CN110393530A - 一种智能宫颈口测量的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及妇产科领域，公开了一种智能宫颈口测量的方法和装置。该方法包括：将集成摄像系统的保护套管插入产道，并对宫颈区域进行图像采集；对采集完成的图像进行识别计算处理，处理完成得到宫颈口扩张的直径信息。该装置包括：图像采集控制单元、操作手柄、带探头的保护套管、摄像单元和显示模块，所述带探头的保护套管的一端与操作手柄固定连接，所述摄像单元安装在带探头的保护套管的另一端，所述显示模块安装在操作手柄上，所述操作手柄上还设有用于控制摄像单元拍照的拍照按钮，所述装置可以快速有效的测量宫颈口的大小，减小对人工的依赖性，测量误差较小，减小孕妇检查时的不适感，减小对产妇造成医源性感染。

Description

一种智能宫颈口测量的方法及装置
技术领域
本发明涉及妇科领域，更具体地说，特别涉及一种智能宫颈口测量的方法及装置。
背景技术
孕妇临产时子宫规律收缩，牵拉子宫颈内口的子宫肌和周围纤维，加之胎儿先露头部前羊水囊呈楔状，致使子宫颈内口向上向外扩张，随着整个产程的进行，子宫颈管会逐渐变短直至消失。分娩前，子宫颈外口仅容一指尖大小，随着产程进展子宫颈外口可扩张至直径10cm，从而可以容许足月的胎头通过，这个分娩过程称为开宫口。
在产程的管理中，宫口测量是极其关键的步骤，每次测量后，需要记录宫口的扩张直径，分娩过程的宫口测量直接影响对产程的判断和处理。在产科最新产程管理中，以宫口扩张直径6cm为界限，宫口扩张直径小于6cm为潜伏期，宫口扩张大于6cm之后为活跃期，如果宫口还没有扩张至6cm，不能认为产妇已经进入了活跃期。对于产科医生和助产士来说，通过了解宫颈扩张程度可减少不必要的产程干预，改善母胎结局。
目前，临床上，医生或助产士在通常情况下是做阴道检查来确定宫颈的扩张程度，医生或助产士将戴有无菌手套的手指从阴道伸入，用手指放在子宫口，以手指来测量宫口的打开情况。此种方式依赖人工测量，由于医生或者助产士存在个体的主观性，不同人测量标准不同，精确度较差。另外由于整个顺产产程通常较长，经常存在医生或助产士的交接班情况，所以前后不同医生或助产士的测量标准不一致，评估的宫口扩张大小常常有较大的偏差。
在现有的技术方案中，专利号为CN202288292U公开的临产妇骨盆内测量器，包括通过铰轴铰接在一起的X形测杆，所述测杆的上部杆体上分别固定有弹性指套；所述测杆的下端设置有测量所述测杆开口距离的测尺。所述测尺上或铰轴处的测杆上设置有固定件。固定件为与手掌或手腕尺寸适应的弹性带；固定件也可以为粘性带。可以准确测量临产孕妇宫颈口的扩张大小以及胎头下降的距离、坐骨棘的宽度、骶结节韧带宽度等指标，为医生的接生方案提供准确信息。但这仅仅是从理论上讲是可行的，实际临床上很难实现。因为测量子宫开口的先决条件是要将两个手指中指和食指合并进入阴道，但这种两指合并的状态会使手掌变形，同时阴道也有特定的生理弯曲角度，那么固定在手掌上的X形状的测量器如何来实现变形，变形后又无法确保在手掌后端的X张开角度的准确性，导致测量误差较大。
又如申请号为CN20170352507.7公布的一种宫颈口开大距离的测量结构：其包括两个测量件和位于所述两个测量件之间的测量尺，所述测量尺的一端固定在其中一个测量件上，所述测量尺的另一端活动固定于另一个所述测量件上。此发明可以方便快速测量出宫颈口的开大距离，不受外界条件的影响，测量准确，对宫颈组织损伤小。但是这种使用测量尺的方式进行宫颈口检测，也依赖于人工读数，导致测量误差较大，并且需要进行多次反复测量，增加孕妇检查时的不适感，并且没有测量尺的保护措施，容易对产妇造成医源性感染，影响胎儿和产妇的人体健康。
