CN102406502B - 一种基于视觉技术的呼吸监测装置 - Google Patents

一种基于视觉技术的呼吸监测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102406502B
CN102406502B CN 201110412395 CN201110412395A CN102406502B CN 102406502 B CN102406502 B CN 102406502B CN 201110412395 CN201110412395 CN 201110412395 CN 201110412395 A CN201110412395 A CN 201110412395A CN 102406502 B CN102406502 B CN 102406502B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
skin color
processor
picture frame
color
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 201110412395
Other languages
English (en)
Other versions
CN102406502A (zh
Inventor
鞠怡明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SUZHOU GALAXY ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
SUZHOU GALAXY ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUZHOU GALAXY ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SUZHOU GALAXY ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN 201110412395 priority Critical patent/CN102406502B/zh
Publication of CN102406502A publication Critical patent/CN102406502A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102406502B publication Critical patent/CN102406502B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于视觉技术的呼吸监测装置，能够非接触的监测患者呼吸时胸部的起伏变化来监测其生命体征，它包括：摄像机，用于获取患者序列图像帧；处理器，对序列图像帧进行分析处理及输入、输出信号控制并在所连接的显示屏上显示监测参数；图像采集单元，把摄像机序列图像帧采集后传送到处理器进行处理；图像预处理模块，对序列图像帧进行去噪、增强等处理；轮廓特征提取模块，从序列图像帧中提取患者呼吸时的轮廓特征；呼吸分析模块，根据轮廓特征随时间的变化规律计算呼吸频率，以及进行皮肤颜色监视等。

