CN109730870A - 医疗器械信号解析平台 - Google Patents

Abstract

根据不同的预期目的，将医疗器械归入无源器械的使用形式和有源器械的使用形式。无源器械是不依靠电能或其他能源工作的器械。例如，机械手术器械、医用材料等。而有源医疗器械是指任何不是依靠人体直接产生的能量或重力，而是依靠电能或其它能源工作并通过转换这些能量而发生作用的医疗器械。本发明涉及一种医疗器械信号解析平台。通过本发明，能够提高医疗器械信号解析的精度。

Description

医疗器械信号解析平台

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种医疗器械信号解析平台。

背景技术

根据不同的预期目的，将医疗器械归入无源器械的使用形式和有源器械的使用形式。无源器械是不依靠电能或其他能源工作的器械。例如，机械手术器械、医用材料等。而有源医疗器械是指任何不是依靠人体直接产生的能量或重力，而是依靠电能或其它能源工作并通过转换这些能量而发生作用的医疗器械。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种医疗器械信号解析平台，所述平台包括：

成人氧气加压氧舱，由舱体、供气设备、排气设备、空调设备和控制设备组成；

在成人氧气加压氧舱中，加压介质为空气或医用氧气，空气加压最高工作压力不大于0.3MPa，氧气加压最高工作压力不大于0.2MPa；

可见光摄像头，设置在所述舱体的顶部，用于对所述舱体执行可见光拍摄处理，以获得并输出可见光抓拍图像；

红外线测量仪，包括红外线发射单元、红外线接收单元以及微控制器，所述红外线发射单元位于所述可见光摄像头上，用于垂直向下发射红外线信号，红外线接收单元位于所述红外线发射单元旁，用于接收反射回来的红外线信号，所述微控制器分别与所述红外线发射单元和所述红外线接收单元连接，用于基于所述红外线发射单元的发射时间和所述红外线接收单元的接收时间确定所述可见光摄像头的实时垂直位置；

触发启动设备，与所述红外测量仪连接，用于在所述实时垂直位置偏离预设垂直位置超限时，发出启动控制信号，还用于在所述实时垂直位置偏离预设垂直位置未超限时，发出关闭控制信号；

像素值匹配设备，分别与所述触发启动设备和所述可见光摄像头连接，用于在接收到所述启动控制信号时，对所述可见光抓拍图像进行背景提取，以获得实时背景图像，并将所述实时背景图像与预设背景图像进行匹配，以在匹配度小于预设百分比阈值时，发出匹配失败信号，还用于在匹配度大于等于预设百分比阈值时，发出匹配成功信号；

滤波处理设备，与所述可见光摄像头连接，用于接收可见光抓拍图像，确定所述可见光抓拍图像中的背景复杂度，基于所述背景复杂度确定对所述可见光抓拍图像进行平均分割的图像碎片数量，所述背景复杂度越高，对所述可见光抓拍图像进行平均分割的图像碎片数量越多，对各个图像碎片分别执行基于图像碎片噪声程度的滤波处理处理操作以获得各个滤波处理碎片，图像碎片噪声程度越高，对图像碎片执行的滤波处理处理操作强度越大，将各个滤波处理碎片进行组合以获得滤波组合图像。

本发明至少具有以下三个重要发明点：(1)以历史多个待处理图像对目标灰度阈值范围进行实时更新，从而保证了目标子图像从待处理图像处的分离效果，保证后续目标类型识别的准确性；(2)采用定制的小波分解模式以及定制的小波构架模式对接收到的图像执行基于图像内容的定制处理，避免了千篇一律的小波处理模式，使得在小波运算复杂性和小波滤波效果之间达到均衡；(3)采用背景匹配的方式，确定所述可见光摄像头的输出图像是否因为所述可见光摄像头的失位而产生位置的改变，尤为重要的是，还在可见光摄像头中内设自调节单元，以根据位置的改变情况进行位置的自行恢复。

