CN106104576B - 用于附接到注射装置使用光学字符识别(ocr)记录和显示用户设定的剂量值的辅助装置 - Google Patents

Abstract

一种用于附接到笔型药物注射装置的辅助装置(2)，所述辅助装置(2)包括：光学传感器阵列或相机(25)，其被构造成捕捉所述注射装置的剂量拨选套筒上代表剂量值的一个以上数码的图像；和处理器(24)和存储器(240，241)的组合体，其被构造成运行算法以从传感器/相机接收图像数据，并经光学字符识别(OCR)从所述图像提取拨选的剂量数值。所述算法能够确定位于图像(902)中心的设定剂量值，还有如果该剂量刻度仅包括上下两个整数数值(参见图9)也能够确定设定剂量值。

Description

用于附接到注射装置使用光学字符识别(OCR)记录和显示用 户设定的剂量值的辅助装置

技术领域

本发明涉及一种用于附接到注射装置的辅助装置，其中所述辅助装置包括成像组合体和处理器组合体，所述处理器被构造成检测将存在于注射装置上的连续数码隔开的一个以上间隔。

背景技术

存在多种疾病要求通过注射药剂进行定期治疗。这种注射可以通过使用由医疗人员或由患者本身施用的注射装置来执行。作为一个示例，1型和2型糖尿病可以由患者本身通过注射胰岛素(例如，每天一次或几次)来治疗。比如，可以使用预填充一次性胰岛素笔作为注射装置。作为替代方式，可以使用可重复使用的笔。可重复使用的笔允许用新的药剂药筒来更换空药剂药筒。笔可以与一组不可回收的针一起供给，在每次使用之前，更换这些针。然后，比如，通过旋转剂量选钮并且从胰岛素笔的剂量窗口或显示器观察实际剂量，可以在胰岛素笔处手动地选定将要注射的胰岛素剂量。然后，通过将针插入到适当的皮肤部分并且按下胰岛素笔的注射按钮来注射剂量。为能够监视胰岛素注射，比如为了防止错误操作胰岛素笔或为了跟踪已经施加的剂量，期望测量与注射装置的状况和/或使用相关的信息，诸如关于注射的胰岛素类型和剂量的信息。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种用于附接到注射装置的辅助装置，所述辅助装置包括：

成像组合体，其被构造成捕捉存在于所述注射装置的可移动部件上的一个以上数码的图像；和

处理器组合体，其被构造成运行第一算法，用以：

接收表示图像的数据；

通过确定每个可见数码的边界来确定在所述图像中至少一个数码的位置；

选择所述可见数码中的一个数码用以进行识别；

执行模式匹配过程以识别所选择的数码的值；以及

使用在所述图像中所述至少一个可见数码中所选择的一个数码的确定位置，来确定被拨选到所述注射装置中的剂量。

使用所述至少一个可见数码中所选择的一个数码的确定的位置来确定被拨选到注射装置中的剂量，可以包括计算所选择的数码相对图像中心的位置偏移，然后基于所述位置偏移将加权函数应用于所选择的数码的值。处理器也可以在所接收的图像数据上执行二值化过程。

图像中的一个以上数码可以仅是部分可见的。

确定每个可见数码的边界，可以包括记录在图像的每个像素行中黑色像素之和，然后识别出该和低于某一阈值的一个以上的行。确定每个可见数码的边界，可以进一步包括记录在图像的每个像素列中黑色像素之和，然后识别出该和低于某一阈值的一个以上的列。阈值可以是1。

执行模式匹配过程可以包括：

如果所选择的数码包括两个以上的数字，则分开这些数字；以及

将该(一个或若干)数字与所存储的数字模板相比较，以确定最佳匹配。

选择可见数码中的一个用以进行识别，可以包括选择具有最大高度的数码，或如果两个数码具有相等的高度，则选择最上面的数码。

处理器可以利用针对图像中可见数码的预期高度和宽度的值进行预先编程。

处理器组合体可以进一步被构造成使得对应于加权函数应用于所选择的数码的值的结果的值被显示在装置的显示器上。

处理器组合体可以进一步被构造成在所接收的表示图像的数据上执行第二算法，其中第二算法与第一算法在至少一个步骤上不同。处理器组合体可以进一步被构造成将第一算法的结果和第二算法的结果相比较，以便确定被拨选到注射装置中的剂量。

本发明的第二方面提供包括本发明第一方面的辅助装置和具有上面有数码的可移动部件的注射装置的系统。

本发明的第三方面提供一种用于使用用于附接到注射装置的辅助装置来确定被拨选到注射装置中的剂量的方法，所述方法包括：

所述辅助装置的成像组合体捕捉存在于所述注射装置的可移动部件上的一个以上数码的图像；

所述辅助装置的处理器组合体：

接收表示图像的数据；

通过确定每个可见数码的边界来确定在所述图像中至少一个数码的位置；

选择所述可见数码中的一个用于进行识别；

执行模式匹配过程以识别所选择的数码的值；以及

使用在所述图像中所述至少一个可见数码中所选择的一个数码的确定位置，确定被拨选到所述注射装置中的剂量。

使用所述至少一个可见数码中所选择的一个数码的确定的位置来确定被拨选到注射装置中的剂量，包括计算所选择的数码相对所述图像的中心的位置偏移，并基于所述位置偏移将加权函数应用于所选择的数码的值。

