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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:柯中益
研究生(外文):Chung-Yi Ko
論文名稱:影像偵測及自動通報系統應用於防患及監視居家老人意外之研究
論文名稱(外文):Study on the Protection of Accident by Applying Image Detection and Automatic Alarm System to Monitor the Elders
指導教授:鍾翼能鍾翼能引用關係
指導教授(外文):Yi-Nung Chung
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:影像偵測居家照護即時訊息
外文關鍵詞:Image trackingHome careAutomatic alarm
相關次數:
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此篇論文中,利用攝影機配合影像處理設計一居家照護偵測並自動通報老年人是否跌倒的方法,達到提高日常生活中獨自在家的老年人之安全性。本文研究主要應用攝影機取得的影像,經由得到的即時影像與原先建立好的背景影像相減,進而利用色彩轉換、形態學處理等影像處理方法,結合影像追蹤及感興趣區域技術來得到影像中監測人物的姿態,並進一步判斷人體是否為倒下,當系統判定出人體出現為跌倒狀態的同時透過Skype傳送即時訊息警告。實驗結果證實本論文所提出的影像偵測及自動通報系統能夠確實的偵測出人體跌倒事件以及即時傳送警告訊息,以達到偵測居家老人是否跌倒及能即刻就醫的安全性。
In this thesis, we proposed an image processing methods to design a home care detection and alarm system which can justify whether the elder falls down or not. It is used to improve the safety when they stay at home alone. In this study, the images are obtained by video camera. After the original background image is obtained, the image will subtract the pre-established image. And then, we use image processing methods such as color format transform, morphological processing combined tracking technology and region of interest technology to detection human attitude in the image. When the human is falling down, the system will transmit message by Skype immediately. The experimental results show that the proposed image processing technology and automatic alarm system can achieve the purpose of both detection seniors’ situation and transmit message immediately. The safety of elder can be protected and seek medical care straightaway.
目錄
中文摘要.....................................i
英文摘要.....................................ii
誌謝........................................iii
目錄........................................iv
圖目錄.......................................vii
表目錄.......................................x

第一章 緒論...................................1
1.1 研究背景與動機 .............................1
1.2 研究方法..................................3
1.3 論文結構..................................5
第二章 影像處理理論與人體辨識 .....................7
2.1 系統架構..................................7
2.2 色彩空間..................................8
2.2.1 RGB色彩空間............................9
2.2.2 HSI色彩空間 .............................11
2.3 偵測區域..................................15
2.4 特定區域處理...............................16
2.5 背景相減..................................17
2.6 影像二值化.................................19
2.7 影像形態學處理 .............................20
2.8 特徵點擷取.................................24
第三章 跌倒通報系統 .............................28
3.1 前言 .....................................28
3.2 WiMAX....................................32
3.3 無線個人網路...............................32
3.3.1 藍芽....................................33
3.3.2 超寬頻..................................34
3.3.3 近距離無線通訊............................35
3.3.4 WiFi...................................35
3.4 3G.......................................36
3.5 Skype發展與技術............................36
3.5.1 Skype網路架構............................37
3.5.2 Skype通訊埠 .............................38
3.5.3 Skype加密機制............................40
3.5.4 Skype API功能...........................40
3.5.5 Skype API分類...........................42
3.5.6 Windows上Skype API連結控制...............44
3.5.7 Skype Develop Tool.....................46
3.6 小結......................................51
第四章 實驗結果.................................52
4.1 前言......................................52
4.2 影像模擬結果...............................53
4.3 模擬結果...................................62
第五章 結論與未來展望............................79
5.1 結論......................................79
5.2 未來展望...................................80
參考文獻.......................................81