具体实施方式

下面将对本发明的医疗器械信号解析平台的实施方案进行详细说明。

在治疗脑血栓疾病时，进高压氧舱好处是：从周边正常脑组织向病灶区域供血。倒血和反倒血现象：给脑血栓病人吃扩张血管的药后正常脑组织细胞对药物反应灵敏，病灶区域的反应就不是很灵敏，而且血管也没有扩张，大脑的血液从正常的脑组织也就是扩张的地方流过，而不经过有病灶的区域这种现象叫倒血。高压氧治疗有反倒血的作用。

为了克服成人氧气加压氧舱使用中的不足，本发明搭建了一种医疗器械信号解析平台。

根据本发明实施方案示出的医疗器械信号解析平台包括：

成人氧气加压氧舱，由舱体、供气设备、排气设备、空调设备和控制设备组成；

在成人氧气加压氧舱中，加压介质为空气或医用氧气，空气加压最高工作压力不大于0.3MPa，氧气加压最高工作压力不大于0.2MPa；

可见光摄像头，设置在所述舱体的顶部，用于对所述舱体执行可见光拍摄处理，以获得并输出可见光抓拍图像；

红外线测量仪，包括红外线发射单元、红外线接收单元以及微控制器，所述红外线发射单元位于所述可见光摄像头上，用于垂直向下发射红外线信号，红外线接收单元位于所述红外线发射单元旁，用于接收反射回来的红外线信号，所述微控制器分别与所述红外线发射单元和所述红外线接收单元连接，用于基于所述红外线发射单元的发射时间和所述红外线接收单元的接收时间确定所述可见光摄像头的实时垂直位置；

触发启动设备，与所述红外测量仪连接，用于在所述实时垂直位置偏离预设垂直位置超限时，发出启动控制信号，还用于在所述实时垂直位置偏离预设垂直位置未超限时，发出关闭控制信号；

像素值匹配设备，分别与所述触发启动设备和所述可见光摄像头连接，用于在接收到所述启动控制信号时，对所述可见光抓拍图像进行背景提取，以获得实时背景图像，并将所述实时背景图像与预设背景图像进行匹配，以在匹配度小于预设百分比阈值时，发出匹配失败信号，还用于在匹配度大于等于预设百分比阈值时，发出匹配成功信号；

滤波处理设备，与所述可见光摄像头连接，用于接收可见光抓拍图像，确定所述可见光抓拍图像中的背景复杂度，基于所述背景复杂度确定对所述可见光抓拍图像进行平均分割的图像碎片数量，所述背景复杂度越高，对所述可见光抓拍图像进行平均分割的图像碎片数量越多，对各个图像碎片分别执行基于图像碎片噪声程度的滤波处理处理操作以获得各个滤波处理碎片，图像碎片噪声程度越高，对图像碎片执行的滤波处理处理操作强度越大，将各个滤波处理碎片进行组合以获得滤波组合图像；

第一图像处理设备，与所述滤波处理设备连接，用于接收所述滤波组合图像，获取所述滤波组合图像中的各个像素点的各个亮度值，基于所述滤波组合图像中的各个像素点的各个亮度值确定所述滤波组合图像的锐化等级；

第二图像处理设备，用于接收所述滤波组合图像，获取所述滤波组合图像的当前分辨率，并输出所述当前分辨率；

第三图像处理设备，与所述第一图像处理设备连接，用于接收所述滤波组合图像的锐化等级，并基于所述滤波组合图像的锐化等级确定对应的分割参数的缩小比例，其中，所述滤波组合图像的锐化等级越高，确定的对应的分割参数的缩小比例越小；

第四图像处理设备，与所述第一图像处理设备连接，对所述滤波组合图像执行S层的小波分解动作，以获得第S层的各个低频参数和从第1层到第S层的各个高频参数，其中，S为大于等于1的正整数；

第五图像处理设备，分别与所述第四图像处理设备和所述第三图像处理设备连接，用于将预设参数阈值按照所述缩小比例进行缩小以获得对应的缩小后阈值对从第1层到第S层的每一个高频参数执行以下纠正操作：将每一个高频参数与缩小后阈值进行数值比较，当大于等于所述缩小后阈值时，不对所述高频参数的数值进行纠正，当小于所述缩小后阈值时，将所述高频参数的数值纠正为零；所述第五图像处理设备输出第S层的各个低频参数和从第1层到第S层的各个纠正后的高频参数；

