CN108710108A - 一种听诊装置及其自动定位方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种听诊装置及其自动定位方法，能够根据听诊目标的声音信号确定声源方向，再进一步根据声源方向移动到听诊目标的位置，最后将听诊设备移动到确定的听诊位置进行听诊，实现了对听诊目标的位置的准确定位，从而能够获得更清楚的声音信号，更精确地找到最佳听诊位置，从而使得听诊装置能收集到更多有效的数据，降低了听诊装置的使用门槛，用户可在家庭等环境中使用，避免医疗资源的浪费。

Description

一种听诊装置及其自动定位方法

技术领域

本申请涉及智能医疗领域，尤其涉及一种听诊装置及其自动定位方法。

背景技术

当前，使用普通听诊装置通常需要较高的专业素养。为确定最佳的听诊位置，专业医务人员在听诊时也往往需要对听诊装置进行位置调整来获取更清楚的声音信号，而对于非专业人士来说，基本上很难准确找到最佳的听诊位置。因此为了方便非专业人员在家庭等环境中使用听诊装置，听诊装置提供自动定位的功能是较好的解决方式。

申请内容

本申请的一个目的是提供一种听诊装置及其自动定位方法。

为实现上述目的，本申请的一些实施例提供了一种听诊装置的自动定位方法，其中，所述听诊装置包括定位设备和听诊设备，所述定位设备与所述听诊设备连接，该方法包括：

将定位设备吸附至听诊目标的附近位置，采集听诊目标发出的声音信号，确定声源方向；

基于声源方向，定位设备向所述听诊目标移动，在移动过程中持续获取声音信号；

当定位设备获取的声音信号的信号强度达到规定阈值时，确定听诊目标的位置，并将听诊设备移动至所述听诊目标的位置。

本申请的一些实施例还提供了一种听诊装置，其中，该装置包括：

听诊设备，与定位设备连接并用于移动至定位设备确定的听诊位置并对听诊目标进行听诊；

定位设备，用于吸附至听诊目标的附近位置，采集听诊目标发出的声音信号，确定声源方向，再基于声源方向，向听诊目标移动并在移动过程中持续获取声音信号，当获取的声音信号的信号强度达到规定阈值时，确定听诊目标的位置，并将所述听诊设备移动至听诊目标的位置。

与现有技术相比，本申请提供的方案能够根据听诊目标的声音信号确定声源方向，再进一步根据声源方向移动到听诊目标的位置，最后将听诊设备移动到确定的听诊位置进行听诊，实现了对听诊目标的位置的准确定位，从而能够获得更清楚的声音信号，更精确地找到最佳听诊位置，从而使得听诊装置能收集到更多有效的数据，降低了听诊装置的使用门槛，用户可在家庭等环境中使用，避免医疗资源的浪费。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请的一些实施例提供的一种听诊装置的自动定位方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述。

在本申请一个典型的配置中，终端和服务网络的设备均包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本申请的一些实施例提供了一种听诊装置的自动定位方法，该听诊装置包括定位设备和听诊设备，定位设备与听诊设备连接，定位设备可将听诊装置吸附在听诊对象的身体上并可通过吸附状态和非吸附状态的转换来进行移动，听诊设备类似传统听诊器的听头，用于进行听诊，获取听诊对象的肺音或心音，该自动定位方法如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S101，将定位设备吸附至听诊目标的附近位置，采集听诊目标发出的声音信号，确定声源方向；

步骤S102，基于声源方向，定位设备向所述听诊目标移动，在移动过程中持续获取声音信号；

步骤S103，当定位设备获取的声音信号的信号强度达到规定阈值时，确定听诊目标的位置，并将听诊设备移动至所述听诊目标的位置。

该方案尤其适合用于希望对听诊对象进行听诊的场景，能够根据听诊目标发出的声音信号确定声源方向，再进一步根据声源方向移动到听诊目标的位置，最后将听诊设备移动到确定的听诊位置进行听诊，实现了对听诊目标的位置的准确定位。

