CN104216521B - 用于病房的眼动呼叫方法及系统 - Google Patents
用于病房的眼动呼叫方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种用于病房的眼动呼叫方法及系统，所述方法包括：S1、获取用户的眼动数据；S2、根据所述眼动数据，判断屏幕的激活显示区域内是否形成视觉焦点；若是，生成控制输入信号进行输出；若否，继续监控并分析所述眼动数据；S3、接收所述控制输入信号，并将其转化成警报信号呼出；所述眼动数据包括：用户的眼睛开合状态、视觉焦点的位置。与现有技术相比，本发明用于病房的眼动呼叫方法及系统，该方法及系统基于病患的眼动数据进行对比分析，判断患者需求，进而对护士发生呼叫，该方法及系统简单易于实施，提高了医护人员的工作效率，同时，也降低了患者的看护成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于病房的眼动呼叫方法及系统，主要应用于医疗护理技术领域。
背景技术
随着医疗技术水平的发展，医疗器械的研究以及应用得到广泛的推广；相应的，一种病房呼叫系统作为提高医院管理水平和服务水平的辅助设施得到广泛应用，其适合服务性行业的无线呼叫系统，对人们生活的改善，对企业形象的提升起着十分重要的作用。对医院单位而言，在同类行业中，安静清雅的环境更具有竞争优势，快而准的服务极大地提高了工作人员的办事效率，便捷的呼叫系统节约了大量的人力，财力。对医务人员而言，不需要时刻去查房、巡逻，更不需要高声应答病人或家属，免去了无数次的来回奔波，维护了医院良好的安静环境，及时而准确的给病人带来需要和服务。对病人及其家属而言，不必在医院大声喧哗地呼叫医务人员，也不用亲自走到护士房告知护士，更不用在各个病房到处寻找护士。即使病人在没有家属陪伴的情况下，也能及时呼叫得到护理。
现有技术中，病房呼叫系统其由安装在病区护士站的呼叫主机、设置在病房床头的呼叫分机以及显示屏等组成，一旦病房床头有人按呼叫按钮，护士站的主机就发出声光报警信号，护士人员便可以立刻赶往病房处理紧急情况。上述呼叫应用系统，都是应用于一般病人，对于残疾人而言，特别是手不方便的用户，完全无法使用；相应的，设计出一种呼叫系统专门应用于手不方便的对于残障人士，该种呼叫系统基于语音识别。但对于缺乏语言能力的重度残疾人，基于语音识别的辅助系统也并不适用。对于该种患者，现有的做饭还是采用常规的护理方式，即在病床旁设置陪护人员，如此，降低了医护人员的工作效率，也间接的提高的病患的看护成本，看护效率及低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于病房的眼动呼叫方法及系统，该方法及系统基于病患的眼动数据，对护士发生呼叫，提高了医护人员的工作效率，同时，也降低了患者的看护成本。
相应的，本发明一实施方式的用于病房的眼动呼叫方法，所述方法包括以下步骤：
S1、采集用户眼睛的瞳孔所形成的亮点，以获取用户的眼动数据；
S2、根据所述眼动数据，判断屏幕的激活显示区域内是否形成视觉焦点；
若是，生成控制输入信号进行输出；
若否，继续监控并分析所述眼动数据；
S3、接收所述控制输入信号，并将其转化成警报信号呼出；
所述眼动数据包括：用户的眼睛开合状态、视觉焦点的位置。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1具体包括：对用户的眼睛构造红外光源或近红外光源，以刺激所述用户的眼睛，并引起反射，进而获取用户的眼动数据。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1之前还包括以下步骤：根据用户的眼睛位置，校准屏幕的激活显示区域，以使所述用户的眼睛与所述屏幕的激活显示区域相对应。
作为本发明的进一步改进，通过两个摄像头获取用户的眼动数据。
相应地，本发明一实施方式的用于病房的眼动呼叫系统，所述系统包括：数据获取单元，用于采集用户眼睛的瞳孔所形成的亮点，以获取用户的眼动数据；所述眼动数据包括：用户的眼睛开合状态、视觉焦点的位置；
对比分析单元，用于根据所述眼动数据，判断屏幕的激活显示区域内是否形成视觉焦点；
若是，生成控制输入信号进行输出；
若否，继续监控并分析所述眼动数据；
报警单元，用于接收所述控制输入信号，并将其转化成警报信号呼出。
作为本发明的进一步改进，所述系统还包括：
红外发射单元，用于向用户的眼睛发射红外光源或近红外光源，以刺激所述用户的眼睛，并引起反射，进而使数据获取单元获取用户的眼动数据。
