專利名稱：一種基于視覺(jué)技術(shù)的呼吸監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種基于視覺(jué)技術(shù)的呼吸監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
生命監(jiān)護(hù)一般是監(jiān)視心臟跳動(dòng)，或監(jiān)視呼吸狀況。監(jiān)測(cè)手段是采用接觸式傳感器進(jìn)行檢測(cè)，需要對(duì)傳感器進(jìn)行安裝、連接，使用不方便。比如
公開(kāi)日為2011年06月22日、公開(kāi)號(hào)為CN 102100558A的專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一個(gè)技術(shù)方案一種無(wú)線呼吸監(jiān)測(cè)裝置，包括控制電路、壓電薄膜傳感器和天線，所述控制電路分別與所述壓電薄膜傳感器和所述天線電性連接，采用壓電薄膜傳感器來(lái)感應(yīng)呼吸運(yùn)動(dòng)，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電荷信號(hào)，由控制電路對(duì)該電荷信號(hào)進(jìn)行處理，得到相應(yīng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，再由天線將該監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)送出去。該方案盡管采用了無(wú)線傳輸，其傳感器還是需要緊密貼附在患者身體上，使用不是很方便，尤其在 家庭使用時(shí)更是如此。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要目的在于提供一種基于視覺(jué)技術(shù)的呼吸監(jiān)測(cè)裝置，非接觸的監(jiān)測(cè)患者呼吸時(shí)胸部的起伏變化來(lái)監(jiān)測(cè)其生命體征。本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的，一種基于視覺(jué)技術(shù)的呼吸監(jiān)測(cè)裝置，包括攝像機(jī)、處理器、顯示屏和聲光報(bào)警裝置，所述處理器分別連接攝像機(jī)、顯示屏和聲光報(bào)警裝置。攝像機(jī)，用于獲取患者序列圖像幀；處理器，對(duì)序列圖像幀進(jìn)行分析處理及輸入、輸出信號(hào)控制并在所連接的顯示屏上顯示監(jiān)測(cè)參數(shù)；圖像采集單元，把攝像機(jī)序列圖像幀采集后傳送到處理器進(jìn)行處理；圖像預(yù)處理模塊，對(duì)序列圖像幀進(jìn)行去噪、增強(qiáng)等處理；輪廓特征提取模塊，從序列圖像幀中提取患者呼吸時(shí)的輪廓特征；呼吸分析模塊，根據(jù)輪廓特征隨時(shí)間的變化規(guī)律計(jì)算呼吸頻率等參數(shù)。人在呼吸時(shí)胸腹部會(huì)有起伏的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。圖像采集單元實(shí)時(shí)采集攝像機(jī)攝取的患者呼吸運(yùn)動(dòng)圖像，并送至處理器，在處理器中首先使用圖像預(yù)處理模塊，對(duì)圖像進(jìn)行去噪、灰度拉伸及色度、飽和度、對(duì)比度等進(jìn)行處理，輪廓特征提取模塊獲取患者呼吸的胸腹部輪廓特征，并尋找出胸腹部輪廓運(yùn)動(dòng)范圍最大的位置，呼吸分析模塊利用圖像幀相減的方法計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)輪廓位移的循環(huán)次數(shù)作為呼吸頻率，并與設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較，判斷出患者呼吸是否正常，是否在變化。從而實(shí)現(xiàn)使用視覺(jué)技術(shù)對(duì)人的呼吸生命體征進(jìn)行監(jiān)測(cè)的目的。作為優(yōu)選，本裝置還包括皮膚顏色識(shí)別模塊，皮膚顏色識(shí)別模塊對(duì)由于缺氧引起皮膚粘膜顏色改變進(jìn)行識(shí)別處理。