如何解决上述技术问题，成为亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能宫颈口测量的方法及装置，可以有效的解决技术背景提出的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种智能宫颈口测量的方法，包括：S1、将集成摄像系统的保护套管插入产道，并对宫颈区域进行图像采集；S2、对采集完成的图像进行识别计算处理；S3、处理完成得到宫颈口扩张的直径信息。
进一步地，所述步骤S1中图像采集过程包括：S100、打开摄像系统和显示模块，摄像系统进行成像并通过显示模块显示；S101、观察显示模块，调整摄像系统的位置至通过显示模块可以观察到子宫颈且显示模块所成图像的中心与宫颈口的中心重合；S102、稳定摄像系统的位置并采集至少一张图像。
进一步地，所述步骤S2包括：S200、对采集的图像进行灰度化处理并得到第i行、第j列像素的灰度值Gray(i,j)，其中(i,j)表示第i行、第j列的像素；S201、以图像中心为起点，分别提取八个方向上的像素值梯度；S202、读取每个像素值梯度中两个处于像素峰值的坐标并计算其到图像中心的距离；S303、通过判断规则检验数据是否合格，若合格计算出宫颈口直径，若不合格更换采集的图像重复步骤S200。
进一步地，所述步骤S200中第i行、第j列像素的灰度值Gray(i,j)采用平均值计算法，其公式如下：
Gray(i，j)＝(R(i，j)+G(i，j)+B(i，j))/3
R(i,j)表示彩色图像红色通道的像素值；G(i,j)表示彩色图像绿色通道的像素值；B(i,j)表示彩色图像蓝色波段的像素值。
进一步地，所述步骤303中判断规则包括：S3030、读取八个方向上每个像素值梯度中两个处于像素峰值坐标到原点的距离并计算峰之间的距离A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1；S3031、若A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1中有设定数量在误差ε值之内，则确定八个方向上的X的平均值作为宫颈口像素半径，X为第一个像素峰值到起点的距离，ε值取正负十个像素，所述设定数量为5、6、7、8中任一数值。
进一步地，所述计算宫颈口直径的方法采取平均值法，取八个方向上第一峰值到起点的距离并计算平均值Y，采用如下计算公式算出宫颈口大小D：D＝2*d*Y，其中d为该镜头图像中每个像素的实际大小。
本方案还提供一种智能宫颈口测量的装置，包括：图像采集控制单元、操作手柄、带探头的保护套管、摄像单元和显示模块，所述带探头的保护套管的一端与操作手柄固定连接，所述摄像单元安装在带探头的保护套管的另一端，所述显示模块安装在操作手柄上，所述操作手柄上还设有用于控制摄像单元拍照的拍照按钮，所述图像采集控制单元包括主控单元、视频显示模块、图像智能识别模块、信息传送模块、图像存储模块、充电管理模块，所述视频显示模块、图像智能识别模块、信息传送模块、图像存储模块、充电管理模块均与主控单元连接，所述图像采集控制单元与摄像系统连接，所述摄像系统包括摄像头和照明模块。
进一步地，所述操作手柄和显示模块之间设有可旋转的显示模块支架。
进一步地，所述操作手柄上设有连接口，所述带探头的保护套管的端部安装在连接口内。
进一步地，所述照明模块为LED光源。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明可以有效的测量宫颈口的大小，减小对人工的依赖性，测量误差较小，减小孕妇检查时的不适感，减小对产妇造成医源性感染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中方法流程框图；
图2是本发明中图像采集过程的流程框图；
图3是本发明中对采集完成的图像进行识别计算处理的流程框图；
图4是本发明中判断规则的流程框图；
图5是本发明中像素值梯度图；
图6是本发明中装置的结构示意图；
图7是本发明中图像采集控制单元的结构示意图。