Description

一种基于视觉技术的呼吸监测装置
技术领域
本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种基于视觉技术的呼吸监测装置。
背景技术
生命监护一般是监视心脏跳动，或监视呼吸状况。监测手段是采用接触式传感器进行检测，需要对传感器进行安装、连接，使用不方便。比如公开日为 2011年06月22日、公开号为CN 102100558A的专利文献公开了一个技术方案：一种无线呼吸监测装置，包括控制电路、压电薄膜传感器和天线，所述控制电路分别与所述压电薄膜传感器和所述天线电性连接，采用压电薄膜传感器来感应呼吸运动，并将其转变为相应的电荷信号，由控制电路对该电荷信号进行处理，得到相应的监测结果，再由天线将该监测结果发送出去。该方案尽管采用了无线传输，其传感器还是需要紧密贴附在患者身体上，使用不是很方便，尤其在家庭使用时更是如此。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种基于视觉技术的呼吸监测装置，非接触的监测患者呼吸时胸部的起伏变化来监测其生命体征。
本发明针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种基于视觉技术的呼吸监测装置，包括：摄像机，用于获取患者序列图像帧；处理器，对序列图像帧进行分析处理及输入、输出信号控制并在所连接的显示屏上显示监测参数；图像采集单元，把摄像机序列图像帧采集后传送到处理器进行处理；图像预处理模块，对序列图像帧进行去噪、增强等处理；轮廓特征提取模块，从序列图像帧中提取患者呼吸时的轮廓特征；呼吸分析模块，根据轮廓特征随时间的变化规律计算呼吸频率等参数。
    人在呼吸时胸腹部会有起伏的运动现象。图像采集单元实时采集摄像机摄取的患者呼吸运动图像，并送至处理器，在处理器中首先使用图像预处理模块，对图像进行去噪、灰度拉伸及色度、饱和度、对比度等进行处理，轮廓特征提取模块获取患者呼吸的胸腹部轮廓特征，并寻找出胸腹部轮廓运动范围最大的位置，呼吸分析模块利用图像帧相减的方法计算出单位时间内轮廓位移的循环次数作为呼吸频率，并与设定参数进行比较，判断出患者呼吸是否正常，是否在变化。从而实现使用视觉技术对人的呼吸生命体征进行监测的目的。
作为优选，本装置还包括皮肤颜色识别模块，皮肤颜色识别模块对由于缺氧引起皮肤粘膜颜色改变进行识别处理。在呼吸困难或由于各种原因导致缺氧时皮肤粘膜颜色会改变，皮肤颜色识别模块对其进行相应识别。
作为优选，本装置还设置有皮肤颜色模板，皮肤颜色模板包括缺氧引起的多种皮肤粘膜颜色，皮肤颜色识别模块依据皮肤颜色模板对序列图像帧进行识别处理。将人在不同原因引起缺氧时的樱桃红色、咖啡色、玫瑰红色、青紫色、苍白等皮肤颜色分别拍摄图像帧作为模板，供识别时使用。
作为优选，皮肤颜色识别模块依据皮肤颜色模板对序列图像帧进行识别处理，在处理结果是匹配时输出报警信号。
作为优选，呼吸分析模块设置有呼吸频率阀值，当呼吸频率超过阀值时输出报警信号。正常人的呼吸频率为12～22次/分钟，呼吸频率明显增快或减慢，都提示可能存在呼吸功能障碍，应及时报警。
作为优选，本装置还包括红外光源，在环境光不足时对摄像机进行补光。光源会直接影响图像数据的质量和识别效果，在环境光不稳定或光线不足时及时加入光源。红外光是人眼看不到的，所以不影响人们的睡眠。
作为优选，处理器还连接声光报警单元。当呼吸频率、皮肤颜色有报警输出时通过声光报警单元进行报警。
本发明带来的有益效果是，使用视觉技术进行非接触式呼吸监测，监测患者的呼吸状态及缺氧时皮肤颜色的变化，并在危险时进行声光报警，既适合医疗机构使用也适合家庭对患者进行监护，使用十分方便。
附图说明
图1是本发明的一种结构框图；
图2是本发明的数据处理流程图。
图中：1是摄像机，2是显示屏，3是图像采集单元，4是声光报警单元，5是处理器，6是图像预处理模块，7是轮廓特征提取模块，8是呼吸分析模块，9是皮肤颜色识别模块，10是红外光源。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。
实施例： 如图1所示，本发明是一种基于视觉技术的呼吸监测装置，包括：摄像机1获取患者序列图像帧；图像采集单元3把摄像机1序列图像帧采集后传送到处理器5；图像预处理模块6对序列图像帧进行去噪、灰度拉伸及色度、饱和度、对比度等进行处理，以获取更清晰图像；轮廓特征提取模块7从预处理过的序列图像帧中提取患者呼吸时的胸腹部轮廓特征，并找出轮廓运动范围最大的位置作为比对模板；呼吸分析模块8计算出单位时间内轮廓位移的次数作为呼吸频率；图像预处理模块6、轮廓特征提取模块7、呼吸分析模块8、皮肤颜色识别模块设置在处理器5中，呼吸频率、呼吸告警和皮肤颜色告警参数在显示屏2上显示，有报警信号时在声光报警单元4中报警，呼吸频率阀值、皮肤（面部）颜色模板永久存储在处理器中，红外光源10对准患者胸腹部并与摄像机镜头朝向一致。
图2是数据处理流程图，基本步骤包括：
步骤101，首先进行初始化，保存呼吸频率阀值、皮肤（面部）颜色模板，删除之前存储的作为模板的轮廓极值图像帧，开始按规定时间间隔拍摄序列图像帧，按正常人的呼吸频率为12～22次/分钟计算，设定序列图像帧拍摄时间间隔为1秒钟，即按每分钟60帧图像进行拍摄；
步骤102，图像采集卡随时将序列图像帧送至处理器5，进行图像预处理，包括去除噪声、增强对比度等操作；
步骤103，如果是新的监测开始，需要先建立模板，不需要建立模板则转入步骤106；
步骤104，利用边缘算子找出单位时间（本例中为10秒钟）内预处理过的序列图像帧中胸腹部轮廓运动范围最大的位置并将相应图像帧作为模板；
步骤105，将模板保存在存储器中；
步骤106，按时段对序列图像帧使用减法运算进行配准计算，统计单位时间内胸腹部轮廓运动范围最大位置出现的次数，从而统计出呼吸频率，在进行配准计算时允许小范围的配准误差，以提高配准成功率；
步骤107，如果配准计算不成功，则转入步骤104重新制定配准模板，以适应由于患者身体移动致使胸腹部轮廓发生的变化；
步骤108，根据设定的呼吸频率阀值判断呼吸是否正常，如果呼吸频率正常转入步骤101，否则转入步骤109进行声光报警单元4进行报警；
步骤110，定时进行面部皮肤颜色配准计算，配准成功时转入步骤109进行声光报警。
所以本发明具有使用视觉技术进行呼吸监测，非接触的监测患者的呼吸状态及缺氧时皮肤颜色的变化，并在危险时进行声光报警，既适合医疗机构使用也适合家庭对患者进行监护，使用十分方便等特征。