在呼吸困難或由于各種原因?qū)е氯毖鯐r(shí)皮膚粘膜顏色會(huì)改變，皮膚顏色識(shí)別模塊對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)識(shí)別。作為優(yōu)選，本裝置還設(shè)置有皮膚顏色模板，皮膚顏色模板包括缺氧引起的多種皮膚粘膜顏色，皮膚顏色識(shí)別模塊依據(jù)皮膚顏色模板對(duì)序列圖像幀進(jìn)行識(shí)別處理。將人在不同原因引起缺氧時(shí)的櫻桃紅色、咖啡色、玫瑰紅色、青紫色、蒼白等皮膚顏色分別拍攝圖像幀作為模板，供識(shí)別時(shí)使用。作為優(yōu)選，皮膚顏色識(shí)別模塊依據(jù)皮膚顏色模板對(duì)序列圖像幀進(jìn)行識(shí)別處理，在處理結(jié)果是匹配時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)。作為優(yōu)選，呼吸分析模塊設(shè)置有呼吸頻率閥值，當(dāng)呼吸頻率超過(guò)閥值時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)。正常人的呼吸頻率為12 22次/分鐘，呼吸頻率明顯增快或減慢，都提示可能存在呼吸功能障礙，應(yīng)及時(shí)報(bào)警。作為優(yōu)選，本裝置還包括紅外光源，在環(huán)境光不足時(shí)對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行補(bǔ)光。光源會(huì)直接影響圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量和識(shí)別效果，在環(huán)境光不穩(wěn)定或光線不足時(shí)及時(shí)加入光源。紅外光是人眼看不到的，所以不影響人們的睡眠。作為優(yōu)選，處理器還連接聲光報(bào)警單元。當(dāng)呼吸頻率、皮膚顏色有報(bào)警輸出時(shí)通過(guò)聲光報(bào)警單元進(jìn)行報(bào)警。 本實(shí)用新型帶來(lái)的有益效果是，使用視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行非接觸式呼吸監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)患者的呼吸狀態(tài)及缺氧時(shí)皮膚顏色的變化，并在危險(xiǎn)時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，既適合醫(yī)療機(jī)構(gòu)使用也適合家庭對(duì)患者進(jìn)行監(jiān)護(hù)，使用十分方便。

圖I是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)處理流程圖。圖中I是攝像機(jī)，2是顯示屏，3是圖像采集單元，4是聲光報(bào)警單元，5是處理器，6是圖像預(yù)處理模塊，7是輪廓特征提取模塊，8是呼吸分析模塊，9是皮膚顏色識(shí)別模塊，10是紅外光源。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。實(shí)施例如圖I所示，本實(shí)用新型是一種基于視覺(jué)技術(shù)的呼吸監(jiān)測(cè)裝置，包括攝像機(jī)I獲取患者序列圖像幀；圖像采集單元3把攝像機(jī)I序列圖像幀采集后傳送到處理器5 ;圖像預(yù)處理模塊6對(duì)序列圖像幀進(jìn)行去噪、灰度拉伸及色度、飽和度、對(duì)比度等進(jìn)行處理，以獲取更清晰圖像；輪廓特征提取模塊7從預(yù)處理過(guò)的序列圖像幀中提取患者呼吸時(shí)的胸腹部輪廓特征，并找出輪廓運(yùn)動(dòng)范圍最大的位置作為比對(duì)模板；呼吸分析模塊8計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)輪廓位移的次數(shù)作為呼吸頻率；圖像預(yù)處理模塊6、輪廓特征提取模塊7、呼吸分析模塊8、皮膚顏色識(shí)別模塊設(shè)置在處理器5中，呼吸頻率、呼吸告警和皮膚顏色告警參數(shù)在顯示屏2上顯示，有報(bào)警信號(hào)時(shí)在聲光報(bào)警單元4中報(bào)警，呼吸頻率閥值、皮膚(面部)顏色模板永久存儲(chǔ)在處理器中，紅外光源10對(duì)準(zhǔn)患者胸腹部并與攝像機(jī)鏡頭朝向一致。