作为本发明的进一步改进，所述系统还包括：校准单元，用于根据用户的眼睛位置，校准屏幕的激活显示区域，以使所述用户的眼睛与所述屏幕的激活显示区域相对应。
作为本发明的进一步改进，所述数据获取单元包括两个摄像头，所述摄像头用于获取用户的眼动数据。
与现有技术相比，本发明用于病房的眼动呼叫方法及系统，该方法及系统基于病患的眼动数据进行对比分析，判断患者需求，进而对护士发生呼叫，该方法及系统简单易于实施，提高了医护人员的工作效率，同时，也降低了患者的看护成本。
附图说明
图1是本发明一实施方式中用于病房的眼动呼叫方法的流程图；
图2是本发明一实施方式中用于病房的眼动呼叫系统的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
如图1所示，图1是本发明一实施方式中用于病房的眼动呼叫方法的流程图。
在本发明一用于病房的眼动呼叫方法，所述方法包括以下步骤：
为了提高该用于病房的眼动呼叫方法的准确性，所述方法包括：
S1、根据用户的眼睛位置，校准屏幕的激活显示区域，以使所述用户的眼睛与所述屏幕的激活显示区域相对应。
在本发明一具体实施方式中，所述屏幕的激活显示区域内还设有一启动按钮，在正式使用之前，调整系统参数和用户的眼动参数，测试用户视线注视屏幕的激活显示区域达到系统预设阈值后，是否启动按钮，发出警报信号给医护人员，若是，继续判断测试用户视线离开屏幕的激活显示区域后，警报信号是否停止发送给医护人员；若是，确认该系统工作正常，可以正式投入使用。
相应的，调整用户的眼动参数，以根据其设定所述系统参数对眼睛进行3D建模。所述眼动参数包括用户眼睛形状、不同部位、以及角膜、黄斑等的光折射、光反射特征等。
S2、获取用户的眼动数据。
所述眼动数据包括：用户的眼睛开合状态、视觉焦点的位置、所形成的视觉焦点在屏幕的激活显示区域停留的时间等。
相应的，对用户的眼睛构造红外光源或近红外光源，当用户的眼睛处于睁开状态时，用以刺激所述用户的眼睛，导致用户眼睛的瞳孔相对于周围的眼角膜形成亮点，之后，摄像头获取该亮点，进而获取用户的眼动数据。
相应的，红外光源或近红外光源的位置不做具体限定，优选的，红外光源或近红外光源与摄像头同轴设置，以使瞳孔上形成的亮点更加清晰。
优选的，所述摄像头的数量没有具体限定，在本发明的一优选实施方式中，所述摄像头的数量为两个。
S3、根据所述眼动数据，判断屏幕的激活显示区域内是否形成视觉焦点；若是，生成控制输入信号进行输出；若否，继续监控并分析所述眼动数据。
具体的，确定视觉焦点在屏幕的激活显示区域内X、Y坐标，以精确用户视线在屏幕的激活显示区域内的具体位置。
具体的，该步骤通过以下公式计算得到视觉焦点在屏幕的激活显示区域内X、Y坐标：
l2＝b2+(f+a)2 (2)
l＝d*tan(α) (4)
其中，w为屏幕激活显示区域的宽度，h为屏幕激活显示区域的高度，d表示眼睛到摄像头所在平面之间的垂直距离，α表示垂直于摄像头所在平面何眼睛的视线之间的夹角，f表示摄像头到屏幕激活显示区域下边缘的距离，a表示屏幕激活显示区域下边缘和视觉焦点之间的距离，p为屏幕的像素大小。
优选的，所述α的取值范围为α＜20°。
进一步的，确定视觉焦点在屏幕的激活显示区域内X、Y坐标，以精确用户视线在屏幕的激活显示区域内的具体位置。
进一步的，通过视觉焦点在激活显示区域内停留的时间，判断是否生成控制输入信号进行输出。例如：设定一系统时间阈值，所述系统时间阈值可根据实际情况人为设定，如1s、2s、3s等，将视觉焦点在激活显示区域内停留的时间与系统预设时间阈值相比较，若停留时间大于系统预设时间阈值，则生成控制输入信号进行输出。
优选的，在本申请一具体实施方式中，所述系统时间阈值设定为3s，当用户眼睛发出的视线形成视觉焦点在激活显示区域内停留的时间超过3s，即会生成控制输入信号进行输出。相应的，该控制输入信号可由用户发出眨眼等操作指令进行触发，在此不做详细赘述。
S4、接收所述控制输入信号，并将其转化成警报信号呼出。
相应的，所述警报信号可设置为多种形式，例如：例如：语音播报的方式，或是铃音的方式，通知医护人员，当医护人员感知到报警信号后，即会赶往病房处理患者的需求；当然，为了方便区分警报信号的来源，还可以对不同病房的警报信号做区别处理，以方便医护人员进行识别，在此不做详细赘述。
与现有技术相比，本发明的用于病房的眼动呼叫方法，基于病患的眼动数据进行对比分析，判断患者需求，进而对护士发生呼叫，该方法及系统简单易于实施，提高了医护人员的工作效率，同时，也降低了患者的看护成本。
