CN107437066A - 一种越障状态分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种越障状态分析方法，该方法包括使用智能化医用轮椅以在轮椅前方上坡高度大于等于轮椅本身能够爬坡的最大高度时，无线发送爬坡困难信号，轮椅包括后方摄像头，设置在轮椅的后端，面向轮椅后方进行实时图像采集，以获得并输出实时后方图像；LCD显示设备，设置在轮椅的前端，与所述后方摄像头连接，用于向轮椅的用户显示所述实时后方图像；语音输入设备，设置在轮椅的前端，用于接收轮椅的用户输入的语音信息，并将轮椅的用户输入的语音信息转换为语音控制指令；无线通信接口，与远端的轮椅的用户的亲属的移动终端连接，用于将轮椅异常信息通过双向无线通信链路发送到远端的轮椅的用户的亲属的移动终端处。
Description
技术领域
本发明涉及轮椅领域，尤其涉及一种越障状态分析方法。
背景技术
轮椅的座垫方面，为避免压疮，对垫子要高度注意，有可能尽量用蛋篓(eggcrate)型或Roto垫，这种垫由一块大塑料，上面有大量直径5cm左右的乳头状塑胶空心柱组成，每个柱都柔软易动，患者坐上后受压面变成大量的受压点，而且患者稍一移动，受压点随乳头的移动而改变，这样就可以不断地变换受压点，避免经常压迫同一部位造成压疮。如无上述垫子，则需用层型泡沫塑料，其厚度应有10cm，上层为0.5cm厚的高密度聚氯基甲酸酯(polyarethane)泡沫塑料，下层为中密度的同样性质的塑料，高密度者支持性强，中密度者柔软舒适。在坐位时，坐骨结节承压很大，常超出正常毛细血管端压力的1～16倍，易于缺血形成压疮。为避免此处压力过大，常在相应处的垫子上挖去一块，让坐骨结节架空，挖时前方应在坐骨结节前2.5cm处，侧方应在该结节外侧2.5cm处，深度在7.5cm左右，挖后垫子呈凹字形，缺口在后，若采用上述垫子加上切口，可以相当有效地防止压疮的产生。
当前轮椅缺乏对前方是否存在上坡的检测，同时也缺乏对前方上坡是否高于自身爬坡能力的检测，导致无法获得当前轮椅难以通过上坡的状态信息，相关医护人员也无法实施相应救助操作。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种越障状态分析方法，能够准确检测到前方是否存在上坡，在检测到上坡时能够准确探测到前方上坡的坡高，为轮椅是否能爬上去提供参考，同时，在接收到上坡识别信号时，启动探测坡高的各个设备，在接收到所述无上坡信号时，关闭探测坡高的各个设备。
根据本发明的一方面，提供了一种越障状态分析方法，该方法包括：
1)提供一种智能化医用轮椅，以及
2)使用所述的智能化医用轮椅以在轮椅前方上坡高度大于等于轮椅本身能够爬坡的最大高度时，无线发送爬坡困难信号；
所述智能化医用轮椅包括：
后方摄像头，设置在轮椅的后端，面向轮椅后方进行实时图像采集，以获得并输出实时后方图像；
LCD显示设备，设置在轮椅的前端，与所述后方摄像头连接，用于向轮椅的用户显示所述实时后方图像；
语音输入设备，设置在轮椅的前端，用于接收轮椅的用户输入的语音信息，并将轮椅的用户输入的语音信息转换为语音控制指令；
无线通信接口，与远端的轮椅的用户的亲属的移动终端连接，用于将轮椅异常信息通过双向无线通信链路发送到远端的轮椅的用户的亲属的移动终端处。
更具体地，在所述智能化医用轮椅中，所述轮椅还包括：
后轮电机，采用交流整流子电机对轮椅左后轮和轮椅右后轮进行电力驱动。
更具体地，在所述智能化医用轮椅中，所述轮椅还包括：
轮椅左后轮、轮椅右后轮、轮椅左前轮和轮椅右前轮，轮椅左后轮和轮椅右后轮一起控制轮椅的行走模式；
其中，轮椅左前轮和轮椅右前轮都为随动轮。
更具体地，在所述智能化医用轮椅中：
LCD显示设备为触摸屏，用于接收轮椅的用户输入的触摸式控制指令；
其中，LCD显示设备还用于显示所述轮椅的各种状态信息。
更具体地，在所述智能化医用轮椅中，所述轮椅还包括：
卫星导航设备，用于实时提供轮椅的实时导航位置；
无线通信设备，分别与卫星导航设备和坡高测量设备连接，用于在上坡高度大于等于轮椅本身能够爬坡的最大高度时，无线发送爬坡困难信号以及轮椅的实时导航位置；
上坡检测设备，包括上坡分析仪、温度传感器和多个超声波传感器，所述多个超声波传感器竖直方向等间距设置，每一个超声波传感器包括超声波接收单元和超声波发送单元，所述温度传感器用于检测并输出实时环境温度，在每一个超声波传感器中：超声波发送单元用于向前方发送超声波信号，超声波接收单元用于接收反射回来的超声波信号并将超声波发送单元发送超声波信号的时间以及自己接收反射回来的超声波信号的时间之间的时间差输出给所述上坡分析仪；
所述上坡分析仪分别与所述温度传感器和所述多个超声波传感器连接，基于每一个超声波传感器的超声波接收单元发送的时间差以及所述温度传感器发送的实时环境温度确定每一个超声波传感器正前方的目标距离，当所述多个超声波传感器中，每一个超声波传感器竖直方向设置位置越高，对应的目标距离越远时，确定所述多个超声波传感器前方出现上坡并输出上坡识别信号，否则，输出无上坡信号；