第六图像处理设备，与所述第五图像处理设备连接，用于接收第S层的各个低频参数和从第1层到第S层的各个纠正后的高频参数，并基于第S层的各个低频参数和从第1层到第S层的各个纠正后的高频参数构架所述滤波组合图像对应的构架后图像；

阈值更新设备，与所述第六图像处理设备连接，用于以时间为顺序来接收每一个构架后图像，每接收一次构架后图像，使用该最新接收到的构架后图像更新之前确定的人体灰度阈值范围，其中，人体灰度阈值范围的初始范围被预先存储在阈值更新设备的内置存储器中；

内容分析设备，用于接收最新的构架后图像，并分析最新的构架后图像的复杂度，以基于最新的构架后图像的复杂度选择对应的滤波算法；

滤波处理设备，与内容分析设备连接，用于接收最新的构架后图像以及接收选择的滤波算法，并对最新的构架后图像执行选择的滤波算法，以获得对应的滤波图像；

人体测量设备，与阈值更新设备连接，用于对最新的构架后图像的每一个像素的像素值确定是否落在更新后的人体灰度阈值范围内，如果落在更新后的人体灰度阈值范围之内，则将该像素确定为人体像素，如果落在更新后的人体灰度阈值范围之外，则将该像素确定为非人体像素，将最新的构架后图像的所有人体像素组成人体子图像；

年龄鉴别设备，与所述人体测量设备连接，用于将所述人体子图像的人体姿态分别与不同年龄段的人体姿态成像特征进行匹配，以将匹配度最高的年龄段作为鉴别年龄段输出；

压力调节设备，与所述年龄鉴别设备和所述供气设备连接，用于调节所述供气设备中加压介质的加压压力以使得与鉴别年龄段对应。

接着，继续对本发明的医疗器械信号解析平台的具体结构进行进一步的说明。

在所述医疗器械信号解析平台中：所述第一图像处理设备基于所述滤波组合图像中的各个像素点的各个亮度值确定所述滤波组合图像的锐化等级包括：基于所述滤波组合图像中的各个像素点的各个亮度值确定所述滤波组合图像的锐化度。

在所述医疗器械信号解析平台中：所述可见光摄像头还包括自调节单元，与所述像素值匹配设备连接。

在所述医疗器械信号解析平台中：所述自调节单元用于在接收到所述匹配失败信号时，对所述可见光摄像头进行垂直位置的自调节，以将所述可见光摄像头的实时垂直位置还原到所述预设垂直位置。

在所述医疗器械信号解析平台中：所述像素值匹配设备还用于在接收到所述关闭控制信号时，停止对所述可见光抓拍图像进行的背景提取，并发出匹配成功信号。

在所述医疗器械信号解析平台中：所述自调节单元还用于在接收到所述匹配成功信号时，停止对所述可见光摄像头进行的垂直位置的自调节。

在所述医疗器械信号解析平台中：所述第一图像处理设备基于所述滤波组合图像中的各个像素点的各个亮度值确定所述滤波组合图像的锐化等级还包括：根据所述滤波组合图像的锐化度落在的数值区域确定所述滤波组合图像的锐化等级。

在所述医疗器械信号解析平台中：所述第四图像处理设备还与所述第二图像处理设备连接，用于接收所述当前分辨率，所述第四图像处理设备对所述滤波组合图像执行S层的小波分解动作包括所述当前分辨率越高，采用的S数值越小。

在所述医疗器械信号解析平台中：所述第一图像处理设备、所述第二图像处理设备、所述第三图像处理设备、所述第四图像处理设备、所述第五图像处理设备和所述第六图像处理设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

另外，CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆(″在系统″编程)将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。

