CN105943020B - 一种心电轴6导联错接检测系统及方法 - Google Patents
一种心电轴6导联错接检测系统及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种心电轴6导联错接检测系统及方法，系统包括：三维重建单元、正确贴放位置定位单元、识别定位电极片单元、检验匹配度单元。方法包括：三维重建人体上半身三维模型；正确贴放区域识别；实际贴放位置及颜色识别；对颜色贴放正确的电极片的实际贴放位置与正确贴放位置进行比较。本发明根通过扫描图像重建出人体上半身三维模型，判断心电轴6导联是否错接，方便操作医生在生成心电图记录和打印心电图报告之前确保心电轴6导联是正确连接的，可以有效地避免生成心电图记录后再重新采集，重新打印的问题。判断出心电轴6导联的实际贴放位置与正确贴放位置的偏差，避免出现导联错接的情况，同时也避免重新出报告，节约时间和心电图纸张。
Description
技术领域
本发明涉及心电监测技术领域，具体涉及一种心电轴6导联错接检测系统及方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，患心血管疾病的人数逐年增加，心电图是治疗此类疾病的主要依据。心电图机作为心电检查的诊断医疗设备，采集病人的心电信号转换为心电图记录是最基础的临床需求。心电图记录是医生临床诊断的重要依据，导联错接会直接影响心电图记录的准确性，进而可能导致医生诊断出现假阳性和假阴性的结果。在实际的心电检查中，由于操作技师的疏忽或经验不足，有可能出现导联错接的情况，从而产生错误的心电图记录和报告，通常有经验的诊断医生看到这样的心电图记录会将其废弃，并重新为病人做检验，重新出报告，非常浪费人力和物力。有些情况下，由于医生经验不足，甚至可能出现误诊。因此，在实际临床应用背景下，实现采集过程中导联错接提醒和自动校正功能对提高用户的工作效率和降低误诊率有着重要的临床意义。
现有技术中，有很多为避免心电导联错接的装置，如专利号为201420662600.X的发明专利“一种一体化心电电极片及相连接的心电导联线装置”中将各个电极片一体化贴在患者的身体上，但由于人们身材的差异导致此装置可使用性不是很强。又如专利号为201410131884.4的发明专利“一种对心电导联错接进行判断的方法和装置”提供了采集结束后针对心电记录的导联校正功能，这种方法采集过程中技师无法实时了解导联的连接情况，只能待采集结束后根据诊疗设备上显示的波形信息人为判断导联是否错接，来选择是否对当前心电记录进行导联校正。实际临床中，很多医生并不会选择导联校正，而是会进行重新采集，且心电诊疗设备通常提供采集结束后立即打印报告的功能，在这种方法下，采集结束后立即打印的这份报告是错误的，需要舍弃。本发明通过手机软件可以判断出实际的心电导联接位与正常的偏差，同时解决了由于对电极片颜色的混淆而导致贴放的区域与电极片颜色不对应的问题，避免出现由于操作技师的疏忽或经验不足出现导联错接的情况，同时也避免重新出报告，节约人力和物力。对提高用户的工作效率和降低误诊率，降低成本等都有着重要的临床实际意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种心电轴6导联错接检测系统及方法。
本发明的技术方案是：
一种心电轴6导联错接检测系统，包括：
三维重建单元，采用彩色图像三维重建的立体匹配方法重建人体上半身三维模型；
正确贴放位置定位单元，根据重建出的人体上半身三维模型，自适应定位心电轴6导联电极片在人体上半身的正确贴放位置；
识别定位电极片单元，识别出心电轴6导联电极片在人体上半身的实际贴放位置及颜色，根据电极片实际的RGB与理论的RGB判断所贴放电极片的颜色是否正确：若颜色误差在允许范围内，则电极片的颜色贴放正确，否则重新贴放该颜色的电极片；
