CN111297344A - 一种脉诊视觉阵列采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脉诊视觉阵列采集方法，该脉诊视觉阵列采集方法采用了动态自适应图像分割信号分析法，解决了阵列压力传感器受制于硬件传感器制造水平制约的难题，具有良好的灵活性，可实现自动适应、自动定位、多点同时采集等特点，满足了心率监测以及中医脉象信息采集的所有独特需求。

Description

一种脉诊视觉阵列采集方法
技术领域
本发明涉及心率监测领域，尤其涉及一种脉诊视觉阵列采集方法。
背景技术
目前心率监测领域主要采用的技术包括心电信号法、压力震荡法、穿透光电法、反射光电法以及图像信号分析法。目前在可穿戴智能设备中最常见的是压力震荡法、反射光电法以及图像信号分析法，在医生帮助定位下准确率已可接近专业心率监测设备。
在中医现代化的过程中，也有许多发明和化产品采用了心率监测领域的技术，用于通过数字化方式采集人体的脉象信息，其中主要包括了通过压力传感器的压力震荡法以及通过摄像头的手部图像信号分析法。通过中医生协助正确定位和移动后，这些设备可以较为准确的完成单位置的脉象信息的采集。
但无论在心率监测领域还是在中医人脉象采集领域，共同的难题都是如何在没有专业医生的外部协助下能快速并准确定位到脉搏和血管，如何将数据采集范围精确约束在脉搏和血管上而不受手腕或者手指其他组织的干扰。更进一步，在中医理论中，脉象信息是多点位信息，更进一步还也包含了脉宽和脉长，这些数据通过现有测量方式都无法取得。
现在常见的单传感器（包含双或者三路等非阵列传感器）的难题是无法在缺乏专业人员协助的环境下快速并准确定位到脉搏和血管，无法确保传感器完全约束在在脉搏和血管上而不受手腕或者手指其他组织的干扰，无法进行多点同步采集，也无法计算中医脉象需要的手部脉宽和脉长等整体化数据。
近几年有一些专利提供了阵列压力传感器的思路，通过布置多个压力传感器来同时采集信号以解决单传感器采集数据伴生的诸多问题。
但这些阵列压力传感器（包含至少两纵两横四个传感器）的发明针对人体脉象信息的采集都不具有技术可实现性。因为人体的手指和手腕区域小，阵列传感器需要极小的体积、柔性、响应速度和精确度。现有的压力传感器（包含美国麻省理工学院等国际顶级高校实验室在研的微型石墨烯传感器）等都存在体积过大的问题（包含数据和供电线路后单模块体积大于1平方厘米），无法在人体手指和手腕极小的可接触范围内布设足够多的传感器以实现采集和定位优势。不同人之间的手指和手腕面积也差别巨大，血管的位置和间距也各不相同，阵列压力传感器采用的是固定排列方式，因此会出现在面积大的人的手指和手腕无法完全覆盖，在面积小的人的手指和手腕上传感器之间间隔过大漏过重要血管和脉络的问题。阵列压力传感技术存在实现难度大、成本高、结构复杂等诸多问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明设计了一种脉诊视觉阵列采集方法，本发明采用了动态自适应图像分割信号分析法，解决了阵列压力传感器受制于硬件传感器制造水平制约的难题，具有良好的灵活性，可实现自动适应、自动定位、多点同时采集等特点，满足了心率监测以及中医脉象信息采集的所有独特需求。
本发明采用如下技术方案：
一种脉诊视觉阵列采集方法，其步骤是：
一、对需要采集的手腕或者手指部位，进行整体图像拍摄或录制，拍摄或录制图像需包含整个手腕或者手指的边缘，通过图像识别技术完成整体定位；
二、对定位后的被测部位进行电子格栅化，对被测部位进行虚拟分割，进行整体录制测量后，以阵列化方式对录制图像内容根据每一个格栅进行分割，每个格栅内录制图像内容分别单独进行波形重建；
三、通过每个格栅内重建波形的质量进行评选判断，选出占据一定面积的连续相邻的格栅组，进行进一步细分，分成更小的格栅；
四、重复步骤三；