采用本发明的医疗器械信号解析平台，针对现有技术中成人氧气加压氧舱的加压介质的压力无法灵活控制的技术问题，通过成人氧气加压氧舱，由舱体、供气设备、排气设备、空调设备和控制设备组成；可见光摄像头，设置在所述舱体的顶部，用于对所述舱体执行可见光拍摄处理，以获得并输出可见光抓拍图像；年龄鉴别设备，用于将人体子图像的人体姿态分别与不同年龄段的人体姿态成像特征进行匹配，以将匹配度最高的年龄段作为鉴别年龄段输出；介质压力调节设备，与所述年龄鉴别设备和所述供气设备连接，用于调节所述供气设备中加压介质的加压压力以使得与鉴别年龄段对应；从而解决了上述技术问题。

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 (9)

1.一种医疗器械信号解析平台，其特征在于，包括：

成人氧气加压氧舱，由舱体、供气设备、排气设备、空调设备和控制设备组成；

在成人氧气加压氧舱中，加压介质为空气或医用氧气，空气加压最高工作压力不大于0.3MPa，氧气加压最高工作压力不大于0.2MPa；

可见光摄像头，设置在所述舱体的顶部，用于对所述舱体执行可见光拍摄处理，以获得并输出可见光抓拍图像；

红外线测量仪，包括红外线发射单元、红外线接收单元以及微控制器，所述红外线发射单元位于所述可见光摄像头上，用于垂直向下发射红外线信号，红外线接收单元位于所述红外线发射单元旁，用于接收反射回来的红外线信号，所述微控制器分别与所述红外线发射单元和所述红外线接收单元连接，用于基于所述红外线发射单元的发射时间和所述红外线接收单元的接收时间确定所述可见光摄像头的实时垂直位置；

触发启动设备，与所述红外测量仪连接，用于在所述实时垂直位置偏离预设垂直位置超限时，发出启动控制信号，还用于在所述实时垂直位置偏离预设垂直位置未超限时，发出关闭控制信号；

像素值匹配设备，分别与所述触发启动设备和所述可见光摄像头连接，用于在接收到所述启动控制信号时，对所述可见光抓拍图像进行背景提取，以获得实时背景图像，并将所述实时背景图像与预设背景图像进行匹配，以在匹配度小于预设百分比阈值时，发出匹配失败信号，还用于在匹配度大于等于预设百分比阈值时，发出匹配成功信号；

滤波处理设备，与所述可见光摄像头连接，用于接收可见光抓拍图像，确定所述可见光抓拍图像中的背景复杂度，基于所述背景复杂度确定对所述可见光抓拍图像进行平均分割的图像碎片数量，所述背景复杂度越高，对所述可见光抓拍图像进行平均分割的图像碎片数量越多，对各个图像碎片分别执行基于图像碎片噪声程度的滤波处理处理操作以获得各个滤波处理碎片，图像碎片噪声程度越高，对图像碎片执行的滤波处理处理操作强度越大，将各个滤波处理碎片进行组合以获得滤波组合图像；

第一图像处理设备，与所述滤波处理设备连接，用于接收所述滤波组合图像，获取所述滤波组合图像中的各个像素点的各个亮度值，基于所述滤波组合图像中的各个像素点的各个亮度值确定所述滤波组合图像的锐化等级；

第二图像处理设备，用于接收所述滤波组合图像，获取所述滤波组合图像的当前分辨率，并输出所述当前分辨率；

第三图像处理设备，与所述第一图像处理设备连接，用于接收所述滤波组合图像的锐化等级，并基于所述滤波组合图像的锐化等级确定对应的分割参数的缩小比例，其中，所述滤波组合图像的锐化等级越高，确定的对应的分割参数的缩小比例越小；

第四图像处理设备，与所述第一图像处理设备连接，对所述滤波组合图像执行S层的小波分解动作，以获得第S层的各个低频参数和从第1层到第S层的各个高频参数，其中，S为大于等于1的正整数；

第五图像处理设备，分别与所述第四图像处理设备和所述第三图像处理设备连接，用于将预设参数阈值按照所述缩小比例进行缩小以获得对应的缩小后阈值，对从第1层到第S层的每一个高频参数执行以下纠正操作：将每一个高频参数与缩小后阈值进行数值比较，当大于等于所述缩小后阈值时，不对所述高频参数的数值进行纠正，当小于所述缩小后阈值时，将所述高频参数的数值纠正为零；所述第五图像处理设备输出第S层的各个低频参数和从第1层到第S层的各个纠正后的高频参数；