检验匹配度单元，对颜色贴放正确的电极片的实际贴放位置与正确贴放位置进行比较：若误差超过允许范围，则当前电极片存在错接情况，需要重新贴放，否则，当前电极片贴放位置正确。
所述三维重建单元包括：
获取彩色图像单元，获取人体上半身的多张不同视角的彩色图像；
提取角点单元，提取各彩色图像的角点；
均匀角点生成单元，采用DotUniform算法得到均匀分布的角点集合；
匹配角点对生成单元，针对相邻两张彩色图像及对应角点集合用Match算法进行邻域彩色相关匹配，得到匹配角点对集合；
SFM重建单元：采用SFM重建算法利用得到的匹配角点对集合进行三维重建，得到人体上半身三维模型。
所述正确贴放位置定位单元，包括：
心脏区域标记单元，计算左胸中心点与右胸中心点之间的距离L，左胸中心点与右胸中心点之间连线的中点C向下找到距离该中点十六分之五L的点D，即心脏的竖直位置，由点D沿垂直于人体向内二十四分之五L的距离标记为心脏区域E；
虚拟水平坐标系建立单元，在标记的心脏区域E建立虚拟水平坐标系，垂直人体向外为Y轴，水平于人体向左为X轴；
正确贴放位置确定单元，找到X轴方向与人体体表的交点，并以该点为圆心、左胸中心点与右胸中心点之间的距离L的十二分之一为半径在人体体表确定圆形区域，该圆形区域为电极片V6的正确贴放区域；同样地，以X轴方向为0度，顺时针为正方向，分别找出30度、60度、75度、90度、120度与人体体表的交点，并分别以这些交点为圆心、左胸中心点与右胸中心点之间的距离L的十二分之一为半径在人体体表确定圆形区域，则这些圆形区域分别为电极片V5、V4、V3、V2、V1的正确贴放区域。
所述识别定位电极片单元，包括：
边缘提取单元，对人体上半身的多张不同视角的彩色图像进行降噪和边缘提取；
实际贴放位置定位单元，提取出各彩色图像中圆形轮廓，确定各圆形轮廓的半径和圆心坐标即定位出心电轴6导联电极片的实际贴放位置；
电极片颜色识别单元，根据定位出的心电轴6导联电极片的实际贴放位置，在各彩色图像上显示出心电轴6导联电极片的实际RGB值，比较每个电极片的理论的RGB值与实际的RGB值，判断所贴放电极片的颜色是否正确：若颜色误差在允许范围内，则电极片的颜色贴放正确，否则重新贴放该颜色的电极片。
利用所述的心电轴6导联错接检测系统进行心电轴6导联错接检测的方法，包括：
三维重建人体上半身三维模型；
正确贴放区域识别：根据重建出的人体上半身三维模型，自适应定位心电轴6导联电极片在人体上半身的正确贴放位置；
实际贴放位置及颜色识别：识别出心电轴6导联电极片在人体上半身的实际贴放位置及颜色，根据电极片实际的RGB与理论的RGB判断所贴放电极片的颜色是否正确：若颜色误差在允许范围内，则电极片的颜色贴放正确，否则重新贴放该颜色的电极片；
对颜色贴放正确的电极片的实际贴放位置与正确贴放位置进行比较：若误差超过允许范围，则当前电极片存在错接情况，需要重新贴放，否则，当前电极片贴放位置正确。
采用彩色图像三维重建的立体匹配方法进行所述重建人体上半身，具体如下：
获取人体上半身的多张不同视角的彩色图像；
提取各彩色图像的角点；
采用DotUniform算法得到均匀分布的角点集合；
针对相邻两张彩色图像及对应角点集合用Match算法进行邻域彩色相关匹配，得到匹配角点对集合；
采用SFM重建算法利用得到的匹配角点对集合进行三维重建，得到人体上半身三维模型。
正确贴放区域识别的方法是：
心脏区域标记：计算左胸中心点与右胸中心点之间的距离L，左胸中心点与右胸中心点之间连线的中点C向下找到距离该中点十六分之五L的点D，由点D沿垂直于人体向内二十四分之五L的距离标记为心脏区域E；
建立虚拟水平坐标系：以垂直人体向外为Y轴，水平于人体向左为X轴，在标记的心脏区域E建立虚拟水平坐标系；
