基于JetsonTK1平臺的家庭智能健康看護系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

雷亞輝　周琳

摘要：文中主要介紹家庭健康智能看護系統(tǒng)的發(fā)展，詳細闡述了家庭智能看護領(lǐng)域的背景意義、研究目的、采用的主要技術(shù)及其特點，并且對基于Jetson TK1平臺的家庭智能健康看護系統(tǒng)的原理和實現(xiàn)進行了詳細解析。目的在于貫徹并實施預(yù)防為主防治結(jié)合的健康思想。

關(guān)鍵詞：家庭健康智能看護；數(shù)據(jù)采集傳輸；數(shù)據(jù)可視化；Jetson TK1

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）01-0088-01

1 引言

據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《2016-2021年中國醫(yī)療服務(wù)行業(yè)市場前瞻與投資規(guī)劃分析報告》顯示，隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國用于醫(yī)療服務(wù)的衛(wèi)生總費用快速增長；可以看出近年來，隨著人均收入和人們健康意識的提高，人們更加重視疾病的預(yù)防，使得我國醫(yī)療機構(gòu)診療人數(shù)持續(xù)增長，進而使得醫(yī)療行業(yè)的剛性需求不斷增長。但在目前，仍有許多人死于身體健康疾病，因此，預(yù)防以及發(fā)現(xiàn)身體問題是必要的；所以設(shè)計一個看護平臺，只需要看護系統(tǒng)就可以方便在家就可根據(jù)采集的信息進行判斷人體的身體狀況了，就可以隨時預(yù)防和改善自己身體狀況；現(xiàn)如今也有許多家庭看護應(yīng)用，但都還不完善，未來在這領(lǐng)域的產(chǎn)品與系統(tǒng)肯定會日趨豐富，提供有效的低成本家庭健康看護系統(tǒng)，實現(xiàn)對家庭成員的健康實時監(jiān)護，不僅能夠預(yù)防疾病，而且可以極大降低家庭醫(yī)療費用支出，具有非常重要的意義。

Jetson TK1是NVIDIA嵌入式Linux開發(fā)平臺，是針對嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用釋放GPU的潛能。它以革命性的 NVIDIA TegraK1 SoC為基礎(chǔ)構(gòu)建，并且使用相同的NVIDIA KeplerTM計算核心，該核心專為全世界的超級計算機而設(shè)計。這提供了一款全功能NVIDIA CUDA平臺，用于快速開發(fā)和部署面向計算機視覺、機器人技術(shù)、醫(yī)療和更多領(lǐng)域的計算密集型系統(tǒng)。本文提出一種基于Jetson TK1平臺的家庭智能健康看護系統(tǒng)，從家庭健康數(shù)據(jù)的監(jiān)護出發(fā)，搭建低功耗高性能家庭私有服務(wù)器，整合血壓、血糖、睡眠質(zhì)量和心率等數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行可視化建模，并開發(fā)移動端APP對數(shù)據(jù)進行展示，能讓用戶更直觀更方便的了解自身的健康狀況。

2 基于Jetson TK1平臺的家庭智能健康看護系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要模塊包括基于用戶的身份驗證、健康數(shù)據(jù)的采集與存儲、服務(wù)器的搭建、數(shù)據(jù)的分析處理和移動端的開發(fā)。系統(tǒng)整體流程如圖1所示：

2.1 基于人臉識別的用戶身份自動匹配

該模塊主要實現(xiàn)基于人臉識別技術(shù)的用戶身份自動匹配，使后續(xù)采集的健康數(shù)據(jù)能與家庭成員一一對應(yīng)。通過把攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器，經(jīng)過人臉識別技術(shù)處理，與家庭用戶進行實時匹配。人臉識別：是基于人的臉部特征，對輸入的人臉圖像或者視頻流，首先判斷其是否存在人臉 ， 如果存在人臉，則進一步的給出每個臉的位置、大小和各個主要面部器官的位置信息。并依據(jù)這些信息，進一步提取每個人臉中所蘊涵的身份特征，并將其與已知的人臉進行對比，從而識別每個人臉的身份。

2.2 不同用戶的健康數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲

該模塊包括血壓、血糖、血氧、體重、脂肪和睡眠等健康數(shù)據(jù)的采集。使用醫(yī)療智能穿戴搜集并將數(shù)據(jù)傳輸和存儲到服務(wù)器，跟蹤并管理這些健康數(shù)據(jù)。

2.3 基于Jetson TK1的低功耗高性能私有服務(wù)器搭建

考慮到保護家庭成員的隱私問題，搭建了以家庭為單位的私有服務(wù)器。但是私有服務(wù)器是長期不斷電使用，還有針對第1個模塊利用人臉識別技術(shù)實現(xiàn)用戶的自動匹配，必須要考慮到服務(wù)器的低功耗和高性能問題。往往性能的提高不可避免的使得功耗的提高。而NVIDIA開發(fā)的Jetson TK1嵌入式開發(fā)套件很好的解決私有服務(wù)器在功耗和性能上的問題。

2.4 健康數(shù)據(jù)分析

該模塊包括了構(gòu)建全面直觀的健康數(shù)據(jù)的可視化模型和構(gòu)建可靠的健康狀況預(yù)警系統(tǒng)兩個小模塊。使用醫(yī)療智能穿戴搜集、跟蹤并管理血壓、血糖含量、體重、脂肪含量、睡眠質(zhì)量、體溫和心率等數(shù)據(jù)，進而對數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的分析、管理和潛在價值的挖掘，經(jīng)過一系列的處理，能夠?qū)⒔Y(jié)果及時地反饋給用戶，使用戶能及時了解自身的健康狀態(tài)。

2.5 移動端開發(fā)與數(shù)據(jù)推送

為了方便用戶的使用和健康狀況管理，系統(tǒng)基于安卓和iOS均開發(fā)了移動客戶端，系統(tǒng)采集的原始健康數(shù)據(jù)和分析處理后的統(tǒng)計結(jié)果在移動端上的展示。

3 結(jié)語

本文首先從健康問題出發(fā)，闡述了家庭健康智能看護系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)的重要性和必要性，針對現(xiàn)有家庭健康監(jiān)護的不足，結(jié)合智能硬件、數(shù)據(jù)挖掘算法及Android/IOS技術(shù)，開發(fā)一套基于Jetson TK1平臺的家庭智能健康看護系統(tǒng)，從家庭健康數(shù)據(jù)的監(jiān)護出發(fā)，搭建低功耗高性能家庭私有服務(wù)器，整合血壓、血糖、睡眠質(zhì)量和心率等數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行可視化建模，并開發(fā)移動端APP對數(shù)據(jù)進行展示，能讓用戶更直觀更方便的了解自身的健康狀況。為其在就醫(yī)時，能夠幫助醫(yī)生對被監(jiān)護者的睡眠質(zhì)量給出有效的評價提供支撐。

參考文獻

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