附图说明

这些图形示出：

图1a：药物输送装置的分解图；

图1b示出图1a的药物输送装置的一些细节的透视图；

图2a：根据本发明的一方面的可释放地附接到图1a和图1b的药物输送装置的传感器装置的示意图；

图2b：根据本发明的各种方面的可释放地附接到图1a和图1b的药物输送装置的传感器装置的透视图；

图2c：根据本发明的其它方面的可释放地附接到图1a和图1b的药物输送装置的传感器装置的透视图；

图3：附接到药物输送装置的传感器装置的示意图，示出了传感器装置的部件；

图4和图5用图解法示出光学传感器相对于剂量窗口的视场的示例；

图6示出剂量窗口的二值化图像的示例；

图7和图8用图解法示出光学传感器的视场和分割过程的预期结果的其它示例；以及

图9示出在主数字行包含两个数字的情况下光学传感器的视场的领域的另一示例。

具体实施方式

在下文中，将参照胰岛素注射装置来描述本发明的实施例。然而，本发明并不限制于这种应用并且同样也可以同注射其它药物的注射装置或其它类型的医疗装置一起布置。

图1为注射装置1的分解图，其可以比如表示赛诺菲Solostar(R)胰岛素注射笔。

图1的注射装置1为预填充、一次性注射笔，其包括壳体10并且包含胰岛素容器14，针15可以附接到胰岛素容器14。针受到内针盖16和外针盖17的保护，内针盖16和外针盖17进而可由盖18覆盖。通过旋转剂量旋钮12可以选定将从注射装置1被排出的胰岛素剂量，然后经剂量窗口13显示选定的剂量，比如，为所谓的国际单位(IU)的倍数，其中，一个IU为约45.5微克(1/22毫克)纯结晶胰岛素的生物当量。显示在剂量窗口13中的选定剂量的一个示例可以比如为30IU，如图1中所示。需要指出的是，选定的剂量可以用不同的方式同样地显示。标签(未示出)设置在壳体10上。标签包括关于被包括在注射装置内的药剂的信息，包括识别药剂的信息。识别药剂的信息可以是以文字的形式。识别药剂的信息也可以是以颜色的形式。识别药剂的信息也可以被编码为条码、QR代码等。识别药剂的信息也可以是以黑白图案、彩色图案或底纹的形式。

旋转剂量旋钮12产生机械咔嗒声以为用户提供声反馈。在剂量窗口13中显示的数码通过印制存在于套筒上，而套筒被容纳在壳体10中并且与胰岛素容器14中的活塞以机械方式相互作用。当将针15插入到患者的皮肤部分中，然后推动注射按钮11时，显示在显示窗口13中的胰岛素剂量从注射装置1排出。当在推动注射按钮11之后注射装置1的针15在皮肤部分中停留某一时间时，绝大部分剂量实际上被注入到患者体内。注射胰岛素剂量也产生机械咔嗒声，但是该机械咔嗒声不同于使用剂量旋钮12时产生的声音。

注射装置1可以被用于几个注射过程，直至胰岛素容器14空了或者注射装置1的截止日期到期(例如第一使用28天之后)为止。

此外，在第一次使用注射装置1之前，可能必须执行所谓的“灌注启动注射”(primeshot)，以从胰岛素容器14和针15除去空气，比如通过选定两个单位的胰岛素，然后按下注射按钮11，同时保持注射装置1其针15向上。

为了陈述的简单性，在下文中，将示例性地假设，排出的剂量基本上与注射的剂量一致，使得比如当针对将接着被注射的剂量提出建议时，该剂量等于要由注射装置排出的剂量。不过，当然可以将排出剂量与注射剂量之间的差异(例如，损耗)考虑进去。

图1b为注射装置1的端部的特写。该图示出位于观察窗口13与剂量钮12之间的定位肋70。

图2a为可释放地附接到图1的注射装置1的辅助装置2的一个实施例的示意图。辅助装置2包括具有配接单元的壳体20，该配接单元被构造成夹住图1的注射装置1的壳体10，使得辅助装置2紧密地置于注射装置1的壳体10上，但是仍然可从注射装置1移除，比如当注射装置1空了而要进行更换时。图2a为高度示意性的，下面将参照图2b图来描述物理布置的细节。

辅助装置2包含用于从注射装置1收集信息的光学传感器和声学传感器。这种信息的至少一部分，比如所选定的剂量(以及视情况该剂量的单位)，经辅助装置2的显示单元21来显示。当辅助装置2附接到注射装置1时，注射装置1的剂量窗口13被辅助装置2遮挡。

辅助装置2进一步包括至少一个用户输入换能器，该用户输入换能器示意性地示出为按钮22。这些输入换能器22允许用户接通/断开辅助装置2，触发动作(比如，促使建立与另一个装置的连接或配对，和/或触发信息从辅助装置2传输至另一个装置)，或确认某事。

图2b为可释放地附接到图1的注射装置1的辅助装置2的第二实施例的示意图。辅助装置2包括具有配接单元的壳体20，该配接单元被构造成夹住图1的注射装置1的壳体10，使得辅助装置2紧密地置于注射装置1的壳体10上，但是仍然可从注射装置1移除。