确定心电轴6导联正确贴放位置：以X轴方向与人体体表的交点为圆心、左胸中心点与右胸中心点之间的距离L的十二分之一为半径在人体体表确定圆形区域，即电极片V6的正确贴放区域；同样地，以X轴方向为0度，顺时针为正方向，分别找出30度、60度、75度、90度、120度与人体体表的交点，并分别以这些交点为圆心、左胸中心点与右胸中心点之间的距离L的十二分之一为半径在人体体表确定圆形区域，则这些圆形区域分别为电极片V5、V4、V3、V2、V1的正确贴放区域。
实际贴放位置及颜色识别的方法如下：
对人体上半身的多张不同视角的彩色图像进行降噪和边缘提取；
提取出各彩色图像中圆形轮廓，确定各圆形轮廓的半径和圆心坐标即定位出心电轴6导联电极片的实际贴放位置；
根据定位出的心电轴6导联电极片的实际贴放位置，在各彩色图像上显示出心电轴6导联电极片的实际RGB值；
根据电极片实际的RGB与理论的RGB判断所贴放电极片的颜色是否正确：若颜色误差在允许范围内，则电极片的颜色贴放正确，否则重新贴放该颜色的电极片。
有益效果：
本发明提供的一种心电轴6导联错接检测系统及方法，通过扫描图像重建出人体上半身三维模型，判断心电轴6导联是否错接，方便操作医生在生成心电图记录和打印心电图报告之前确保心电轴6导联是正确连接的，可以有效地避免生成心电图记录后再重新采集，重新打印的问题，从而大大地精简了操作流程，节省了检查时间以及纸张成本，让用户使用更加方便，使设计更加人性化。本发明可以判断出心电轴6导联的实际贴放位置与正确贴放位置的偏差，避免出现由于操作技师的疏忽或经验不足出现导联错接的情况，同时也避免重新出报告，节约时间和心电图纸张。对提高用户的工作效率和降低误诊率有着重大的临床意义。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的心电轴6导联错接检测系统结构框图；
图2是本发明具体实施方式的方法流程图；
图3是本发明具体实施方式的三维重建人体上半身三维模型流程图；
图4是本发明具体实施方式的正确贴放区域识别流程图；
图5是本发明具体实施方式的实际贴放位置及颜色识别流程图；
图6是本发明具体实施方式的心电轴6导联正确贴放位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
一种心电轴6导联错接检测系统，如图1所示，包括：
三维重建单元，采用彩色图像三维重建的立体匹配方法重建人体上半身三维模型；
正确贴放位置定位单元，根据重建出的人体上半身三维模型，自适应定位心电轴6导联电极片在人体上半身的正确贴放位置；
识别定位电极片单元，识别出心电轴6导联电极片在人体上半身的实际贴放位置及颜色，根据电极片实际的RGB与理论的RGB判断所贴放电极片的颜色是否正确：若颜色误差在允许范围内，则电极片的颜色贴放正确，否则重新贴放该颜色的电极片；
检验匹配度单元，对颜色贴放正确的电极片的实际贴放位置与正确贴放位置进行比较：若误差超过允许范围，则当前电极片存在错接情况，需要重新贴放，否则，当前电极片贴放位置正确。
三维重建单元包括：
获取彩色图像单元，获取人体上半身的多张不同视角的彩色图像；
提取角点单元，提取各彩色图像的角点；具体是在获得的彩色图像中定义一个局部检测窗口，当该窗口沿各个方向做移动时，获取窗口的平均能量变化，当该能量变化值超过设定的阈值时，将窗口的中心像素点提取为角点；
均匀角点生成单元，采用DotUniform算法得到均匀分布的角点集合；
匹配角点对生成单元，针对相邻两张彩色图像及对应角点集合用Match算法进行邻域彩色相关匹配，得到匹配角点对集合；
SFM重建单元：采用SFM重建算法利用得到的匹配角点对集合进行三维重建，得到人体上半身三维模型。
正确贴放位置定位单元，包括：
心脏区域标记单元，计算左胸中心点与右胸中心点之间的距离L，左胸中心点与右胸中心点之间连线的中点C向下找到距离该中点十六分之五L的点D，即心脏的竖直位置，由点D沿垂直于人体向内二十四分之五L的距离标记为心脏区域E；