在步骤S101中，首先将定位设备吸附至听诊目标的附近位置。在此，听诊目标是听诊对象的肺音或心音，附近位置是指能够听诊到肺音或心音的大致范围，在附近位置可对听诊对象的肺音或心音进行听诊，附近位置中存在能得到较为清晰的肺音或心音的位置，这个位置就是听诊目标的位置，本申请的方案的目的就是确定声源位置，并将听诊设备在声源位置进行听诊，从而获得最清晰的声音信号。

本申请的一些实施例中，定位设备包括了多个定位单元，多个定位单元可协调进行移动。定位单元包括吸附部件、移动部件和声音检测部件，吸附部件用于将定位单元吸附至听诊目标的附近位置，移动部件用于对定位单元进行移动，声音检测部件用于采集听诊目标的声音信号。

优选地，吸附部件可采用吸盘，例如液压吸盘或真空吸盘，吸盘可以在吸附和非吸附状态间转换，吸附时可对定位单元进行固定，非吸附时定位单元可进行移动。

优选地，移动部件可使用具有一定支撑作用的部件，例如杆状部件，移动部件与吸附部件连接，并可用于支撑听诊设备，移动部件还可包括驱动装置，例如小马达，可用来控制移动部件的运动。

优选地，声音检测部件可采用声音传感器，通过将声音传感器设置在移动部件上靠近听诊对象的一端，可更好地采集听诊目标的声音信号。

定位设备吸附好以后，采集听诊目标发出的声音信号，确定声源方向。具体地，首先根据多个定位单元中声音检测部件采集的声音信号中的信号强度，确定一个固定点，将该固定点作为听诊目标的位置，再根据多个定位单元的位置和听诊目标的位置，确定声源方向。

在此，声音检测部件采集的声音信号可以是声音的模拟信号，也可以是声音的数字信号，如果是声音的模拟信号，需要先对声音的模拟信号进行模数转换，把模拟声音信号转换为数字声音信号，如果是声音的数字信号，则可以直接使用。

本申请的一些实施例中，根据多个定位单元中声音检测部件采集的声音信号的信号强度，确定一个固定点，将该固定点作为听诊目标的位置。具体地，这些实施例中利用多个传感器进行声源定位可采用多种方法，例如麦克风阵列定位方法、模式分类的方法等。本申请的一些实施例中可采用模式分类的方法，该方法可包括两个主要阶段：声音信号处理和模式分类。

在声音信号处理阶段，定位设备首先通过多个定位单元中的声音检测部件采集声音信号，由于定位单元的位置并不相同，因此声音检测单元位于不同的位置，采集到的原始声音信号可先进行模数转换，将声音的模拟信号转换为声音的数字信号。本申请的一些实施例中，首先可将采集的声音模拟信号进行预滤波，高通滤波抑制噪声信号，低通滤波滤除声音信号中频率分量超过采样频率一半的部分，防止混叠干扰，对声音的模拟信号进行采样和量化得到数字信号。

接下来对声音的数字信号进行预处理操作，可以包括但不限于如降噪和滤波、信号预加重、分帧和加窗、提取信号特征等。在声音的数字信号预加重操作中，将声音的数字信号通过高频加重滤波器冲激相应，以补偿辐射带来的高频衰减。在声音的数字信号的分帧操作中，由于声音的数字信号的慢时变性，整体非平稳但是局部平稳，通常认为声音信号在10-30ms内是平稳的。优选地，本申请的一些实施例中将声音的数字信号按照20ms的长度进行分帧。另外，在加窗操作中，窗函数的选择对短时分析参数的特性影响很大，常用的窗函数包括矩形窗、汉宁窗和汉明窗等。本申请的一些实施例中，选用汉明窗作为窗函数，可以很好地反应声音的数字信号的特性变化。在声音的数字信号的提取信号特征操作中，通过对每一帧的信号提取特征时域的特征或频域特征来组成特征向量，特征向量可以有效表征声源的位置信息，可用于声源定位的声音信号特征包括但不限于声音的时间差、强度差、相位差等，前两种特征应用较多。

在模式分类阶段，定位设备根据提取的声音特征与模板中存储的特征进行比对从而得出定位结果，具体来说，是将提取的声音特征与模板中的特征进行全局匹配，将匹配度最高的位置作为固定点，将该固定点确定为声源的位置。本申请的一些实施例中，可将采集的声音信号强度间的差值作为用于声源定位的声音信号特征，通过与定位设备中存储的预设的声源位置的声音信号特征进行匹配，确定一个匹配度最高的声源位置，将其作为听诊目标的位置。