信息经辅助装置2的显示单元21显示。当辅助装置2附接到注射装置1时，注射装置1的剂量窗口13被辅助装置2遮挡。

辅助装置2进一步包括三个用户输入按钮或开关。第一按钮22为通电/断电按钮，辅助装置2可以比如经第一按钮22接通和断开。第二按钮33为通信按钮。第三按钮34为确认或OK按钮。按钮22、33、34可以是任意适当形式的机械开关。这些输入按钮22、33、34允许用户接通/断开辅助装置2、触发动作(比如，促使建立与另一个装置的连接或配对，和/或触发信息从辅助装置2传输到另一个装置)，或确认某事。

图2c为可释放地附接到图1的注射装置1的辅助装置2的第三实施例的示意图。辅助装置2包括具有配接单元的壳体20，该配接单元被构造成夹住图1的注射装置1的壳体10，使得辅助装置2紧密地置于注射装置1的壳体10上，但是仍然可从注射装置1移除。

信息经辅助装置2的显示单元21显示。当辅助装置2附接到注射装置1时，注射装置1的剂量窗口13被辅助装置2遮挡。

辅助装置2进一步包括触敏输入换能器35。它还包括单个用户输入按钮或开关22。按钮22为通电/断电按钮，辅助装置2可以比如经第一按钮22接通和断开。触敏输入换能器35可以用来触发动作(比如，促使建立与另一个装置的连接或配对，和/或触发信息从辅助装置2传输到另一个装置)，或确认某事。

图3示出图2a的辅助装置2处于附接到图1a和图1b的注射装置1的状态的示意图。

利用辅助装置2的壳体20可以容纳多个部件。这些部件受到处理器24的控制，该处理器24可以比如为微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等。处理器24执行存储在程序存储器240中的程序代码(例如，软件或固件)，并且使用主存储器241比如来存储中间结果。主存储器241还可以用来存储关于执行过的排出/注射的日志。程序存储器240可以比如是只读存储器(ROM)，而主存储器可以比如是随机存取存储器(RAM)。

在诸如图2b所示实施例的那些实施例中，处理器24与第一按钮22相互作用，辅助装置2可以比如经第一按钮22被接通和断开。第二按钮33为通信按钮。第二按钮可以被用来触发建立与另一个装置的连接或触发信息向另一个装置传输。第三按钮34为确认或OK按钮。第三按钮34可以被用来承认呈现给辅助装置2的用户的信息。在诸如图2c所示实施例的那些实施例中，可以省略两个按钮33、34。作为替代方式，可以设置一个以上电容传感器或其它触摸传感器。

处理器24控制显示单元21，该显示单元21目前被实施为液晶显示器(LCD)。显示单元21被用来向辅助装置2的用户显示信息，比如关于注射装置1的目前设置的信息，或关于要进行的下一次注射的信息。显示单元21也可以被实施为触摸屏显示器，比如用以接收用户输入。

处理器24还控制光学传感器25，光学传感器25被实施为光学字符识别(OCR)读取器，该光学传感器25能够捕捉剂量窗口13的图像，当前选定的剂量(借助存在于注射装置1中所包含的套筒19上的数码、文字、符号或图像字符，这些数码能通过剂量窗口13看见)被显示在剂量窗口13中。OCR读取器25进一步能够从捕捉的图像识别字符(例如，数码)并且将该信息提供给处理器24。作为替代方式，辅助装置2中的单元25可以仅为光学传感器(例如，照相机)用于捕捉图像并将关于捕捉的图像的信息提供给处理器24。因此，处理器24负责在捕捉的图像上执行OCR。

处理器24还控制光源，诸如发光二极管(LED)29，用以照亮剂量窗口13，当前选定的剂量被显示在剂量窗口13中。可以在光源的前面使用漫射器，比如用一块丙烯酸玻璃制造的漫射器。此外，光学传感器可以包括透镜系统，比如包括两个非球面透镜。放大率(图像尺寸与实物大小比)可以小于1。放大率可以在0.05至0.5的范围内。在一个实施例中，放大率可以是0.15。

处理器24进一步控制光度计26，光度计26被构造成确定注射装置1的壳体10的光学性质，例如颜色或阴影。光学性质可以仅存在于壳体10的特定部分中，例如被包括在注射装置1内的套筒19或胰岛素容器的颜色或颜色编码，这种颜色或颜色编码可以比如通过壳体10(和/或套筒19)中的另外的窗口看见。然后，关于这种颜色的信息被提供给处理器24，处理器24可以接着确定注射装置1的类型或注射装置1中所包含的胰岛素的类型(例如，具有紫色的SoloStar甘精胰岛素和具有蓝色的谷赖胰岛素)。作为替代方式，可以用相机单元代替光度计26，然后，将壳体、套筒或胰岛素容器的图像提供给处理器24，以借助于图像处理来确定壳体、套筒或胰岛素容器的颜色。此外，可以提供一个以上光源来改进光度计26的读取。光源可以提供某种波长或频谱的光，以改进光度计26的颜色检测。光源可以被布置成例如通过剂量容器13来避免或减少不要的反射。在一个示例实施例中，代替光度计26或除了光度计26，可以部署相机单元，用于检测与注射装置和/或容纳在注射装置中的药剂相关的代码，比如条形码，条形码可以比如是一维或二维条形码。该代码可以比如位于壳体10上或位于注射装置1中所包含的药剂容器上，这只是举出了几个示例而已。该代码可以比如指示注射装置和/或药剂的类型，以及/或者其他的性质(比如，截止日期)。