虚拟水平坐标系建立单元，在标记的心脏区域E建立虚拟水平坐标系，垂直人体向外为Y轴，水平于人体向左为X轴；
正确贴放位置确定单元，找到X轴方向与人体体表的交点，并以该点为圆心、左胸中心点与右胸中心点之间的距离L的十二分之一为半径在人体体表确定圆形区域，该圆形区域为电极片V6的正确贴放区域；同样地，以X轴方向为0度，顺时针为正方向，分别找出30度、60度、75度、90度、120度与人体体表的交点，并分别以这些交点为圆心、左胸中心点与右胸中心点之间的距离L的十二分之一为半径在人体体表确定圆形区域，则这些圆形区域分别为电极片V5、V4、V3、V2、V1的正确贴放区域。
识别定位电极片单元，包括：
边缘提取单元，对人体上半身的多张不同视角的彩色图像进行降噪和边缘提取；
实际贴放位置定位单元，提取出各彩色图像中圆形轮廓，确定各圆形轮廓的半径和圆心坐标即定位出心电轴6导联电极片的实际贴放位置；
电极片颜色识别单元，根据定位出的心电轴6导联电极片的实际贴放位置，在各彩色图像上显示出心电轴6导联电极片的实际RGB值，比较每个电极片的理论的RGB值与实际的RGB值，判断所贴放电极片的颜色是否正确：若颜色误差在允许范围内，则电极片的颜色贴放正确，否则重新贴放该颜色的电极片。
利用所述的心电轴6导联错接检测系统进行心电轴6导联错接检测的方法，如图2所示，包括：
步骤1、三维重建人体上半身三维模型；
采用彩色图像三维重建的立体匹配方法进行所述重建人体上半身，如图3所示，具体如下：
步骤1-1、用智能终端（如Android或iOS系统手机）在人体上半身进行多次扫描，获取人体上半身的多张不同视角的彩色图像；
步骤1-2、提取各彩色图像的角点；具体是在获得的彩色图像中定义一个局部检测窗口，当该窗口沿各个方向做移动时，获取窗口的平均能量变化，当该能量变化值超过设定的阈值时，将窗口的中心像素点提取为角点；
步骤1-3、采用DotUniform算法得到均匀分布的角点集合；
步骤1-4、针对相邻两张彩色图像及对应角点集合用Match算法进行邻域彩色相关匹配，得到匹配角点对集合；
步骤1-5、采用SFM重建算法利用得到的匹配角点对集合进行三维重建，得到人体上半身三维模型。
步骤2、正确贴放区域识别：根据重建出的人体上半身三维模型，自适应定位心电轴6导联电极片在人体上半身的正确贴放位置；
如图4所示，正确贴放区域识别的方法是：
步骤2-1、心脏区域标记：计算左胸中心点A与右胸中心点B之间的距离L，左胸中心点与右胸中心点之间连线的中点C向下找到距离该中点十六分之五L的点D，由点D沿垂直于人体向内二十四分之五L的距离标记为心脏区域E；
步骤2-2、建立虚拟水平坐标系：以垂直人体向外为Y轴，水平于人体向左为X轴，在标记的心脏区域E建立虚拟水平坐标系；
步骤2-3、确定心电轴6导联正确贴放位置：以X轴方向与人体体表的交点为圆心、左胸中心点与右胸中心点之间的距离L的十二分之一为半径在人体体表确定圆形区域，即电极片V6的正确贴放区域；同样地，以X轴方向为0度，顺时针为正方向，分别找出30度、60度、75度、90度、120度与人体体表的交点，并分别以这些交点为圆心、左胸中心点与右胸中心点之间的距离L的十二分之一为半径在人体体表确定圆形区域，则这些圆形区域分别为电极片V5、V4、V3、V2、V1的正确贴放区域，如图6所示。
步骤3、实际贴放位置及颜色识别：识别出心电轴6导联电极片在人体上半身的实际贴放位置及颜色，根据电极片实际的RGB与理论的RGB判断所贴放电极片的颜色是否正确：若颜色误差在允许范围内，则电极片的颜色贴放正确，否则重新贴放该颜色的电极片；
如图5所示，实际贴放位置及颜色识别的方法如下：
步骤3-1、对人体上半身的多张不同视角的彩色图像进行降噪和边缘提取；