CCD摄像设备，用于对前方场景进行高清图像数据采集，以获取实时高清图像；
噪声复杂度检测设备，与所述CCD摄像设备连接，用于接收所述实时高清图像，对所述实时高清图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度；
图像分块设备，与所述噪声复杂度检测设备连接，用于接收所述图像噪声复杂度和所述实时高清图像，并基于所述图像噪声复杂度对所述实时高清图像进行分块处理以获得多个图像块；
自适应滤波设备，与所述图像分块设备连接，用于接收所述多个图像块，对每一个图像块执行以下处理：对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型，基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块；所述自适应滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像；
坡高测量设备，与所述自适应滤波设备连接，用于接收所述组合滤波图像，基于所述组合滤波图像中各个目标在垂直方向的景深分布情况识别出上坡目标并从所述组合滤波图像中分割出对应的上坡子图像，并基于所述上坡子图像在所述组合滤波图像中的相对位置以及所述上坡子图像在垂直方向的长度确定并输出上坡高度；
主控设备，分别与所述上坡检测设备、所述CCD摄像设备、所述噪声复杂度检测设备、所述图像分块设备、所述自适应滤波设备和所述坡高测量设备连接，用于在接收到所述上坡识别信号时，启动所述CCD摄像设备、所述噪声复杂度检测设备、所述图像分块设备、所述自适应滤波设备和所述坡高测量设备，还用于在接收到所述无上坡信号时，关闭所述CCD摄像设备、所述噪声复杂度检测设备、所述图像分块设备、所述自适应滤波设备和所述坡高测量设备。
更具体地，在所述智能化医用轮椅中：上坡目标在垂直方向的景深分布情况为：上坡目标在垂直方向的像素点距离地面越高，该像素点对应的景深越远。
更具体地，在所述智能化医用轮椅中：所述图像噪声复杂度越高，对所述实时高清图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多。
更具体地，在所述智能化医用轮椅中：所述CCD摄像设备与所述上坡检测设备以水平方式并列设置。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的智能化医用轮椅的结构方框图。
附图标记：1后方摄像头；2LCD显示设备；3语音输入设备；4无线通信接口；5主控设备
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的智能化医用轮椅的实施方案进行详细说明。
轮椅应每个车轮均有刹车，当然像偏瘫者只能用一只手时，只好用单手刹车，但也可装延长杆，操纵两侧刹车。刹车有两种：⑴凹口式刹车。此刹车安全可靠，但较费力。调整后在斜坡上也能刹住，若调到1级在平地上不能刹住为失效。⑵肘节式刹车。利用杠杆原理，通过几个关节而后制动，其力学优点比凹口式刹车强，但失效较快。为加大患者的刹车力，常在刹车上加延长杆，但此杆易损伤，如不经常检查会影响安全。
目前，轮椅对前方坡高的检测缺乏有效的测量机制，导致轮椅可能会陷入难以正常到达目的地的窘境。为了克服上述不足，本发明搭建了一种越障状态分析方法，该方法包括使用智能化医用轮椅以在轮椅前方上坡高度大于等于轮椅本身能够爬坡的最大高度时，无线发送爬坡困难信号。
图1为根据本发明实施方案示出的智能化医用轮椅的结构方框图，所述轮椅包括：
后方摄像头，设置在轮椅的后端，面向轮椅后方进行实时图像采集，以获得并输出实时后方图像；
LCD显示设备，设置在轮椅的前端，与所述后方摄像头连接，用于向轮椅的用户显示所述实时后方图像；
语音输入设备，设置在轮椅的前端，用于接收轮椅的用户输入的语音信息，并将轮椅的用户输入的语音信息转换为语音控制指令；
无线通信接口，与远端的轮椅的用户的亲属的移动终端连接，用于将轮椅异常信息通过双向无线通信链路发送到远端的轮椅的用户的亲属的移动终端处。
接着，继续对本发明的智能化医用轮椅的具体结构进行进一步的说明。
所述智能化医用轮椅中还可以包括：
后轮电机，采用交流整流子电机对轮椅左后轮和轮椅右后轮进行电力驱动。
所述智能化医用轮椅中还可以包括：
轮椅左后轮、轮椅右后轮、轮椅左前轮和轮椅右前轮，轮椅左后轮和轮椅右后轮一起控制轮椅的行走模式；
其中，轮椅左前轮和轮椅右前轮都为随动轮。
在所述智能化医用轮椅中：
LCD显示设备为触摸屏，用于接收轮椅的用户输入的触摸式控制指令；
其中，LCD显示设备还用于显示所述轮椅的各种状态信息。
所述智能化医用轮椅中还可以包括：
卫星导航设备，用于实时提供轮椅的实时导航位置；