处理器24进一步控制声传感器27(和/或从声传感器27接收信号)，声传感器27被构造成感测由注射装置1产生的声音。这样的声音可以比如在如下情况下产生：当通过旋转剂量旋钮12来拨选剂量时，和/或当通过按压注射按钮11来排出/注射一定剂量时，和/或当执行灌注启动注射时。这些动作就机械方面而言是相似的，但是发出的声音不同(对于指示这些动作的电子声音而言，情况也可以如此)。声学传感器27和/或处理器24可以被构造成区别这些不同的声音，比如能够安全地识别注射已经发生(而非只完成了灌注启动注射)。

处理器24进一步控制声音信号发生器23，声音信号发生器23被构造成产生声音信号，声音信号可以比如涉及注射装置1的操作状态，比如作为给用户的反馈。例如，声音信号可以由声音信号发生器23发出，作为要注射下一个剂量的提醒，或者作为报警信号(比如在误使用的情况下)。声音信号发生器可以比如被实施为蜂鸣器或扬声器。除了声音信号发生器23之外或作为声音信号发生器23的替代，触觉信号发生器(未示出)也可以用来比如借助振动提供触觉反馈。

处理器24控制无线单元28，无线单元28被构造成以无线形式将信息传输至另一个装置和/或从另一个装置接收信息。这种传输可以比如基于无线电传输或光传输。在一些实施例中，无线单元28是蓝牙收发器。作为替代方式，无线单元28可由有线单元替代或补充，该有线单元被构造成以线结合形式(比如，经电缆或光纤连接)传输至另一个装置和/或从另一个装置接收信息。当数据被传输时，可以明确或暗含地定义所传递的数据(值)的单位。比如，在胰岛素剂量的情况下，可以总是使用国际单位(IU)，否则，可以比如以编码的形式明确地传递所使用的单位。

处理器24从笔检测开关30接收输入，笔检测开关30可操作以检测笔1是否存在，即，检测辅助装置2是否联接到注射装置1。电池32借助电源31对处理器24和其它部件提供电力。

图3的辅助装置2因此能够确定与注射装置1的状况和/或使用相关的信息。该信息被显示在显示器21上供装置的用户使用。信息可以要么由辅助装置2本身处理，要么可以至少部分地被提供给另一个装置(例如，血糖监测系统)。

图4和图5示意性地示出当将辅助装置2附接到注射装置1时光学传感器25的视场400的示例。传感器的视场可以是矩形或方形。光学传感器的视场400可以比剂量窗口13宽但是不一样高，因此没有收入整个剂量窗口13。然而，在一些其它实施例中，视场可以在两个方向上都大于剂量窗口13。图4和图5中的水平实线402表示视场400的中心线(即，光学传感器25的像素阵列的中央像素行)。

在一些实施例中，由于空间限制和具有某一大小的数码的需要，在数码套筒19上仅印制偶数。在一些其它实施例中，仅在数码套筒上印制奇数。然而，任何数量单位的药剂都能够被拨选到注射装置1中。在一些替代实施例中，每个数码，即升序整数，可以印制在套筒上。在这些实施例中，可以将半个单位的剂量拨选到注射装置中。注射装置可以限于80个单位的最大拨选剂量。在其它替代实施例中，可以只印制每个第3个、第4个或第5个数码。印制的数码之间的剂量位置可以由刻度标记指示。本文中使用的术语“印制”指被标记在数码套筒表面上的数码，然而技术人员将理解，数码可以被印制、刻、标记、附接到辅助装置2的光学传感器25，或者按多种已知的方式来使得辅助装置2的光学传感器25可见。

注射装置1和辅助装置2被构造成使得光学传感器25的视场400近似定位在剂量窗口13上方的中心处。制造公差可能意味着视场在水平和垂直两个方向上都略偏离中心。在图4中，6个单位被拨选到注射装置1中，使得数码6在剂量窗口13中心显示。在图5中，7个单位被拨选到注射装置1中，使得数码6和数码8两者都显示在剂量窗口13中，并且这两个数码之间的间隙占据剂量窗口13的中央区域。

处理器24被配置成执行允许图4和图5表示的两种情况被精确地解码的算法。该算法在可见数码上执行光学字符识别(OCR)过程并且使用OCR过程的结果以便精确地确定当前被拨选到注射装置1中的剂量。该算法可以以软件或固件实施并且可以存储在辅助装置2的程序存储器240内。处理器24和存储算法的存储器240一起在本文中可被称为“处理器组合体”。

整个算法能够被划分成预处理部分、OCR部分和后处理部分，其中，每个部分大致涉及几个步骤。

在预处理部分中，通过执行下列步骤来评估和改进图像数据质量：

·缺陷和坏像素校正

·光校正

·扭曲和倾斜校正

例如，曝光控制算法丢掉太亮或太暗的图片，而采用曝光参数经过调节的新图片。为了便于人识别和定位，数码可以印制在斜面上，但是如果移除该斜面，数码可以更容易解码。就本申请所描述和主张保护的发明的目的而言，预处理是可选特征。算法的OCR部分可以被设计为在不对图像进行预处理的情况下执行所需的标准，和/或光学传感器25能够被构造为产生足够质量的图像以便在这些图像上执行OCR。