第六图像处理设备，与所述第五图像处理设备连接，用于接收第S层的各个低频参数和从第1层到第S层的各个纠正后的高频参数，并基于第S层的各个低频参数和从第1层到第S层的各个纠正后的高频参数构架所述滤波组合图像对应的构架后图像；

阈值更新设备，与所述第六图像处理设备连接，用于以时间为顺序来接收每一个构架后图像，每接收一次构架后图像，使用该最新接收到的构架后图像更新之前确定的人体灰度阈值范围，其中，人体灰度阈值范围的初始范围被预先存储在阈值更新设备的内置存储器中；

内容分析设备，用于接收最新的构架后图像，并分析最新的构架后图像的复杂度，以基于最新的构架后图像的复杂度选择对应的滤波算法；

滤波处理设备，与内容分析设备连接，用于接收最新的构架后图像以及接收选择的滤波算法，并对最新的构架后图像执行选择的滤波算法，以获得对应的滤波图像；

人体测量设备，与阈值更新设备连接，用于对最新的构架后图像的每一个像素的像素值确定是否落在更新后的人体灰度阈值范围内，如果落在更新后的人体灰度阈值范围之内，则将该像素确定为人体像素，如果落在更新后的人体灰度阈值范围之外，则将该像素确定为非人体像素，将最新的构架后图像的所有人体像素组成人体子图像；

年龄鉴别设备，与所述人体测量设备连接，用于将所述人体子图像的人体姿态分别与不同年龄段的人体姿态成像特征进行匹配，以将匹配度最高的年龄段作为鉴别年龄段输出；

压力调节设备，与所述年龄鉴别设备和所述供气设备连接，用于调节所述供气设备中加压介质的加压压力以使得与鉴别年龄段对应。

2.如权利要求1所述的医疗器械信号解析平台，其特征在于：

所述第一图像处理设备基于所述滤波组合图像中的各个像素点的各个亮度值确定所述滤波组合图像的锐化等级包括：基于所述滤波组合图像中的各个像素点的各个亮度值确定所述滤波组合图像的锐化度。

3.如权利要求2所述的医疗器械信号解析平台，其特征在于：

所述可见光摄像头还包括自调节单元，与所述像素值匹配设备连接。

4.如权利要求3所述的医疗器械信号解析平台，其特征在于：

所述自调节单元用于在接收到所述匹配失败信号时，对所述可见光摄像头进行垂直位置的自调节，以将所述可见光摄像头的实时垂直位置还原到所述预设垂直位置。

5.如权利要求4所述的医疗器械信号解析平台，其特征在于：

所述像素值匹配设备还用于在接收到所述关闭控制信号时，停止对所述可见光抓拍图像进行的背景提取，并发出匹配成功信号。

6.如权利要求5所述的医疗器械信号解析平台，其特征在于：

所述自调节单元还用于在接收到所述匹配成功信号时，停止对所述可见光摄像头进行的垂直位置的自调节。

7.如权利要求6所述的医疗器械信号解析平台，其特征在于：

所述第一图像处理设备基于所述滤波组合图像中的各个像素点的各个亮度值确定所述滤波组合图像的锐化等级还包括：根据所述滤波组合图像的锐化度落在的数值区域确定所述滤波组合图像的锐化等级。

8.如权利要求7所述的医疗器械信号解析平台，其特征在于：

所述第四图像处理设备还与所述第二图像处理设备连接，用于接收所述当前分辨率，所述第四图像处理设备对所述滤波组合图像执行S层的小波分解动作包括：所述当前分辨率越高，采用的S数值越小。

9.如权利要求8所述的医疗器械信号解析平台，其特征在于：

所述第一图像处理设备、所述第二图像处理设备、所述第三图像处理设备、所述第四图像处理设备、所述第五图像处理设备和所述第六图像处理设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。