无线通信设备，分别与卫星导航设备和坡高测量设备连接，用于在上坡高度大于等于轮椅本身能够爬坡的最大高度时，无线发送爬坡困难信号以及轮椅的实时导航位置；
上坡检测设备，包括上坡分析仪、温度传感器和多个超声波传感器，所述多个超声波传感器竖直方向等间距设置，每一个超声波传感器包括超声波接收单元和超声波发送单元，所述温度传感器用于检测并输出实时环境温度，在每一个超声波传感器中：超声波发送单元用于向前方发送超声波信号，超声波接收单元用于接收反射回来的超声波信号并将超声波发送单元发送超声波信号的时间以及自己接收反射回来的超声波信号的时间之间的时间差输出给所述上坡分析仪；
所述上坡分析仪分别与所述温度传感器和所述多个超声波传感器连接，基于每一个超声波传感器的超声波接收单元发送的时间差以及所述温度传感器发送的实时环境温度确定每一个超声波传感器正前方的目标距离，当所述多个超声波传感器中，每一个超声波传感器竖直方向设置位置越高，对应的目标距离越远时，确定所述多个超声波传感器前方出现上坡并输出上坡识别信号，否则，输出无上坡信号；
CCD摄像设备，用于对前方场景进行高清图像数据采集，以获取实时高清图像；
噪声复杂度检测设备，与所述CCD摄像设备连接，用于接收所述实时高清图像，对所述实时高清图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度；
图像分块设备，与所述噪声复杂度检测设备连接，用于接收所述图像噪声复杂度和所述实时高清图像，并基于所述图像噪声复杂度对所述实时高清图像进行分块处理以获得多个图像块；
自适应滤波设备，与所述图像分块设备连接，用于接收所述多个图像块，对每一个图像块执行以下处理：对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型，基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块；所述自适应滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像；
坡高测量设备，与所述自适应滤波设备连接，用于接收所述组合滤波图像，基于所述组合滤波图像中各个目标在垂直方向的景深分布情况识别出上坡目标并从所述组合滤波图像中分割出对应的上坡子图像，并基于所述上坡子图像在所述组合滤波图像中的相对位置以及所述上坡子图像在垂直方向的长度确定并输出上坡高度；
主控设备，分别与所述上坡检测设备、所述CCD摄像设备、所述噪声复杂度检测设备、所述图像分块设备、所述自适应滤波设备和所述坡高测量设备连接，用于在接收到所述上坡识别信号时，启动所述CCD摄像设备、所述噪声复杂度检测设备、所述图像分块设备、所述自适应滤波设备和所述坡高测量设备，还用于在接收到所述无上坡信号时，关闭所述CCD摄像设备、所述噪声复杂度检测设备、所述图像分块设备、所述自适应滤波设备和所述坡高测量设备。
在所述智能化医用轮椅中：上坡目标在垂直方向的景深分布情况为：上坡目标在垂直方向的像素点距离地面越高，该像素点对应的景深越远。
在所述智能化医用轮椅中：所述图像噪声复杂度越高，对所述实时高清图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多。
在所述智能化医用轮椅中：所述CCD摄像设备与所述上坡检测设备以水平方式并列设置。
另外，无线通信设备可以采用3G无线路由器，3G路由器主要在原路由器嵌入无线3G模块.首先用户使用一张资费卡(USIM卡)插3G路由器，通过运营商3G网络WCDMA、TD-SCDMA等进行拨号连网,就可以实现数据传输,上网等.路由器有WIFI功能实现共享上网，只要手机、电脑、psp有无线网卡或者带wifi功能就能通过3G无线路由器接入Internet，为实现无线局域网共享3G无线网提供了极大的方便。部分厂家的还带有有线宽带接口，不用3G也能正常接入互联网。通过3G无线路由器，可以实现宽带连接，达到或超过当前ADSL的网络带宽，在互联网等应用中变得非常广泛。
采用本发明的智能化医用轮椅，针对现有技术中轮椅设计不够完善的技术问题，通过引入多种检测机制来增加轮椅的各项辅助功能，从而保证轮椅在各种环境下的正常行驶，避免轮椅陷入难以行走的困境，为轮椅的使用方提供更多便利。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种越障状态分析方法，该方法包括：
1)提供一种智能化医用轮椅，以及
2)使用所述的智能化医用轮椅以在轮椅前方上坡高度大于等于轮椅本身能够爬坡的最大高度时，无线发送爬坡困难信号；
所述智能化医用轮椅包括：
后方摄像头，设置在轮椅的后端，面向轮椅后方进行实时图像采集，以获得并输出实时后方图像；
LCD显示设备，设置在轮椅的前端，与所述后方摄像头连接，用于向轮椅的用户显示所述实时后方图像；