相应的，结合图2所示，图2是本发明一实施方式中用于病房的眼动呼叫系统结构示意图。
相应的，所述用于病房的眼动呼叫系统包括：数据获取单元100、对比分析单元200、报警单元300、红外发射单元400、校准单元500。
在本申请一具体实施方式中，所述用于病房的眼动呼叫系统由单机和服务器两部分组成，所述单机包括数据获取单元100、对比分析单元200、红外发射单元400、校准单元500，所述单机设置于病房内，进行检测分析病人的的活动。服务器包括报警单元300，所述服务器可以设置在护士站及医生办公室，对从病房传过来的呼叫进行监控与处理。
优选的，所述单机通常放置于不显眼的地方，使得不会因为打扰到用户而影响结果。
相应的，单机和服务器之间可通过局域网、WIFI、蓝牙、Internet等方式进行连接，在此不做详细赘述。
校准单元500用于根据用户的眼睛位置，校准屏幕的激活显示区域，以使所述用户的眼睛与所述屏幕的激活显示区域相对应。
在本申请一具体实施方式中，对比分析单元200包括一显示屏，所述屏幕的激活显示区域设置于所述显示屏上，所述屏幕的激活显示区域内还设有一启动按钮，在正式使用之前，调整系统参数和用户的眼动参数，测试用户视线注视屏幕的激活显示区域达到系统预设阈值后，是否启动按钮，发出警报信号给医护人员，若是，继续判断测试用户视线离开屏幕的激活显示区域后，警报信号是否停止发送给医护人员；若是，确认该系统工作正常，可以正式投入使用。
相应的，调整用户的眼动参数，以根据其设定所述系统参数对眼睛进行3D建模。所述眼动参数包括用户眼睛形状、不同部位、以及角膜、黄斑等的光折射、光反射特征等。
数据获取单元100用于获取用户的眼动数据；红外发射单元400用于向用户的眼睛发射红外光源或近红外光源，以刺激所述用户的眼睛，并引起反射，进而使数据获取单元获取用户的眼动数据。
所述眼动数据包括：用户的眼睛开合状态、视觉焦点的位置、所形成的视觉焦点在屏幕的激活显示区域停留的时间等。
数据获取单元100包括若干个摄像头，在本发明的一优选实施方式中，所述摄像头的数量为两个。
相应的，红外发射单元400对用户的眼睛构造红外光源或近红外光源，当用户的眼睛处于睁开状态时，用以刺激所述用户的眼睛，导致用户眼睛的瞳孔相对于周围的眼角膜形成亮点，之后，摄像头获取该亮点，进而获取用户的眼动数据。
相应的红外发射单元400的位置不做具体限定，优选的，红外发射单元400与摄像头同轴设置，以使瞳孔上形成的亮点更加清晰。
对比分析单元200用于根据所述眼动数据，判断屏幕的激活显示区域内是否形成视觉焦点；若是，生成控制输入信号进行输出；若否，继续监控并分析所述眼动数据；
具体的，对比分析单元200确定视觉焦点在屏幕的激活显示区域内X、Y坐标，以精确用户视线在屏幕的激活显示区域内的具体位置。
对比分析单元200通过以下公式计算得到视觉焦点在屏幕的激活显示区域内X、Y坐标：
l2＝b2+(f+a)2 (2)
l＝d*tan(α) (4)
其中，w为屏幕激活显示区域的宽度，h为屏幕激活显示区域的高度，d表示眼睛到摄像头所在平面之间的垂直距离，α表示垂直于摄像头所在平面何眼睛的视线之间的夹角，f表示摄像头到屏幕激活显示区域下边缘的距离，a表示屏幕激活显示区域下边缘和视觉焦点之间的距离，p为屏幕的像素大小。
优选的，所述α的取值范围为α＜20°，以使该系统要达到更理想的精确度。
进一步的，对比分析单元200确定视觉焦点在屏幕的激活显示区域内X、Y坐标，以精确用户视线在屏幕的激活显示区域内的具体位置。
进一步的，对比分析单元200通过视觉焦点在激活显示区域内停留的时间，判断是否生成控制输入信号进行输出。例如：设定一系统时间阈值，所述系统时间阈值可根据实际情况人为设定，如1s、2s、3s等，对比分析单元200将视觉焦点在激活显示区域内停留的时间与系统预设时间阈值相比较，若停留时间大于系统预设时间阈值，则生成控制输入信号进行输出。
优选的，在本申请一具体实施方式中，所述系统时间阈值设定为3s，当用户眼睛发出的视线形成视觉焦点在激活显示区域内停留的时间超过3s，对比分析单元200即会生成控制输入信号进行输出。相应的，该控制输入信号可由用户发出眨眼等操作指令进行触发，在此不做详细赘述。
报警单元300用于接收所述控制输入信号，并将其转化成警报信号呼出。