附图标记说明：1显示模块，2摄像系统，3带探头的保护套管，4操作手柄，5拍照按钮，6连接口，7显示模块支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1所示，一种智能宫颈口测量的方法，包括：S1、将集成摄像系统的保护套管插入产道，并对宫颈区域进行图像采集；S2、对采集完成的图像进行识别计算处理；S3、处理完成得到宫颈口扩张的直径信息。
宫颈口扩张的过程中，其图像的特征呈现出明显的双环特征，外环是宫颈外壁，呈圆形，内环是宫颈口。内环和外环的边缘在图像上有明显的突变。随着分娩过程的推进，内环逐渐扩张，逐渐靠近外环，最后达到宫口全开。
请参阅图2所示，所述步骤S1中图像采集过程包括：S100、打开摄像系统和显示模块，摄像系统进行成像并通过显示模块显示；S101、观察显示模块，调整摄像系统的位置至通过显示模块可以观察到子宫颈且显示模块所成图像的中心与宫颈口的中心重合；S102、稳定摄像系统的位置并采集至少一张图像。
请参阅图3所示，所述步骤S2包括：S200、对采集的图像进行灰度化处理并得到第i行、第j列像素的灰度值Gray(i,j)，其中(i,j)表示第i行、第j列的像素；S201、以图像中心为起点，分别提取八个方向上的像素值梯度；S202、读取每个像素值梯度中两个处于像素峰值的坐标并计算其到图像中心的距离；S303、通过判断规则检验数据是否合格，若合格计算出宫颈口直径，若不合格更换采集的图像重复步骤S200。对于内环和外环的环形特征，可以通过如下图所示的八个方向的探测来计算。也可以将圆环均分为更多的方向，例如分成16个方向或者32个方向来计算，但是由于环形特征的特性，切分成更多的方向对精度提高不大，却会消耗更大的计算资源，因此，本发明以八方向为主要计算标准。
进一步地，所述步骤S200中第i行、第j列像素的灰度值Gray(i,j)采用平均值计算法，其公式如下：
Gray(i，j)＝(R(i，j)+G(i，j)+B(i，j))/3
R(i,j)表示彩色图像红色通道的像素值；G(i,j)表示彩色图像绿色通道的像素值；B(i,j)表示彩色图像蓝色波段的像素值。
请参阅图4所示，所述步骤303中判断规则包括：S3030、读取每个像素值梯度中两个处于像素峰值坐标到原点的距离并计算峰之间的距离A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1；S3031、若A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1中有设定数量在误差ε值之内，则确定八个方向上的X的平均值作为宫颈口像素半径，X为第一个像素峰值到起点的距离，ε值取正负十个像素，所述设定数量为5、6、7、8中任一数值。
请参阅图5所示，所述计算宫颈口直径的方法采取平均值法，取八个方向上第一峰值到起点的距离并计算平均值Y，采用如下计算公式算出宫颈口大小D：D＝2*d*Y，其中d为该镜头图像中每个像素的实际大小。
本方案还提供一种智能宫颈口测量的装置，请参阅图6和图7所示，包括：图像采集控制单元、操作手柄4、带探头的保护套管3、摄像单元2和显示模块1，其中保护套管3可采用可重复消毒的不锈钢，也可采用一次性使用的塑料，优选采用一次性使用的塑料，显示模块1可左右0-270度旋转，上下可0-120度旋转，以方便医生或者助产士从不同的角度进行操作，所述带探头的保护套管3的一端与操作手柄4固定连接，所述摄像单元2安装在带探头的保护套管3的另一端，所述显示模块1安装在操作手柄4上，所述操作手柄4上还设有用于控制摄像单元2拍照的拍照按钮5，摄像单元2采用广角鱼眼摄像头系统，防水IP67设计，直径21mm，包括鱼眼摄像头，白色LED灯，其中摄像头像素不低于50万，优选100万。分辨率：640*480VGA/30帧，镜头角度：120-170度，优选160度，近距产品SF视距：1cm-5cm，优选2cm，所述图像采集控制单元包括主控单元、视频显示模块、图像智能识别模块、信息传送模块、图像存储模块、充电管理模块，所述视频显示模块、图像智能识别模块、信息传送模块、图像存储模块、充电管理模块均与主控单元连接，所述图像采集控制单元与摄像系统连接，所述摄像系统包括摄像头和照明模块。