在确定了听诊目标的位置后，再根据多个定位单元的位置和听诊目标的位置，确定声源方向。优选地，本申请的一些实施例中，是先获取多个声音检测部件采集的声音信号的信号强度最大值，再根据与信号强度的最大值对应的定位单元的位置和听诊目标的位置，确定声源方向。在此，由于多个声音检测部件距离声源位置并不相同，因此各个声音检测部件采用的声音信号的信号强度也存在差异，信号强度越大，说明该声音信号对应的声音检测部件距离听诊目标的位置也越近，由于声音检测部件设置在移动部件上，因此说明该移动部件距离听诊目标的位置也越近，定位单元的位置即移动部件的位置。在信号强度最大时，其对应的声音检测部件所在的移动部件距离听诊目标的位置最近，因此将该移动部件向听诊目标的位置移动最简单方便。得到移动部件的位置后，再结合听诊目标的位置，即可确定声源方向，即距离听诊目标的位置最近的移动部件向听诊目标的位置移动时的方向。

在步骤S102中，基于声源方向，定位设备向所述听诊目标移动，在移动过程中持续获取声音信号。优选地，本申请的一些实施例中，首先根据声音检测部件采集的声音信号的信号强度，将与信号强度最大值对应的定位单元确定为移动定位单元，再将移动定位单元向声源方向移动预设距离并采集声音信号，随后移动定位单元向声源方向持续移动和采集声音信号。在此，定位设备中的多个声音检测部件分别检测到不同信号强度的声音信号，将检测到信号强度最大值的声音检测部件所在的定位单元确定为移动定位单元，移动定位单元从吸附状态转换为移动状态，向声源方向移动。

具体地，将移动定位单元向声源方向移动，可首先将该移动定位单元向声源方向移动预设距离并通过该定位单元中的声音检测部件采集一次声音信号，在此，预设距离是定位单元进行一次移动的距离，可根据需要进行设定，例如3毫米、5毫米等。移动定位单元移动一次通常不能到达听诊目标的位置，因此该移动定位单元需要向声源方向持续移动，每移动一次采集一次声音信号，持续采集声音信号的目的在于判断声音信号的强度是否达到规定的阈值，没有达到规定的阈值则说明未达到听诊的位置，移动定位单元还需要向声源方向移动。

本申请的一些实施例中，在移动定位单元向声源方向移动并采集声音信号时，定位设备中的其它定位单元还可以跟随该移动定位单元向声源方向进行移动，从而对整个听诊装置进行移动。

本申请的另外一些实施例中，定位设备吸附至听诊目标的附近位置，并采集听诊目标的声音信号之后，如果多个定位单元的声音检测部件采集的声音信号的信号强度之间的信号强度差足够小，例如小于某个预设的阈值，则将定位设备的中心位置作为听诊目标的位置，并将听诊设备移动至该定位设备的中心位置。这种情况下，说明定位设备吸附的位置覆盖了听诊目标的位置，听诊目标的位置位于多个定位单元确定的中心位置，因此不需要对定位设备进行移动。

在步骤S103中，当定位设备获取的声音信号的信号强度达到规定阈值时，确定听诊目标的位置，并将听诊设备移动至所述听诊目标的位置。具体地，首先要确定定位设备中多个声音检测部件采集的声音信号的信号强度最大值。在此，由于定位设备持续向声源方向移动并采集声音信号，每采集一次声音信号都会得到一个声音信号的信号强度最大值，将该信号强度最大值与规定的阈值进行比较，如果没有达到规定阈值，定位设备还需要向声源方向移动。如果定位设备移动到某个位置时采集的声音信号的信号强度最大值已经达到了规定的阈值，说明定位设备的某个定位单元已经到达了听诊目标的位置，这个定位单元就是信号强度最大值对应的定位单元，因此将该定位单元的位置确定为听诊目标的位置。确定了听诊目标的位置后，即可将听诊设备移动到该定位单元的位置进行听诊。