圖2是數(shù)據(jù)處理流程圖，基本步驟包括步驟101，首先進(jìn)行初始化，保存呼吸頻率閥值、皮膚(面部)顏色模板，刪除之前存儲(chǔ)的作為模板的輪廓極值圖像幀，開(kāi)始按規(guī)定時(shí)間間隔拍攝序列圖像幀，按正常人的呼吸頻率為12 22次/分鐘計(jì)算，設(shè)定序列圖像幀拍攝時(shí)間間隔為I秒鐘，即按每分鐘60幀圖像進(jìn)行拍攝；步驟102，圖像采集卡隨時(shí)將序列圖像幀送至處理器5，進(jìn)行圖像預(yù)處理，包括去除噪聲、增強(qiáng)對(duì)比度等操作；步驟103，如果是新的監(jiān)測(cè)開(kāi)始，需要先建立模板，不需要建立模板則轉(zhuǎn)入步驟106 ；步驟104，利用邊緣算子找出單位時(shí)間(本例中為10秒鐘)內(nèi)預(yù)處理過(guò)的序列圖像幀中胸腹部輪廓運(yùn)動(dòng)范圍最大的位置并將相應(yīng)圖像幀作為模板；步驟105，將模板保存在存儲(chǔ)器中；步驟106，按時(shí)段對(duì)序列圖像幀使用減法運(yùn)算進(jìn)行配準(zhǔn)計(jì)算，統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)胸腹部輪廓運(yùn)動(dòng)范圍最大位置出現(xiàn)的次數(shù)，從而統(tǒng)計(jì)出呼吸頻率，在進(jìn)行配準(zhǔn)計(jì)算時(shí)允許小范圍的配準(zhǔn)誤差，以提高配準(zhǔn)成功率；步驟107，如果配準(zhǔn)計(jì)算不成功，則轉(zhuǎn)入步驟104重新制定配準(zhǔn)模板，以適應(yīng)由于患者身體移動(dòng)致使胸腹部輪廓發(fā)生的變化； 步驟108，根據(jù)設(shè)定的呼吸頻率閥值判斷呼吸是否正常，如果呼吸頻率正常轉(zhuǎn)入步驟101，否則轉(zhuǎn)入步驟109進(jìn)行聲光報(bào)警單元4進(jìn)行報(bào)警；步驟110，定時(shí)進(jìn)行面部皮膚顏色配準(zhǔn)計(jì)算，配準(zhǔn)成功時(shí)轉(zhuǎn)入步驟109進(jìn)行聲光報(bào)
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目O所以本實(shí)用新型具有使用視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行呼吸監(jiān)測(cè)，非接觸的監(jiān)測(cè)患者的呼吸狀態(tài)及缺氧時(shí)皮膚顏色的變化，并在危險(xiǎn)時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，既適合醫(yī)療機(jī)構(gòu)使用也適合家庭對(duì)患者進(jìn)行監(jiān)護(hù)，使用十分方便等特征。
權(quán)利要求1 一種基于視覺(jué)技術(shù)的呼吸監(jiān)測(cè)裝置，其特征包括 攝像機(jī)、處理器、顯示屏和聲光報(bào)警裝置，所述處理器分別連接攝像機(jī)、顯示屏和聲光報(bào)警裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于視覺(jué)技術(shù)的呼吸監(jiān)測(cè)裝置，能夠非接觸的監(jiān)測(cè)患者呼吸時(shí)胸部的起伏變化來(lái)監(jiān)測(cè)其生命體征，它包括攝像機(jī)，用于獲取患者序列圖像幀；處理器，對(duì)序列圖像幀進(jìn)行分析處理及輸入、輸出信號(hào)控制并在所連接的顯示屏上顯示監(jiān)測(cè)參數(shù)；圖像采集單元，把攝像機(jī)序列圖像幀采集后傳送到處理器進(jìn)行處理；圖像預(yù)處理模塊，對(duì)序列圖像幀進(jìn)行去噪、增強(qiáng)等處理；輪廓特征提取模塊，從序列圖像幀中提取患者呼吸時(shí)的輪廓特征；呼吸分析模塊，根據(jù)輪廓特征隨時(shí)間的變化規(guī)律計(jì)算呼吸頻率，以及進(jìn)行皮膚顏色監(jiān)視等。
文檔編號(hào)A61B5/08GK202568258SQ20112051558
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者鞠怡明 申請(qǐng)人:蘇州科雷芯電子科技有限公司