步骤3-2、提取出各彩色图像中圆形轮廓，确定各圆形轮廓的半径和圆心坐标即定位出心电轴6导联电极片的实际贴放位置；
步骤3-3、根据定位出的心电轴6导联电极片的实际贴放位置，在各彩色图像上显示出心电轴6导联电极片的实际RGB值；
步骤3-4、从左到右的心电轴6导联电极片的颜色理论上分别为红、黄、绿、棕、黑、紫，根据电极片实际的RGB与理论的RGB判断所贴放电极片的颜色是否正确：若颜色误差在允许范围内，则电极片的颜色贴放正确，否则重新贴放该颜色的电极片；
颜色误差的允许范围是R、G、B三个值均在正确值的正负10%内，如红色的正确R、G、B分别为255，0，0，若实际的R、G、B三个值分别在（229.5-280.5）、（0-25.5）（0-25.5）内，则说明电极片的颜色贴放正确，否则重新贴放该颜色的电极片。
步骤4、对颜色贴放正确的电极片的实际贴放位置与正确贴放位置进行比较：若误差超过允许范围（电极片面积的5%），则当前电极片存在错接情况，输出提示音2（低频率的“吱吱”声），并显示出实际与理论贴法的差异图，需要重新贴放，否则，当前电极片贴放位置正确，输出提示音1（高频率的“滴滴”声）。
Claims (9)
1.一种心电轴6导联错接检测系统，其特征在于，包括：
三维重建单元，采用彩色图像三维重建的立体匹配方法重建人体上半身三维模型；
正确贴放位置定位单元，根据重建出的人体上半身三维模型，自适应定位心电轴6导联电极片在人体上半身的正确贴放位置；
识别定位电极片单元，识别出心电轴6导联电极片在人体上半身的实际贴放位置及颜色，根据电极片实际的RGB与理论的RGB判断所贴放电极片的颜色是否正确：若颜色误差在允许范围内，则电极片的颜色贴放正确，否则重新贴放该颜色的电极片；
检验匹配度单元，对颜色贴放正确的电极片的实际贴放位置与正确贴放位置进行比较：若误差超过允许范围，则当前电极片存在错接情况，需要重新贴放，否则，当前电极片贴放位置正确。
2.根据权利要求1所述的心电轴6导联错接检测系统，其特征在于，所述三维重建单元包括：
获取彩色图像单元，获取人体上半身的多张不同视角的彩色图像；
提取角点单元，提取各彩色图像的角点；
均匀角点生成单元，采用DotUniform算法得到均匀分布的角点集合；
匹配角点对生成单元，针对相邻两张彩色图像及对应角点集合用Match算法进行邻域彩色相关匹配，得到匹配角点对集合；
SFM重建单元：采用SFM重建算法利用得到的匹配角点对集合进行三维重建，得到人体上半身三维模型。
3.权利要求1所述的心电轴6导联错接检测系统，其特征在于，所述正确贴放位置定位单元，包括：
心脏区域标记单元，计算左胸中心点与右胸中心点之间的距离L，左胸中心点与右胸中心点之间连线的中点C向下找到距离该中点十六分之五L的点D，即心脏的竖直位置，由点D沿垂直于人体向内二十四分之五L的距离标记为心脏区域E；
虚拟水平坐标系建立单元，在标记的心脏区域E建立虚拟水平坐标系，垂直人体向外为Y轴，且以心脏为出发点，向人体正对的方向为Y轴的正方向，水平于人体向左为X轴；
正确贴放位置确定单元，找到X轴方向与人体体表的交点，并以该点为圆心、左胸中心点与右胸中心点之间的距离L的十二分之一为半径在人体体表确定圆形区域，该圆形区域为电极片V6的正确贴放区域；同样地，以X轴方向为0度，心脏为中心，在XY轴组成的水平面上的顺时针为正方向，分别找出30度、60度、75度、90度、120度与人体体表的交点，并分别以这些交点为圆心、左胸中心点与右胸中心点之间的距离L的十二分之一为半径在人体体表确定圆形区域，则这些圆形区域分别为电极片V5、V4、V3、V2、V1的正确贴放区域。
4.权利要求1所述的心电轴6导联错接检测系统，其特征在于，所述识别定位电极片单元，包括：
边缘提取单元，对人体上半身的多张不同视角的彩色图像进行降噪和边缘提取；