语音输入设备，设置在轮椅的前端，用于接收轮椅的用户输入的语音信息，并将轮椅的用户输入的语音信息转换为语音控制指令；
无线通信接口，与远端的轮椅的用户的亲属的移动终端连接，用于将轮椅异常信息通过双向无线通信链路发送到远端的轮椅的用户的亲属的移动终端处。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轮椅还包括：
后轮电机，采用交流整流子电机对轮椅左后轮和轮椅右后轮进行电力驱动。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述轮椅还包括：
轮椅左后轮、轮椅右后轮、轮椅左前轮和轮椅右前轮，轮椅左后轮和轮椅右后轮一起控制轮椅的行走模式；
其中，轮椅左前轮和轮椅右前轮都为随动轮。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：
LCD显示设备为触摸屏，用于接收轮椅的用户输入的触摸式控制指令；
其中，LCD显示设备还用于显示所述轮椅的各种状态信息。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述轮椅还包括：
卫星导航设备，用于实时提供轮椅的实时导航位置；
无线通信设备，分别与卫星导航设备和坡高测量设备连接，用于在上坡高度大于等于轮椅本身能够爬坡的最大高度时，无线发送爬坡困难信号以及轮椅的实时导航位置；
上坡检测设备，包括上坡分析仪、温度传感器和多个超声波传感器，所述多个超声波传感器竖直方向等间距设置，每一个超声波传感器包括超声波接收单元和超声波发送单元，所述温度传感器用于检测并输出实时环境温度，在每一个超声波传感器中：超声波发送单元用于向前方发送超声波信号，超声波接收单元用于接收反射回来的超声波信号并将超声波发送单元发送超声波信号的时间以及自己接收反射回来的超声波信号的时间之间的时间差输出给所述上坡分析仪；
所述上坡分析仪分别与所述温度传感器和所述多个超声波传感器连接，基于每一个超声波传感器的超声波接收单元发送的时间差以及所述温度传感器发送的实时环境温度确定每一个超声波传感器正前方的目标距离，当所述多个超声波传感器中，每一个超声波传感器竖直方向设置位置越高，对应的目标距离越远时，确定所述多个超声波传感器前方出现上坡并输出上坡识别信号，否则，输出无上坡信号；
CCD摄像设备，用于对前方场景进行高清图像数据采集，以获取实时高清图像；
噪声复杂度检测设备，与所述CCD摄像设备连接，用于接收所述实时高清图像，对所述实时高清图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度；
图像分块设备，与所述噪声复杂度检测设备连接，用于接收所述图像噪声复杂度和所述实时高清图像，并基于所述图像噪声复杂度对所述实时高清图像进行分块处理以获得多个图像块；
自适应滤波设备，与所述图像分块设备连接，用于接收所述多个图像块，对每一个图像块执行以下处理：对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型，基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块；所述自适应滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像；
坡高测量设备，与所述自适应滤波设备连接，用于接收所述组合滤波图像，基于所述组合滤波图像中各个目标在垂直方向的景深分布情况识别出上坡目标并从所述组合滤波图像中分割出对应的上坡子图像，并基于所述上坡子图像在所述组合滤波图像中的相对位置以及所述上坡子图像在垂直方向的长度确定并输出上坡高度；
主控设备，分别与所述上坡检测设备、所述CCD摄像设备、所述噪声复杂度检测设备、所述图像分块设备、所述自适应滤波设备和所述坡高测量设备连接，用于在接收到所述上坡识别信号时，启动所述CCD摄像设备、所述噪声复杂度检测设备、所述图像分块设备、所述自适应滤波设备和所述坡高测量设备，还用于在接收到所述无上坡信号时，关闭所述CCD摄像设备、所述噪声复杂度检测设备、所述图像分块设备、所述自适应滤波设备和所述坡高测量设备。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：
上坡目标在垂直方向的景深分布情况为：上坡目标在垂直方向的像素点距离地面越高，该像素点对应的景深越远。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：
所述图像噪声复杂度越高，对所述实时高清图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述CCD摄像设备与所述上坡检测设备以水平方式并列设置。
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