本申请的一些实施例还提供了一种听诊装置，其中，该装置包括听诊设备和定位设备，听诊设备与定位设备连接并用于移动至定位设备确定的听诊位置并对听诊目标进行听诊；定位设备用于吸附至听诊目标的附近位置，采集听诊目标发出的声音信号，确定声源方向，再基于声源方向，向听诊目标移动并在移动过程中持续获取声音信号，当获取的声音信号的信号强度达到规定阈值时，确定听诊目标的位置，并将所述听诊设备移动至听诊目标的位置。

本申请的一些实施例中，定位设备包括多个定位单元，定位单元包括吸附部件、移动部件和声音检测部件，吸附部件用于将定位单元吸附至听诊目标的附近位置，移动部件用于对定位单元进行移动，声音检测部件用于采集听诊目标的声音信号。

本申请的一些实施例中，定位设备还用于根据多个定位单元中声音检测部件采集的声音信号中的信号强度，确定一个固定点，将所述固定点作为听诊目标的位置；和根据多个定位单元的位置和听诊目标的位置，确定声源方向。

本申请的一些实施例中，定位设备还用于获取多个声音检测部件采集的声音信号的信号强度最大值；和根据与所述信号强度最大值对应的定位单元的位置和听诊目标的位置，确定声源方向。

本申请的一些实施例中，定位设备还用于根据声音检测部件采集的声音信号的信号强度，将与信号强度最大值对应的定位单元确定为移动定位单元；和将所述移动定位单元向声源方向移动预设距离并采集声音信号；和将所述移动定位单元向声源方向持续移动和采集声音信号。

本申请的一些实施例中，定位设备还用于将其它定位单元向所述声源方向移动预设距离。

本申请的一些实施例中，定位设备还用于确定定位设备中多个声音检测部件采集的声音信号的信号强度最大值；和在所述信号强度最大值达到规定阈值时，将所述信号强度最大值对应的定位单元的当前位置确定为听诊目标的位置。

本申请的一些实施例中，定位设备还用于根据多个声音检测部件采集的声音信号的信号强度，确定多个信号强度之间的信号强度差；和在所述信号强度差小于预设阈值时，将定位设备的中心位置确定为听诊目标的位置，并将听诊设备移动至所述听诊目标的位置。

综上所述，本申请提供的方案能够根据听诊目标的声音信号确定声源方向，再进一步根据声源方向移动到听诊目标的位置，最后将听诊设备移动到确定的听诊位置进行听诊，实现了对听诊目标的位置的准确定位，从而能够获得更清楚的声音信号，更精确地找到最佳听诊位置，从而使得听诊装置能收集到更多有效的数据，降低了听诊装置的使用门槛，用户可在家庭等环境中使用，避免医疗资源的浪费。

需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施，例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一个实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文所述步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中，例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现，例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。

另外，本申请的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本申请的方法和/或技术方案。而调用本申请的方法的程序指令，可能被存储在固定的或可移动的记录介质中，和/或通过广播或其他信号承载媒体中的数据流而被传输，和/或被存储在根据所述程序指令运行的计算机设备的工作存储器中。在此，根据本申请的一个实施例包括一个装置，该装置包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该装置运行基于前述根据本申请的多个实施例的方法和/或技术方案。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。

Claims (16)

1.一种听诊装置的自动定位方法，其中，所述听诊装置包括定位设备和听诊设备，所述定位设备与所述听诊设备连接，该方法包括：

将定位设备吸附至听诊目标的附近位置，采集听诊目标发出的声音信号，确定声源方向；

基于声源方向，定位设备向所述听诊目标移动，在移动过程中持续获取声音信号；

当定位设备获取的声音信号的信号强度达到规定阈值时，确定听诊目标的位置，并将听诊设备移动至所述听诊目标的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述定位设备包括多个定位单元，所述定位单元包括吸附部件、移动部件和声音检测部件，所述吸附部件用于将定位单元吸附至听诊目标的附近位置，所述移动部件用于对定位单元进行移动，所述声音检测部件用于采集听诊目标的声音信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，采集听诊目标发出的声音信号，确定声源方向，包括：