所述操作手柄4和显示模块1之间设有可旋转的显示模块支架7。
所述操作手柄4上设有连接口6，所述带探头的保护套管3的端部安装在连接口6内。
所述照明模块为LED光源。
根据这一过程中图像的变化特征，本发明设计基于八方向的宫口大小计算方法，其基本步骤如下：
(1)对图像进行灰度化处理，将彩色宫颈口图片转换为灰度图片，灰度化处理的方法采用平均值法，其公式如下：
Gray(i，j)＝(R(i，j)+G(i，j)+B(i，j))/3
其中(i,j)表示第i行、第j列的像素，Gray(i,j)表示该位置的计算灰度值，R(i,j)表示彩色图像红色通道的像素值；G(i,j)表示彩色图像绿色通道的像素值；B(i,j)表示彩色图像蓝色波段的像素值。
(2)对灰度图像进行梯度计算，计算公式如下：
G(x,y)＝dx(i,j)+dy(i,j)；
dx(i,j)＝I(i+1,j)-I(i,j)；
dy(i,j)＝I(i,j+1)-I(i,j)；
其中，I是图像像素值，(i,j)为像素的坐标。
(3)以图像中心为起点，分别提取八个方向上的梯度值。八个方向的示意图如下：
在统计八个方向上的梯度值变化情况时，首先确定每个方向上最远端的像素坐标点Point的坐标，这样通过中心点和每个方向上的最远点坐标即可确定一条方向直线。根据拍摄图像的镜头参数，可知图像的大小，并由此推断图像中心的像素坐标(x0,y0),和图像内切圆的半径大小r，在八个方向上的最远端像素点坐标分别计算如下：
points1＝Point(x0+r,y0)；
points2＝Point(x0+r,y0-r)；
points3＝Point(x0,y0-r)；
points4＝Point(x0-r,y0-r)；
points5＝Point(x0-r,y0)；
points6＝Point(x0-r,y0+r)；
points7＝Point(x0,y0+r)；
points8＝Point(x0+r,y0+r)；
读取从图像中心的像素坐标(x0,y0)开始的各个直线方向上的像素值，假设读取(x0,y0)到(x2,y2)直接的像素值，读取算法如下：
计算两个方向的像素间距：dx＝x2－x0；
dy＝y2－y0；
求出两个方向最大像素间距的绝对值：
steps＝max(|dx|，|dy|)；
计算循环时在x、y两个方向的增量：
xin＝dx/steps；
yin＝dy/steps；
设置初始象素坐标：x＝x0,y＝y0；
用循环读取像素坐标(x0,y0)到(x2,y2)直线上的每个像素：
for(i＝1；i<＝steps；i++)；
getpixel(x，y)；获得在(x，y)处的像素值。
x＝x+xin；
y＝y+yin。
(4)统计八个方向上的宫颈图像内环和外环位置，对八个方向上的灰度值进行查看。由于梯度在内环和外环处变化剧烈，因此对应有两个最大值。对每个方向的灰度值统计出第一个最大值x1点的坐标和第二个最大值x2点的坐标。
(5)比较八个方向上x1点和x2点的坐标值，如果有5个方向上的x1点和x2点在误差ε值之内，那么取八个方向上的x1的平均值Y作为宫颈口像素半径。依据镜头拍摄的图像参数中每个像素的实际大小d，该数值d对于特定的镜头图像是一个特定的值，最后通过以下公式计算宫颈口的直径大小为：
D＝2*d*Y，
其中，误差ε可以根据经验设置，本发明设置误差在正负10个像素以内。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，例如将八个方向取像素值梯度改为十六个方向取像素值梯度，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能宫颈口测量的方法，其特征在于，包括：