相应的，所述警报信号可设置为多种形式，例如：语音播报的方式，或是铃音的方式，通知医护人员，当医护人员感知到报警信号后，即会赶往病房处理患者的需求；当然，为了方便区分警报信号的来源，还可以对不同病房的警报信号做区别处理，以方便医护人员进行识别，在此不做详细赘述。
与现有技术相比，本发明的用于病房的眼动呼叫方法及系统，该方法及系统基于病患的眼动数据进行对比分析，判断患者需求，进而对护士发生呼叫，该方法及系统简单易于实施，提高了医护人员的工作效率，同时，也降低了患者的看护成本。
为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以保存在保存介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，信息推送服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。
以上所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、信息推送服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理模块系统、基于微处理模块的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括保存设备在内的本地和远程计算机保存介质中。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于病房的眼动呼叫方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、根据用户的眼睛位置，校准屏幕的激活显示区域，以使所述用户的眼睛与所述屏幕的激活显示区域相对应；
S2、对用户的眼睛构造红外光源或近红外光源，以刺激所述用户的眼睛，使用户眼睛的瞳孔相对于周围的眼角膜形成亮点，通过摄像头获取所述亮点，进而获取用户的眼动数据；所述眼动数据包括：用户的眼睛开合状态、视觉焦点的位置；
S3、根据所述眼动数据，判断屏幕的激活显示区域内是否形成视觉焦点；
若是，生成控制输入信号进行输出；
若否，继续监控并分析所述眼动数据；
S4、接收所述控制输入信号，并将其转化成警报信号呼出。
2.根据权利要求1所述的病房的眼动呼叫方法，其特征在于，通过两个摄像头获取用户的眼动数据。
3.根据权利要求1所述的病房的眼动呼叫方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：根据以下公式求取判断视觉焦点对应屏幕的X、Y轴坐标；
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其中，w为屏幕激活显示区域的宽度，h为屏幕激活显示区域的高度，a表示屏幕激活显示区域下边缘和视觉焦点之间的距离，p为屏幕的像素大小，视觉焦点对应屏幕的X、Y轴坐标分别为(x1、y1)、(x2、y2)、(x3、y3)。
4.一种用于病房的眼动呼叫系统，其特征在于，所述系统包括：
校准单元，用于根据用户的眼睛位置，校准屏幕的激活显示区域，以使所述用户的眼睛与所述屏幕的激活显示区域相对应；
红外发射单元，用于向用户的眼睛发射红外光源或近红外光源，以刺激所述用户的眼睛，使用户眼睛的瞳孔相对于周围的眼角膜形成亮点，通过摄像头获取所述亮点，进而使数据获取单元获取用户的眼动数据；所述眼动数据包括：用户的眼睛开合状态、视觉焦点的位置；
数据获取单元，用于获取用户的眼动数据；
对比分析单元，用于根据所述眼动数据，判断屏幕的激活显示区域内是否形成视觉焦点；
若是，生成控制输入信号进行输出；
若否，继续监控并分析所述眼动数据；
报警单元，用于接收所述控制输入信号，并将其转化成警报信号呼出。
5.根据权利要求4所述的用于病房的眼动呼叫系统，其特征在于，所述数据获取单元包括两个摄像头，所述摄像头用于获取用户的眼动数据。
6.根据权利要求4所述的用于病房的眼动呼叫系统，其特征在于，
所述对比分析单元还用于，根据以下公式求取判断视觉焦点对应屏幕的X、Y轴坐标；
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其中，w为屏幕激活显示区域的宽度，h为屏幕激活显示区域的高度，a表示屏幕激活显示区域下边缘和视觉焦点之间的距离，p为屏幕的像素大小，视觉焦点对应屏幕的X、Y轴坐标分别为(x1、y1)、(x2、y2)、(x3、y3)。
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