在OCR部分中，图像数据接着被进一步被处理，并且最终能够得到识别出的字符。OCR过程包括如下步骤：

·二值化

·分割

·模式匹配

·位置计算

下面更详细地描述这些步骤。

后处理可涉及各种检查以及产生要显示的结果。后处理包括如下步骤：

·执行完整性检查

·滞后计算

·在显示器上示出最终结果

就本申请所描述和主张保护的发明的目的而言，后处理是可选特征。例如，OCR过程的结果可以在无后处理的情况下直接输出至显示装置。

由于传感器装置2的高可靠性要求，在一些实施例中可能有并行操作的两种OCR算法。这两种OCR算法具有相同的输入(图像)并且旨在提供相同的输出。它们都执行类似的步骤，然而，在每个步骤中所使用的单独的方法可以不同。这两种OCR算法可以在二值化、分割、模式匹配和位置计算步骤中的一个步骤或在这些步骤中多于一个的步骤中不同。使用两个OCR部分用不同方法来提供相同的结果，增加了整个算法的可靠性，因为数据按照两种独立的方式进行了处理。

关键挑战是实施图像捕捉和后续的OCR过程，所述后续的OCR过程包括分割成能够从显示器可靠地识别数码、文字和/或字形以确定剂量值的小系统。该系统由于紧凑设计和使用寿命的要求，是电池供电的、尺寸小并且具有有限的成像以及处理能力。这种装置的处理器通常具有约100MHz或以下的时钟频率和高达32千字节RAM和512kb闪存等存储器(这些规格是示例性的，并不是想要进行限制)。然而，OCR过程的结果应该是能够实时得到的，意味着拨入一个剂量的用户能够在拨选的同时从辅助装置读取该剂量。典型的计算时间将为约70ms。

现在将更详细地描述算法的OCR部分。图6示出剂量窗口13的图像600在二值化之后的一个示例。实心水平线602表示光学传感器25的视场的中心线。剂量窗口13的图像首先由光学传感器25捕捉。在应用上述预处理步骤之后，灰度图像通过二值化过程被转换成纯黑白图像。根据在明亮套筒上具有黑色数码的注射笔设计，黑白图像用黑色像素指示数字存在，利用白色像素指示数字不存在。

在一些实施例中，用固定阈值分开黑白像素。在二值化图像中，值为阈值或高于阈值的像素变成白色，阈值以下的像素变成黑色。高阈值将导致伪像(白色区域中的黑色部分)，而低阈值的风险是，在一些情况下，部分的数字缺失。在一些实施例中，挑选阈值要使得无论如何都不会缺失部分数字，因为算法一般而言是稳健的不受伪像影响(即，能够在存在一些伪像的情况下执行精确的OCR过程)。在测试中，使用了能够检测256个灰度值的传感器，阈值为127显示出了良好的结果。

使用固定的阈值是可能的，这是因为预处理中进行了光校正。光校正和固定阈值的结合类似于窗口平均二值化。窗口平均二值化将像素值与它所处的区域的像素平均值相比较。在扭曲和倾斜校正步骤之前执行光校正步骤意味着更多信息可用于OCR过程，这一点已经被示出在图片的边缘和拐角上得到了更好的结果。

作为替代方式，可以将Otsu阈值法应用到捕捉的灰度图像以产生类似于图像600的二值图像。在一些替代实施例中，可以省略二值化，可以在捕捉的灰度图像上执行算法的OCR部分。

在二值化之后，执行分割步骤。算法的该部分的目的是确定图像中的每个可见的或部分可见的数码的精确位置。为了实现这个目的，该算法通过找到数字的边缘来限定可见数字的边界。这大致在两个步骤中完成，这两个步骤可以以任意顺序执行。再次参照图4和图5，处理器24首先执行“竖直投影”，在“竖直投影”中执行构成二值化图像的像素列。单独分析每个像素列，并且计算每列中的黑色像素的数量之和。在一些实施例中，只有有零个黑色像素的像素列才可以限定数码的边缘。作为替代方式，可以为黑色像素的数量设置低阈值以补偿脏污、刮痕和其它干扰。计算相邻列的差值，并且具有最大差的边界表示数码的边缘。另外，可以计算重叠组列(例如，三个相邻列)的像素内容以辅助确定数码的水平边缘。在图4和图5中可见的虚线示出“竖直投影”的预期结果。

然后，处理器24执行“水平投影”，在“水平投影”中分析构成二值化图像的像素行。这以与上文所描述的用于“竖直投影”的相同的方式进行。现在参照图7和图8，再次示出光学传感器25的视场700。实心水平线702表示光学传感器25的视场的中心线。水平投影的预期结果添加到竖直投影的结果，从而识别出可见数码的边缘。虚线示出该过程的预期结果。在图8中，数码“6”和数码“8”两者是充分可见的并且分割过程因此检测出这两个数码的所有四个边缘(左、右、上和下)。这将对应于用户已经拨选7个单位。在图7中，数码“6”位于视场700的中心，而数码“4”和“8”在上面和下面是部分可见的。这将对应于用户已经拨选6个单位。因此，部分可见数码的边缘不是全部都被检测出。处理器24可以用完整数码的预期高度(以像素行为单位)预先编程，并且因此能够识别部分可见的数码的存在。

