(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210922132.4 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 (72)发明人 张帅　欧阳波　丁帅　杨善林　 (74)专利代理 机构 北京久诚知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 11542 专利代理师 郭子辰 (51)Int.Cl. A61G 7/05(2006.01) F16M 11/04(2006.01) F16M 11/18(2006.01) H04N 5/232(2006.01) (54)发明名称 重症卧床患者 面部状态记录仪器 (57)摘要 本发明提供了一种重症卧床患者面部状态 记录仪器， 涉及面部追踪技术领域。 本发明通过 摄像头组件采集面部图像， 配合控制组件获取患 者面部在摄像头坐标系下的面部位置信息和面 部姿态信息， 在患者面部发生运动时， 针对平移 运动， 通过控制组件确定患者面部在病床坐标系 下的面部位移信息， 进而控制第一驱动组件调整 半球型透明壳的位置， 使患者头部位于半球型透 明壳的球心； 同时， 针对头部姿态的变化， 通过控 制组件确定患者面部在球心坐标系下的面部偏 转信息， 进而控制第二驱动组件调整摄像头组件 在半球型透明壳上的位置， 使所述摄像头组件位 于患者面部正前方， 实现对患者面部的追踪， 且 设备占用空间能够大幅减 小。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115429581 A 2022.12.06 CN 115429581 A 1.一种重症卧床患者 面部状态 记录仪器， 其特 征在于， 包括： 半球型透明 壳， 其直径不小于病床的宽度且位于病床 床面上方； 摄像头组件， 其拍摄方向指向半球型透明 壳的球心， 用于获取患者的面部图像； 第一驱动组件， 用于驱动所述半球型透明 壳相对于病床运动； 第二驱动组件， 用于驱动所述摄 像头组件在所述半球型透明 壳的外表面上运动； 控制组件， 用于基于面部图像计算患 者面部在摄像头坐标系下的面部位置信 息和面部 姿态信息； 还用于基于不同时刻摄像头坐标系下的面部位置信息获取病床坐标系下的面部位移 信息； 并基于所述病床坐标系 下的面部位移信息控制第一驱动组件动作， 以使患者头部位 于半球型透明 壳的球心； 还用于基于不同时刻摄像头坐标系下的面部姿态信息获取球心坐标系下的面部偏转 信息； 并基于所述球心坐标系 下的面部偏转信息控制第二驱动组件动作， 以使所述摄像头 组件位于患者 面部正前 方。 2.如权利要求1所述的一种重症卧床患 者面部状态记录仪器， 其特征在于， 所述第 一驱 动组件， 包括： 若干个第一连接件， 所述第一连接件环绕设置在病床四周， 且每个连接件均与所述半 球型透明 壳固定连接； x轴方向调节单元， 用于驱动各个所述第一连接件沿病床坐标系的x轴方向同步平移运 动； y轴方向调节单元， 用于驱动各个所述第一连接件沿病床坐标系的y轴方向同步平移运 动； z轴方向调节单元， 用于驱动各个所述第一连接件沿病床坐标系的z轴方向同步平移运 动。 3.如权利要求2所述的一种重症卧床患 者面部状态记录仪器， 其特征在于， 所述第 二驱 动组件， 包括： 第二连接件， 所述摄 像头组件固定安装在第二连接件上； 分别安装在各个第 一连接件上的牵引电机， 每个所述牵引电机通过牵引绳与第 二连接 件连接， 以通过所述牵引绳共同作用使所述摄像头组件在所述半球型透明壳的外表面上运 动。 4.如权利要求2或3中所述的一种重症卧床患者面部状态记录仪器， 其特征在于， 所述 第一连接件的数量为四个， 且四个所述第一连接件均固定连接在所述半球型透明壳的底端 开口边沿， 且相邻两个所述第一连接件间的夹角为90 °。 5.如权利要求1所述的一种重症卧床患 者面部状态记录仪器， 其特征在于， 基于面部图 像计算患者 面部在摄 像头坐标系下的面部位置信息Pc， 包括： 利用midiapipe算法检测面部特征点， 并将鼻尖 的位置作为面部在摄像头坐标系下的 位置。 6.如权利要求1所述的一种重症卧床患 者面部状态记录仪器， 其特征在于， 所述基于不 同时刻摄 像头坐标系下的面部位置信息Pc获取病床坐标系Tb下的面部位移信息， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115429581 A 2获取第i时刻摄像头坐标系下的面部位置信息 和第j时刻摄像头坐标系下的面部位 置信息 利用坐标系变换将面部位置信息 和 转换为病床坐标系Tb下的面部位置信息 和 基于病床坐标系Tb下的面部位置信息 和 计算得到病床坐标系Tb下的面部位移信 息 7.如权利要求2所述的一种重症卧床患 者面部状态记录仪器， 其特征在于， 基于所述病 床坐标系下的面部位移信息控制第一驱动组件动作， 包括： 将病床坐标系下的面部位移信息在病床坐标系的x， y， z轴的分量分别作为对应方向调 节单元的位移量。 8.如权利要求1所述的一种重症卧床患 者面部状态记录仪器， 其特征在于， 基于不同时 刻摄像头坐标系下的面部姿态信息获取球心坐标系下的面部偏转信息， 包括： 获取第i时刻摄像头坐标系下的面部姿态信息 和第j时刻摄像头坐标系下的面部姿 态信息 利用坐标系变换将面部姿态信息 和 转换为球心坐标系To下的面部姿态信息 和 基于球心坐标系To下的面部姿态信息 和 计算得到球心坐标系To下的面部偏转信 息 9.如权利要求3所述的一种重症卧床患 者面部状态记录仪器， 其特征在于， 并基于所述 球心坐标系下的面部偏转信息控制第二驱动组件动作， 包括： 基于球心坐标系下的面部偏转信 息和半球型透 明壳的半径， 得到摄像头组件在 半球型 透明壳外表面上的位移信息； 将所述摄像头组件在半球型透明壳外表面上的位移信息在各个牵引绳方向上的分量 作为对应牵引电机的牵引绳的位移量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115429581 A 3