S1、将集成摄像系统的保护套管插入产道，并对宫颈区域进行图像采集；
S2、对采集完成的图像进行识别计算处理；
S3、处理完成得到宫颈口扩张的直径信息。
2.根据权利要求1所述的智能宫颈口测量的方法，其特征在于，所述步骤S1中图像采集过程包括：
S100、打开摄像系统和显示模块，摄像系统进行成像并通过显示模块显示；
S101、观察显示模块，调整摄像系统的位置至通过显示模块可以观察到子宫颈且显示模块所成图像的中心与宫颈口的中心重合；
S102、稳定摄像系统的位置并采集至少一张图像。
3.根据权利要求1所述的智能宫颈口测量的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S200、对采集的图像进行灰度化处理并得到第i行、第j列像素的灰度值Gray(i,j)，其中(i,j)表示第i行、第j列的像素；
S201、以图像中心为起点，分别提取八个方向上的像素值梯度；
S202、读取每个像素值梯度中两个处于像素峰值的坐标并计算其到图像中心的距离；
S303、通过判断规则检验数据是否合格，若合格计算出宫颈口直径，若不合格更换采集的图像重复步骤S200。
4.根据权利要求3所述的智能宫颈口测量的方法，其特征在于，所述步骤S200中第i行、第j列像素的灰度值Gray(i,j)采用平均值计算法，其公式如下：
Gray(i,j)＝(R(i,j)+G(i,j)+B(i,j))/3
R(i,j)表示彩色图像红色通道的像素值；G(i,j)表示彩色图像绿色通道的像素值；B(i,j)表示彩色图像蓝色波段的像素值。
5.根据权利要求3所述的智能宫颈口测量的方法，其特征在于，所述步骤303中判断规则包括：
S3030、读取八个方向上每个像素值梯度中两个处于像素峰值坐标到原点的距离并计算峰之间的距离A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1；
S3031、若A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1中有设定数量在误差ε值之内，则确定八个方向上的X的平均值作为宫颈口像素半径，X为第一个像素峰值到起点的距离，ε值取正负十个像素，所述设定数量为5、6、7、8中任一数值。
6.根据权利要求3所述的智能宫颈口测量的方法，其特征在于，所述计算宫颈口直径的方法采取平均值法，取八个方向上第一峰值到起点的距离并计算平均值Y，采用如下计算公式算出宫颈口大小D：
D＝2*d*Y，其中q为该镜头图像中每个像素的实际大小。
7.一种智能宫颈口测量的装置，其特征在于，包括：图像采集控制单元、操作手柄(4)、带探头的保护套管(3)、摄像单元(2)和显示模块(1)，所述带探头的保护套管(3)的一端与操作手柄(4)固定连接，所述摄像单元(2)安装在带探头的保护套管(3)的另一端，所述显示模块(1)安装在操作手柄(4)上，所述操作手柄(4)上还设有用于控制摄像单元(2)拍照的拍照按钮(5)，所述图像采集控制单元包括主控单元、视频显示模块、图像智能识别模块、信息传送模块、图像存储模块、充电管理模块，所述视频显示模块、图像智能识别模块、信息传送模块、图像存储模块、充电管理模块均与主控单元连接，所述图像采集控制单元与摄像系统连接，所述摄像系统包括摄像头和照明模块。
8.根据权利要求7所述的智能宫颈口测量的装置，其特征在于，所述操作手柄(4)和显示模块(1)之间设有可旋转的显示模块支架(7)。
9.根据权利要求7所述的智能宫颈口测量的装置，其特征在于，所述操作手柄(4)上设有连接口(6)，所述带探头的保护套管(3)的端部安装在连接口(6)内。
10.根据权利要求7所述的智能宫颈口测量的装置，其特征在于，所述照明模块为LED光源。
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