实际贴放位置定位单元，提取出各彩色图像中圆形轮廓，确定各圆形轮廓的半径和圆心坐标即定位出心电轴6导联电极片的实际贴放位置；
电极片颜色识别单元，根据定位出的心电轴6导联电极片的实际贴放位置，在各彩色图像上显示出心电轴6导联电极片的实际RGB值，比较每个电极片的理论的RGB值与实际的RGB值，判断所贴放电极片的颜色是否正确：若颜色误差在允许范围内，则电极片的颜色贴放正确，否则重新贴放该颜色的电极片。
5.利用权利要求1所述的心电轴6导联错接检测系统进行心电轴6导联错接检测的方法，其特征在于，包括：
三维重建人体上半身三维模型；
正确贴放区域识别：根据重建出的人体上半身三维模型，自适应定位心电轴6导联电极片在人体上半身的正确贴放位置；
实际贴放位置及颜色识别：识别出心电轴6导联电极片在人体上半身的实际贴放位置及颜色，根据电极片实际的RGB与理论的RGB判断所贴放电极片的颜色是否正确：若颜色误差在允许范围内，则电极片的颜色贴放正确，否则重新贴放该颜色的电极片；
对颜色贴放正确的电极片的实际贴放位置与正确贴放位置进行比较：若误差超过允许范围，则当前电极片存在错接情况，需要重新贴放，否则，当前电极片贴放位置正确。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用彩色图像三维重建的立体匹配方法进行所述重建人体上半身，具体如下：
获取人体上半身的多张不同视角的彩色图像；
提取各彩色图像的角点；
采用DotUniform算法得到均匀分布的角点集合；
针对相邻两张彩色图像及对应角点集合用Match算法进行邻域彩色相关匹配，得到匹配角点对集合；
采用SFM重建算法利用得到的匹配角点对集合进行三维重建，得到人体上半身三维模型。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，正确贴放区域识别的方法是：
心脏区域标记：计算左胸中心点与右胸中心点之间的距离L，左胸中心点与右胸中心点之间连线的中点C向下找到距离该中点十六分之五L的点D，由点D沿垂直于人体向内二十四分之五L的距离标记为心脏区域E；
建立虚拟水平坐标系：以垂直人体向外为Y轴，且以心脏为出发点，向人体正对的方向为Y轴的正方向，水平于人体向左为X轴，在标记的心脏区域E建立虚拟水平坐标系；
确定心电轴6导联正确贴放位置：以X轴方向与人体体表的交点为圆心、左胸中心点与右胸中心点之间的距离L的十二分之一为半径在人体体表确定圆形区域，即电极片V6的正确贴放区域；同样地，以X轴方向为0度，心脏为中心，在XY轴组成的水平面上的顺时针为正方向，分别找出30度、60度、75度、90度、120度与人体体表的交点，并分别以这些交点为圆心、左胸中心点与右胸中心点之间的距离L的十二分之一为半径在人体体表确定圆形区域，则这些圆形区域分别为电极片V5、V4、V3、V2、V1的正确贴放区域。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，实际贴放位置及颜色识别的方法如下：
对人体上半身的多张不同视角的彩色图像进行降噪和边缘提取；
提取出各彩色图像中圆形轮廓，确定各圆形轮廓的半径和圆心坐标即定位出心电轴6导联电极片的实际贴放位置；
根据定位出的心电轴6导联电极片的实际贴放位置，在各彩色图像上显示出心电轴6导联电极片的实际RGB值；
对颜色贴放正确的电极片的实际贴放位置与正确贴放位置进行比较：若误差超过允许范围，则当前电极片存在错接情况，需要重新贴放，否则，当前电极片贴放位置正确。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对颜色贴放正确的电极片的实际贴放位置与正确贴放位置进行比较时的允许范围是电极片面积的5%。
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