圖目錄
圖1. 1 人體目標標示圖............................4
圖2. 1 系統動作流程圖............................7
圖2. 2 RGB色彩立方圖............................10
圖2. 3 RGB與HSI色彩空間模型關係圖.................11
圖2. 4 HSI色彩空間示意圖.........................12
圖2. 5 影像處理程序圖............................15
圖2. 6 特定偵測區域.............................16
圖2. 7 二值化影像處理圖..........................19
圖2. 8 形態學影像處理............................20
圖2. 9 侵蝕運算示意圖............................21
圖2. 10 膨脹運算示意圖...........................22
圖2. 11 斷開運算示意圖...........................23
圖2. 12 閉合運算示意圖...........................24
圖3. 1 無線網路種類(範圍大至小)...................31
圖3. 2 無線個人區域網路技術比較圖...................33
圖3. 3 Skype網路架構圖..........................37
圖3. 4 Skype設定需要使用的Port...................39
圖3. 5 Skype API訊息回應架構.....................41
圖3. 6 Labview與Skype連結流程圖..................44
圖3. 7 Skype API存取控制列表.....................45
圖3. 8 Skype管理API之存取控制.....................46
圖3. 9 Skype API Tracer........................47
圖3. 10 Skype API Tracer溝通指令.................47
圖3. 11 輸入PING指令時顯示之畫面...................48
圖3. 12 輸入GET SKYPEVERSION指令時顯示畫面.........48
圖3. 13 輸入GET USERSTATUS指令時顯示畫面...........49
圖3. 14 輸入SEARCH FRIENDS指令時顯示畫面...........49
圖3. 15 輸入SEARCH USERS <target>指令時顯示畫面....50
圖4. 1 人體姿態判斷程序圖..........................53
圖4. 2 場景A人體姿態站立圖.........................54
圖4. 3 場景A人體姿態蹲下圖.........................54
圖4. 4 場景A人體姿態跌倒圖.........................55
圖4. 5 場景B人體姿態站立圖.........................55
圖4. 6 場景B人體姿態蹲下圖.........................56
圖4. 7 場景B人體姿態跌倒圖.........................56
圖4. 8 場景C人體姿態站立圖.........................57
圖4. 9 場景C人體姿態蹲下圖.........................57
圖4. 10 場景C人體姿態跌倒圖........................58
圖4. 11 場景D人體姿態站立圖........................58
圖4. 12 場景D人體姿態蹲下圖........................59
圖4. 13 場景D人體姿態跌倒圖........................59
圖4. 14 場景E人體姿態站立圖........................60
圖4. 15 場景E人體姿態蹲下圖........................60
圖4. 16 場景E人體姿態跌倒圖........................61
圖4. 17 系統模擬結果圖(站立).......................62
圖4. 18 系統模擬結果圖(蹲下).......................62
圖4. 19 系統模擬結果圖(跌倒).......................63
圖4. 20 系統模擬結果圖(跌倒時傳送即時訊息)............63
圖4. 21 手機接收端Skype畫面.......................64

表目錄
表2. 1 軸區域範圍 ...............................17
表4. 2 實驗辨識測試表.............................65
表4. 3 實驗統計表................................78
[1]Sadigh S, A Reimers, R Andersson, L Laflamme, “Falls and fallrelated injuries among the elderly: a survey of residential-care facilities in a Swedish municipality,” J. Community Health. 2004.

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[10]黃雅綾, “居家之智慧型安全系統介面研究,” 國立台北科技大學創新設計研究所碩士論文, 2002年.

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[14]陳右叡, “結合路面資料與實景影像於健身器材虛擬實境系統的應用研究,”國立臺北科技大學, 機電整合研究所碩士論文, 2010.

[15]侯志平, “應用單一攝影機影像於居家及醫療照護場所之跌倒監測,” 長庚大學電機工程學系碩士論文, 2010.

[16]陳彥良, “影像跌倒偵測系統於Labview平台以實現居家醫療照護,” 長庚大學電機工程學系碩士論文, 2010

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[22]陳重亦, “利用三軸加速度計設計與實現跌倒偵測,” 國立中正大學電機工程 學系碩士論文, 2013.

[23]吳孝謙, “以智慧型手機設計具跌倒方向辨識功能之摔倒偵測系統,” 輔仁大學電機工程學系碩士論文, 2013.

[24]林致銘, “以RFID技術監控跌倒事件與管理高跌倒群病患之研究,” 國立勤益大學機械工程學系碩士論文, 2012.

[25]呂炤易, “Zigbee感測網路於無線語音通訊與跌倒偵測之應用,” 國立虎尾科技大學電子工程學系碩士論文, 2012.

[26] 劉建賢, “使用加速度計和陀螺儀之跌倒偵測系統,” 大同大學資訊工程學系碩士論文, 2011.

[27]胡榮源, “三軸加速度計應用於居家照護即時跌倒偵測系統,” 國立雲林科技大學電子與資訊工程學系碩士論文, 2010.

[28]李宗賢, “基於人體輪廓特徵之跌倒監視系統設計,” 國立雲林科技大學電子與光電工程學系碩士論文, 2013.

[29]劉星宏, “利用kinect做室內跌倒事件之偵測,” 國立中央大學資訊工程學系碩士論文, 2012.

[30]林政寬, “應用單一攝影機與可攜式感測器於居家照護之跌倒監測,” 長庚大學電機工程學系碩士論文, 2012.

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[32]潘同壽, “Bluetooth MAC層中兼具考慮UPLINK和DOWNLINK佇列的輪詢方法,” 國立中山大學電機工程研究所碩士論文, 2005年.

[33]張儕洋, “遠距監控系統應用於健康照護之研究,” 國立彰化師範大學電機工程學系碩士論文, 2008年.

[34]陳火煉, “以無線區域網路(IEEE802.)11b,Wi-Fi為架構導入營區裝備管理之研究,” 國防大學國防管理學院國防資訊研究所碩士論文, 2003年.

[35]彭詠靖, “無線區域網路之位置感知系統研究,” 私立銘傳大學資訊傳播工程學系碩士論文, 2006年.

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[41]陳世芳, “Skype加值服務之實作,” 私立亞東技術學院資訊與通訊工程研究所碩士論文, 2008年.

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