根据多个定位单元中声音检测部件采集的声音信号的信号强度，确定一个固定点，将所述固定点作为听诊目标的位置；

根据多个定位单元的位置和听诊目标的位置，确定声源方向。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，根据多个定位单元的位置和听诊目标的位置，确定声源方向，包括：

获取多个声音检测部件采集的声音信号的信号强度最大值；

根据与所述信号强度最大值对应的定位单元的位置和听诊目标的位置，确定声源方向。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，基于声源方向，定位设备向所述听诊目标移动，在移动过程中持续获取声音信号，包括：

根据声音检测部件采集的声音信号的信号强度，将与信号强度最大值对应的定位单元确定为移动定位单元；

定位设备中的所述移动定位单元向声源方向移动预设距离并采集声音信号；

定位设备中的所述移动定位单元向声源方向持续移动和采集声音信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述移动定位单元向声源方向移动预设距离并采集声音信号之后，还包括：

定位设备中的其它定位单元向所述声源方向移动预设距离。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，当定位设备获取的声音信号的信号强度达到规定阈值时，确定听诊目标的位置，包括：

确定定位设备中多个声音检测部件采集的声音信号的信号强度最大值；

在所述信号强度最大值达到规定阈值时，将所述信号强度最大值对应的定位单元的当前位置确定为听诊目标的位置。

8.根据权利要求2所述的方法，其中，采集听诊目标发出的声音信号，确定声源方向，还包括：

根据定位设备中多个声音检测部件采集的声音信号的信号强度，确定多个信号强度之间的信号强度差；

在所述信号强度差小于预设阈值时，将定位设备的中心位置确定为听诊目标的位置，并将听诊设备移动至所述听诊目标的位置。

9.一种听诊装置，其中，该装置包括：

听诊设备，与定位设备连接并用于移动至定位设备确定的听诊位置并对听诊目标进行听诊；

定位设备，用于吸附至听诊目标的附近位置，采集听诊目标发出的声音信号，确定声源方向，再基于声源方向，向听诊目标移动并在移动过程中持续获取声音信号，当获取的声音信号的信号强度达到规定阈值时，确定听诊目标的位置，并将所述听诊设备移动至听诊目标的位置。

10.根据权利要求9所述的听诊装置，其中，所述定位设备包括多个定位单元，所述定位单元包括吸附部件、移动部件和声音检测部件，所述吸附部件用于将定位单元吸附至听诊目标的附近位置，所述移动部件用于对定位单元进行移动，所述声音检测部件用于采集听诊目标的声音信号。

11.根据权利要求10所述的听诊装置，其中，所述定位设备，还用于：

根据多个定位单元中声音检测部件采集的声音信号中的信号强度，确定一个固定点，将所述固定点作为听诊目标的位置；

根据多个定位单元的位置和听诊目标的位置，确定声源方向。

12.根据权利要求11所述的听诊装置，其中，所述定位设备，还用于：

获取多个声音检测部件采集的声音信号的信号强度最大值；

根据与所述信号强度最大值对应的定位单元的位置和听诊目标的位置，确定声源方向。

13.根据权利要求10所述的听诊装置，其中，所述定位设备，还用于：

根据声音检测部件采集的声音信号的信号强度，将与信号强度最大值对应的定位单元确定为移动定位单元；

将所述移动定位单元向声源方向移动预设距离并采集声音信号；

将所述移动定位单元向声源方向持续移动和采集声音信号。

14.根据权利要求13所述的听诊装置，其中，所述定位设备，还用于：

将其它定位单元向所述声源方向移动预设距离。

15.根据权利要求10所述的听诊装置，其中，所述定位设备，还用于：

确定定位设备中多个声音检测部件采集的声音信号的信号强度最大值；

在所述信号强度最大值达到规定阈值时，将所述信号强度最大值对应的定位单元的当前位置确定为听诊目标的位置。

16.根据权利要求10所述的听诊装置，其中，所述定位设备，还用于：

根据多个声音检测部件采集的声音信号的信号强度，确定多个信号强度之间的信号强度差；

在所述信号强度差小于预设阈值时，将定位设备的中心位置确定为听诊目标的位置，并将听诊设备移动至所述听诊目标的位置。