简单来看，“水平投影”和“竖直投影”能够同样好地基于代之以计算白色像素之和的分析，倘若在每行和每列中白色像素的预期数量是已知的。

知道精确位置允许仅使用代表(一个或多个)可见数码的那部分图像，用于OCR过程中接下来的步骤。通过这种方式，可以减少该数码以外的其它对象(例如，污物、刮痕和其它干扰)的任何影响。进一步，还减小了要在后续步骤(例如，在模式匹配步骤)中处理的像素的总数。这有助于降低资源要求。这也有助于提高性能。此外，知道精确位置也支持确定相对于图像中心的竖直位置(参见下文)。

OCR过程中的下一个步骤是选择要被解码和识别的可见数码中的一个。这通过将这些数码中的一个指定为“主数字行”来执行。主数字行是基于哪一个可见数码具有最大高度来选择的。这是因为印制在套筒上的所有数码具有近似相同的高度，因此可以假设，具有最大高度的数码将是充分可见的并且因此易于以高确定度解码。在图7中，数码“6”的高度大于上方和下方的部分可见数码，因此被选择为主数字行。在图8中，数码“6”和“8”都是充分可见的并且具有相同的高度。在这种情况下，最上面的数码被选择为主数字行。主数字行是随后用来确定被拨选到注射装置1中的剂量的数码。

用于胰岛素的自我给送的标准注射装置1能够注射从1个单位到80个单位的任意个单位的药剂。因此，为了适当地将所识别的数码解码为主数字行，必须确定这个数码是由一个数字还是两个数字构成。处理器24因此执行一系列步骤以便确定每个数码是由一个数字还是两个数字构成，并且在由两位数字构成的情况下，将两个数字彼此分开。处理器24可以使用先前计算的列像素信息用于该目的。现在参照图9，另一个示例性视场900被示出为其中9个单位的药剂被拨选到注射装置1中。示出水平投影和竖直投影的预期结果。数码“10”具有比数码“8”更大的高度，因此被选择为主数字行。

随后，该处理器24决定所选择的主数字行是否比预定的“最大数字宽度”值更宽。由于处理器24是用与所捕捉的图像中的数码的预期大小相关的信息预先编程，所以能够定义单个数字的最大预期宽度。为了增加可靠性，最大宽度可以被设定为像素列中最宽数码之外的小的数码。如果主数字行的宽度是最大数字宽度或更小，则假定该行包含单个数字。如果主数字行太宽而不会是单个数字，则接着在主数字行上(而非在整个图像上)执行第二竖直投影。此外，每个单独的数字的预期宽度可以用来预测应进行分离的位置。

图9中所示的示例性视场900是数码被清晰隔开的图解表达。事实上，由于数码套筒的可用空间有限以及当不采用辅助装置2时对用户而言数码可读性的需要，数码被印制得相当紧凑。因此，在二值化之后，构成数码的两个数字可能没有被清晰地分开，即，两个数字之间可能不存在没有黑色像素的列。这是在图6中所示的示例性二值化图像中的情况，其中，上面的数码“74”的“7”和“4”之间没有不包含黑色像素的像素列。在这种情况下，每个单独的数字的预期宽度再次被用来预测应分开的位置。如果预测的列包含黑色像素，则计算该列与相邻各列的偏差以确定最佳分开位置。在这种情形下，当不清楚所挑选的分开列中的黑色像素属于左边的数字还是右边的数字时，忽略这些黑色像素。这种情况已经显示出对OCR过程正确识别数字的可靠性具有最小的影响。

然后执行模式匹配过程，用以识别主数字行中的数字。每个数码的模板可以存储在辅助装置2的存储器中，然后可以将所识别的数字与这些模板进行比较。在一种简单方法中，可以在逐个像素基础上执行模式匹配。然而，这可能需要高计算能力。此外，该方法易于受到图像和模板之间位置变化的影响。在一些其它实施例中，执行特征识别过程。特征可以是水平的、竖直的或对角线、曲线、圆圈或闭环等。这些特征可以在所选择的数码的图像中被识别出来并与模板相比较。

在另外的一些实施例中，模式匹配算法可以基于矢量比较过程。例如，模板可以是矢量形式，描述黑色像素的每条线(连续延伸)的位置和长度。在一个示例中，位置和长度涉及相应线中的绝对位置。在另一个示例中，位置和长度涉及伸过模板中心的垂直线。所捕捉的每个数字的二值图像可以同样地被转换成矢量并且依次与每个所存储的模板相比较以找到最佳匹配。

当将所捕捉的图像的矢量与特定的数字模板相比较时，任何偏差都导致对该图像和那个模板之间的匹配的可能性施加减分。减分的幅度可以取决于与模板相比该图像中缺失的或多出的黑色像素的数量。在已经将数字图像与每个模板相比较并且所有减分已经施加之后，做出关于哪一个数字存在的决定。在良好的光学条件下，正确的模板将具有非常低的减分，而所有其它模板将具有高的减分。如果主数字行由两个数字构成，则该过程在这两个数字上进行，然后处理器24合并结果以产生数码的最后结果。

对于某些数字，可以存在专门措施。例如，“1”在宽度上明显偏离所有其它数码，导致普遍误测。为了克服这一情况，如果数字的二值图像比“1”的预期宽度宽，则当与所存储的“1”的矢量模板相比较时，该数字接收附加检测减分。