Claims (2)

1.一种基于视觉技术的呼吸监测装置，其特征包括：
摄像机，用于获取患者序列图像帧；
处理器，对序列图像帧进行分析处理及输入、输出信号控制，并在所连接的显示屏上显示监测参数；
图像采集单元，把摄像机序列图像帧采集后传送到处理器进行处理；
图像预处理模块，对序列图像帧进行去噪、增强处理；
轮廓特征提取模块，从序列图像帧中提取患者呼吸时的轮廓特征；
呼吸分析模块，根据轮廓特征随时间的变化规律计算呼吸频率；
还包括皮肤颜色识别模块，所述皮肤颜色识别模块对由于缺氧引起皮肤粘膜颜色改变进行识别处理；
还设置有皮肤颜色模板，所述皮肤颜色模板包括缺氧引起的多种皮肤粘膜颜色；
所述皮肤颜色模板包括樱桃红色、咖啡色、玫瑰红色、青紫色或苍白色皮肤模板；
所述皮肤颜色识别模块依据所述皮肤颜色模板对序列图像帧进行识别处理，定时进行面部皮肤颜色配准计算，在处理结果是匹配时输出报警信号；
还包括光源，所述光源在环境光不足时对摄像机进行补光；
所述处理器还连接声光报警装置。
2.根据权利要求1所述一种基于视觉技术的呼吸监测装置，其特征在于：所述呼吸分析模块设置有呼吸频率阀值，当呼吸频率超过阀值时输出报警信号。
CN 201110412395 2011-12-12 2011-12-12 一种基于视觉技术的呼吸监测装置 Expired - Fee Related CN102406502B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110412395 CN102406502B (zh) 2011-12-12 2011-12-12 一种基于视觉技术的呼吸监测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110412395 CN102406502B (zh) 2011-12-12 2011-12-12 一种基于视觉技术的呼吸监测装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102406502A CN102406502A (zh) 2012-04-11
CN102406502B true CN102406502B (zh) 2013-05-08

