的两侧，两个摄像机以直角放置，背对用户，以捕获用户的排尿帧图像分析尿液动力学并通过多光谱分析尿液成分，双目摄像机与多光谱控制与计算成像系统连接对排尿帧图像进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种健康检测的智能马桶，其特征在于：多光谱控制与计算成像系统用于根据人体表面识别系统识别结果，将光学接收器的电信号和微显示面的马桶内的粪便图片信号结合处理得到具备3D信息的图片数据，根据具备3D信息的图片数据通过IMD神经网络模型实现对体征定位识别。

3.根据权利要求2所述的一种健康检测的智能马桶，其特征在于使用IMD神经网络模型进行识别具体为：输入待检测图像，在神经网络模型前端有5个卷积层和2个池化层，随后连接3个感知模块和2个降低特征图尺寸模块，2个降低特征图尺寸模块设置在3个感知模块间隔中，3个感知模块和2个降低特征图尺寸模块之间设置拼接层，每个感知模块包括多个使用不同尺寸滤波器的卷积层和最大池化层，每个降低特征图尺寸模块包括多个卷积层和平均池化层，拼接层融合不同尺度的特征，连接额外的卷积层预测边界框、置信度和标签类，对结果预测执行非极大值抑制，最终输出边界框，置信度和类别并实现了3D定位和使用者识别。

4.根据权利要求1所述的一种健康检测的智能马桶，其特征在于通过对尿流的检测对用户的健康状况进行判断的具体过程如下：双目摄像机捕获和分析用户的排尿帧图像；捕获落入双目摄像机的广角摄像头FOV的用户的尿流；同步双目摄像机的图像帧；深度估计，由于单个摄像头缺少深度信息，使用几何计算从两个同步帧进行深度估计；流速估算和校正；测量尿流率，将测量得到的每秒钟的尿流率并绘成曲线根据尿流率曲线推算出各尿流率参数，包括最大尿流率、尿流时间、平均尿流率、最大尿流率时间、2秒钟尿流率及总尿量；检查排尿功能是否正常，并判断用户尿路有无梗阻。

5.根据权利要求4所述的一种健康检测的智能马桶，其特征在于所述双目摄像机捕获和分析用户的排尿帧图像具体为：广角FOV帧变形矫正；黑色和白色转换和平滑；背景减去提取帧内尿流区域。

6.根据权利要求4所述的一种健康检测的智能马桶，其特征在于所述深度估计采用双目立体视觉深度估计具体为：对双目摄像机进行标定，得到双目摄像机的内外参数、单应矩阵；根据标定结果对原始图像校正，校正后的两张图像位于同一平面且互相平行；对校正后的两张图像进行像素点匹配；匹配公式如下：其中，x，y是实际位置，x_l，y_l是双目摄像机左侧摄像头捕捉图像的像素点位置，x_r，y_r是双目摄像机右侧摄像头捕捉图像的像素点位置；根据匹配结果计算每个像素的深度，深度公式如下：其中，f是双目摄像机摄像头的焦距，b为双目摄像机左右摄像头之间的距离。

7.根据权利要求4所述的一种健康检测的智能马桶，其特征在于所述流速估算和校正具体为：根据流速变化对尿量进行错误测量；使用图像帧内的两个ROI估算流速；流速通过将深度校正后的像素值的总和除以帧偏移来执行速率校正。