在一些例外情况下，如果主数字行的模式匹配结果的置信水平低于某个阈值(例如，99％)，则处理器可以在一个以上数码其它可见或部分可见的数码上执行第二模式匹配过程。因为数码的顺序是已知的，所以该第二模式匹配能够起到检查第一模式匹配返回正确结果的作用。

如果该结果的置信水平仍然不够高，则光学传感器25可以捕捉第二图像，然后重复该过程。作为替代方式，可以显示出错消息。

一旦已经成功地识别主数字行中的这个数字或这几个数字，就可以应用加权函数以便确定被拨选到注射装置1中的剂量。为了用公式表示加权函数，确定主数字行相对于图像中心的竖直位置。这可以通过计算包括主数字行的中间像素行相对于表示图像中心线的光学传感器25的像素行的偏移来执行。

例如，在一些实施例中，光学传感器包括光敏元件的矩形64×48阵列。最终的二值图像是具有这些相同维度的像素阵列。第24和/或第25像素行可以被指定为图像的中央行。确定包括主数字行的中间像素行的位置。然后计算包括主数字行的中间像素行和图像中央行之间按像素行计的偏移。取决于偏移的方向，该偏移可以是正的或负的。相应地，该偏移在被应用到所确定的数码之前通过除以连续数码之间的距离(按像素行计)被转换成分数。因此，偏移允许确定数码相对于传感器的旋转位置。如果主数字行的中央像素行与图像的中央像素行相同，则偏是零，因此位置等于主数字行号。然而，由于辅助装置2中和/或在注射装置1中的制造公差，并且由于用户施加在数码套筒上的压力，在大部分情况下可能存在一些偏移。

印制在数码套筒上的连续数码之间的距离是恒定的，因为数码代表的剂量与注射装置机构的离散机械运动有关。因此，在所捕捉的图像中连续数码之间的距离(按像素行计)也应是恒定的。数码和数码之间的间隔的预期高度被预先编程到算法中。

作为一个示例，每个数码的预期高度可以是22个像素，数码之间的间隔的预期高度可以是6个像素。因此，连续数码的中央像素行之间的距离是28个像素。

继续该示例，如果像素行从图像的顶部到底部依次被编号，则加权函数的应用可以在算术上被定义为：

位置＝主数字行号+[2×偏移/(数码预期高度+间隔预期高度)]

其中，偏移＝中央图像行号-主数字行中央行号

因此，如果主数字行处于图像的上半部，则偏移是正的，而如果主数字行处于图像的下半部，则偏移为负的。例如，如果主数字行中所示的数码是“6”，如在图4中，并且偏移是零，则所计算的位置将是：

位置＝6+[2×0/(28)]＝6

因此，结果“6”将按预期的那样返回。

以图6为例，其中，75个单位被拨选到注射装置1，如果顶部数码，“74”被选择为主数字行并且根据上文的方程存在11个像素行的正偏移，并且再次假设28个像素的组合数码/间隔高度，则所计算的位置将是：

位置＝74+[2×11/(28)]＝74.79

然后，将该结果圆整至最接近的整数，以按预期的那样产生“75”的位置确定。

在应用最终后处理部分之后，处理器24使得该结果显示在辅助装置2的显示单元21上。如先前所讨论的，由于空间限制，可以不将每个数码都印制在数码套筒上。在一些实施例中，仅在数码套筒上印制偶数。上述位置确定步骤允许辅助装置2显示剂量值，尽管这些值可能未呈现在数码套筒上。因此，为辅助装置2的用户提供拨选剂量的更清楚的指示。

如果用户在缓慢地拨入一个剂量(即，缓慢地旋转剂量旋钮12)，则上述位置圆整可能导致显示器在两个数码之间闪烁。为了防止这种情况，后处理步骤可以包含滞后规则，使得所显示的数码对先前显示的数码具有一些依赖性。这种滞后计算可以是在显示结果之前在算法中执行的最后一步。

本领域技术人员应明白，上述加权函数和位置确定仅仅表示一个示例，可以利用多种其它计算方法达到相同的结果。本领域技术人员还将明白，可以修改和改进上述数学计算以缩短计算时间。因此，加权函数的精确形式对于本发明的定义是不必要的。

在一些实施例中，在套筒上可以只印制每第3个、每第4个或每第5个数码，例如该数码序列可以是0、5、10、15等。中间剂量值可以仅由套筒上的刻度标记指示。在这种情况下，光学传感器25的分辨率足以允许算法确定数码套筒19的精确位置并且通过确定可见数码相对于传感器中心线的位置来导出未印出的剂量单位值。例如，可以拨选7个单位到注射装置中，使得剂量套筒被拨选到印制的数码5和10之间的位置中。在这种情况下，算法的位置确定方面足够精确以使用加权函数的修改型来计算“7”的剂量值(因为也可以修改数码的高度以及数码之间的间隔的大小)。

本算法也可以被构造成在图像数码上执行其它类型的操纵，例如通过改变一个以上数字的大小，将数码剪裁成限定的像素区域和将斜体样式印制的数码修剪到直立状态。这些操纵可以在与所存储的模板模式匹配比较之前执行。作为替代方式，这些操纵可以在二值化过程之前在图像预处理步骤中在所捕捉的图像上执行。还可以执行另外的阴影、畸变和曝光校正。