Family

ID=45909052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110412395 Expired - Fee Related CN102406502B (zh) 2011-12-12 2011-12-12 一种基于视觉技术的呼吸监测装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102406502B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103006195B (zh) * 2013-01-10 2015-06-17 浙江大学 一种基于图像处理的非接触式生命体征数据监测系统和监测方法
CN103824057B (zh) * 2014-02-18 2017-06-27 江苏大学 一种基于面积特征算子的猪的呼吸频率检测方法
CN106361340B (zh) * 2016-08-30 2019-05-31 苏州涵轩信息科技有限公司 一种检测呼吸频率的方法及装置
CN108156415A (zh) * 2016-12-05 2018-06-12 贝马体育科技有限公司 高速摄像方法
CN107423669B (zh) * 2017-04-18 2020-12-29 北京国科智途科技有限公司 一种基于视觉传感器的刷牙行为参数获取方法
CN107633270A (zh) * 2017-09-29 2018-01-26 上海与德通讯技术有限公司 智能识别方法、机器人及计算机可读存储介质
CN108985180A (zh) * 2018-06-22 2018-12-11 张小勇 数据处理方法和系统
CN114699046A (zh) * 2022-04-25 2022-07-05 深圳市华屹医疗科技有限公司 睡眠监测方法以及监护仪和监护系统
CN115736892B (zh) * 2022-11-04 2024-07-30 云浮市人民医院 一种基于机器视觉技术的呼吸引导方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1686052A (zh) * 2004-12-23 2005-10-26 中国科学院等离子体物理研究所 放射治疗非接触测量胸腹肿瘤位置的方法
CN1735378A (zh) * 2003-01-09 2006-02-15 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于计算机断层摄影的呼吸监控器
CN101002682A (zh) * 2007-01-19 2007-07-25 哈尔滨工程大学 用于身份识别的手背静脉特征提取和匹配方法
CN101172037A (zh) * 2006-10-30 2008-05-07 钟灵 呼吸实时监测报警器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1735378A (zh) * 2003-01-09 2006-02-15 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于计算机断层摄影的呼吸监控器
CN1686052A (zh) * 2004-12-23 2005-10-26 中国科学院等离子体物理研究所 放射治疗非接触测量胸腹肿瘤位置的方法
CN101172037A (zh) * 2006-10-30 2008-05-07 钟灵 呼吸实时监测报警器
CN101002682A (zh) * 2007-01-19 2007-07-25 哈尔滨工程大学 用于身份识别的手背静脉特征提取和匹配方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102406502A (zh) 2012-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102406502B (zh) 一种基于视觉技术的呼吸监测装置
KR102265934B1 (ko) 모바일 단말을 이용한 맥파 신호 및 스트레스 측정 방법 및 장치
US9504426B2 (en) Using an adaptive band-pass filter to compensate for motion induced artifacts in a physiological signal extracted from video
US20150379370A1 (en) Method and system for signal analysis
CN106793962A (zh) 用于使用视频图像来连续估计人体血压的方法和装置
Blöcher et al. An online PPGI approach for camera based heart rate monitoring using beat-to-beat detection
CN105996993A (zh) 一种智能视频生命体征监测系统及方法
CN105997035B (zh) 一种非接触式心率测量方法及系统
CN108272448A (zh) 一种非接触式的婴儿生理参数昼夜监护方法
KR101752873B1 (ko) 동공 크기 변화율을 이용한 심장 시간 영역의 정보 추출 방법 및 그 장치
CN103815890A (zh) 一种利用智能手机摄像头检测心率的方法
CN104083160A (zh) 一种基于机器视觉的睡眠状态监测方法及装置
CN202568258U (zh) 一种基于视觉技术的呼吸监测装置
US10813593B2 (en) Using visual context to timely trigger measuring physiological parameters
CN104173051A (zh) 非接触式自动呼吸测量系统及测量方法
CN112806966B (zh) 一种非干扰式睡眠中呼吸暂停预警系统
US20200367772A1 (en) Method, information processing apparatus and server for determining a physiological parameter of an individual
CN105869144A (zh) 一种基于深度图像数据的非接触式呼吸监测方法
CN203290905U (zh) 非接触式自动呼吸测量系统
Huang et al. A motion-robust contactless photoplethysmography using chrominance and adaptive filtering
CN204190864U (zh) 具看护功能的自动监视系统
CN108430322A (zh) 用于连续监测生命体征的设备、方法和计算机程序产品
CN104257373A (zh) 基于云技术的人体健康智能监测装置及其监测方法
KR101996027B1 (ko) 동공 크기 변화를 이용한 심장 주파수 영역의 정보 추출 방법 및 그 장치
CN207087880U (zh) 一种医用看护机器人

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130508

Termination date: 20191212