Claims (23)

1.一种用于附接到注射装置的辅助装置，所述辅助装置包括：

成像组合体，其被构造成捕捉存在于所述注射装置的可移动部件上的一个以上数码的图像；和

处理器组合体，其被构造成运行第一算法，用以：

接收表示图像的数据；

通过确定每个可见数码的边界来确定至少一个数码在所述图像中的位置；

选择所述可见数码中的一个数码用来进行识别；

执行模式匹配过程，以识别所选择的数码的值；以及

通过计算所选择的数码相对所述图像的中心的位置偏移，并基于所述位置偏移将加权函数应用于所选择的数码的值，以计算未由图像中可见数码表示的剂量值，使用所述图像中所述可见数码中所选择的一个数码的确定位置，确定被拨选到所述注射装置中的剂量。

2.根据权利要求1所述的辅助装置，其中，所述位置偏移被表达为像素行的数量。

3.根据权利要求1所述的辅助装置，其中，所述图像中的数码中的一个以上数码仅是部分可见的。

4.根据权利要求1所述的辅助装置，其中，所述处理器组合体进一步被配置成在所接收的图像数据上执行二值化过程。

5.根据权利要求1所述的辅助装置，其中，确定每个可见数码的边界包括记录所述图像的每个像素行中的黑色像素之和以及对所述和低于阈值的一个以上行进行识别。

6.根据权利要求1所述的辅助装置，其中，确定每个可见数码的边界还包括记录所述图像的每个像素列中的黑色像素之和以及对所述和低于阈值的一个以上列进行识别。

7.根据权利要求5或6所述的辅助装置，其中，所述阈值是1。

8.根据权利要求1所述的辅助装置，其中，执行所述模式匹配过程包括：

如果所选择的数码包括两个以上数字，则分开这些数字；以及

将数字与所存储的数字模板相比较以确定最佳匹配。

9.根据权利要求8所述的辅助装置，其中，所述处理器组合体进一步被配置成通过确定所选择的数码是否宽于预定的最大数字宽度值来确定所选择的数码是否包括两个以上数字。

10.根据权利要求1所述的辅助装置，其中，选择所述可见数码中的一个数码用于进行识别包括选择具有最大高度的数码，或者，如果两个数码具有相等的高度，则选择最上面的数码。

11.根据权利要求1所述的辅助装置，其中，所述处理器组合体利用所述图像中可见数码的预期高度和预期宽度的值进行预先编程。

12.根据权利要求7所述的辅助装置，其中，所述处理器组合体利用所述图像中可见数码的预期高度和预期宽度的值进行预先编程，其中，所述处理器组合体进一步被配置成使用数码的预期宽度来预测两个以上数字应分开的位置。

13.根据权利要求1所述的辅助装置，其中，所述处理器组合体进一步被配置成使得对应于所述加权函数应用于所选择的数码的值的结果的值显示在所述装置的显示器上。

14.根据权利要求1所述的辅助装置，其中，所述处理器组合体进一步被配置成在表示图像的所接收的数据上运行第二算法，其中，所述第二算法在至少一个步骤上与所述第一算法不同。

15.根据权利要求14所述的辅助装置，其中，所述第一算法和第二算法并行地操作。

16.根据权利要求14或15所述的辅助装置，其中，所述处理器组合体进一步被配置成将所述第一算法的结果与所述第二算法的结果进行比较，以便确定被拨选到所述注射装置中的剂量。

17.根据权利要求1所述的辅助装置，其中，所述第一算法包括用于评估并改进图像数据质量的预处理部分。

18.根据权利要求17所述的辅助装置，其中，所述预处理部分包括缺陷坏像素校正、光校正以及扭曲和倾斜校正的步骤。

19.根据权利要求1所述的辅助装置，其中，所述处理器组合体进一步被构造成，如果所述模式匹配过程的结果中置信水平低于阈值水平，则在所述图像中的另一个可见数码上执行第二模式匹配过程。

20.根据权利要求1所述的辅助装置，其中，所述处理器组合体被配置成显示确定的剂量值，所述确定的剂量值与所述注射装置的可移动部件上出现的所述一个以上数码中的任一个数码都不一致。

21.一种系统，其包括注射装置和权利要求1-20中任一项所述的辅助装置，所述注射装置具有可移动部件，在所述可移动部件上存在数码。

22.根据权利要求21所述的系统，其中，在所述可移动部件上仅存在偶数。

23.一种确定被拨选到注射装置中的剂量的方法，使用用于附接到注射装置的辅助装置来确定，所述方法包括：

所述辅助装置的成像组合体捕捉存在于所述注射装置的可移动部件上的一个以上数码的图像；

所述辅助装置的处理器组合体：

接收表示图像的数据；

通过确定每个可见数码的边界来确定在所述图像中至少一个数码的位置；

选择所述可见数码中的一个用于进行识别；

执行模式匹配过程以识别所选择的数码的值；以及

通过计算所选择的数码相对所述图像的中心的位置偏移，并基于所述位置偏移将加权函数应用于所选择的数码的值，以计算未由图像中可见数码表示的剂量值，使用在所述图像中所述可见数码中所选择的一个数码的确定位置，确定被拨选到所述注射装置中的剂量。