五、直到最后格栅组内重建波形的质量满足评判标准要求，停止继续细分；
六、对最后格栅组内所有的格栅进行测量和波形重建，并单独记录；
七、使用这组数据，得到最后格栅组沿手臂横轴方向的最大宽度为脉宽，最后格栅组沿沿手臂纵轴方向的最大长度为脉长，最后格栅组的位置和形状为脉络的位置和走势；
八、根据相对位置，由使用者在最后格栅组中选取一个或者多个栅格作为采样检测点使用。比如在中医脉诊中，可由使用者根据自己的需要在格栅组N中选取三个栅格分别作为中医脉络中所对应的寸关尺位置，记录并使用其对应数据做后续的中医脉相判断。又比如在西医中，可由使用者根据自己的需要在格栅组N中选取1个栅格，使用其数据还原出心率、血红蛋白浓度及血氧饱和度等健康数据。又比如在西医中，可由使用者根据自己的需要在格栅组N中选取多个栅格，将其对应的多个图像或者视频合并后通过图像信号分析法还原出心率、血红蛋白浓度及血氧饱和度等健康数据。
作为优选，所述每个格栅的波形重建是通过读取录制图像内容中每帧图片的R通道的均值来进行绘制波形，来分别单独进行波形重建。
本发明的有益效果是：
1.对被测部位进行图像定位后进行虚拟分割，进行电子格栅化，通过单一传感器（比如摄像模组）达到和阵列传感器等效的目的。
2.通过对每个电子格栅进行评价、筛选、分割实现针对不同人的智能化自适应化的血管和脉络定位。
3. 通过预设参数，比如评价标准、切割标准、筛选标准等的变化，该方法可适用于不同需求和场景下的血管和脉络定位。
4.该方法是一种测量方式和计算方法，不受制于硬件传感器的技术限制，可应用在任何可通过图像、视频、视觉进行测量的领域，用于替代传统的传感器和阵列传感器（包括但不仅限于压力传感器等）。
附图说明
图1是本发明中图像识别技术识别手腕的一种示意图；
图2是本发明中图像处理示意图一；
图3是本发明中图像处理示意图二；
图4是本发明中图像处理示意图三；
图5是本发明中图像处理示意图四；
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例：在某中医脉诊数字化采集过程中，需要对手腕上动脉血管上寸关尺三个不同部位进行采样，同时需要取得脉宽脉长等数据。使用的脉诊视觉阵列采集方法如下：
1、如附图1所示，通过智能手机后置摄像头对手腕进行5秒视频录制，通过图像识别技术判断视野中是否有手腕，并完成对手腕的位置和边缘定位；
2、如附图2所示，对定位后的手腕进行10秒视频录制，对视频内每帧图像进行虚拟分割，进行格栅化，形成4行4横的16个格栅组阵列(格栅组1)，通过每个格栅所对应的图像和视频通过常见的图像信号分析法算法之一，通过读取视频中每帧图片的R通道的均值来进行绘制波形，来分别单独进行波形重建；
3、根据波形的稳定性、高度差变化、重复性、趋势性、畸变度等建立评分标准，分数范围在（0-100），其中得分100代表高质量波形，完全符合脉搏特征；
4、根据以上规则对格栅组1里每个格栅的波形质量进行评分（0-100）；
5、根据预设比例，选取出评分最高的相邻连续的占比50%的总计8个格栅形成新的格栅组（格栅组2）；
6、通过后置摄像头的光学变焦功能将视频采集放大集中在新的格栅组区域；
7、新的格栅组的每个格栅分为4个更小的格栅；
8、如附图3所示，对新的格栅组进行10秒视频录制，每个格栅单独进行波形重建和评分；
9、根据预设比例，选取出评分最高的相邻连续的占比50%的总计16个格栅形成新的格栅组（格栅组3）；
10、如附图4所示，在格栅组3中重复步骤6-9；
11、直到格栅组N的评分均高于预设值90；
12、对格栅组N进行10秒录制，每个格栅单独建立波形并记录；
13、如附图5所示，通过一定规则和定义来使用这组数据，格栅组N的最大宽度定义为脉宽，格栅组N的最大长度定义为脉长，格栅组N的位置和形状为脉络的位置和走势；根据相对位置，可由使用者根据自己的需要在格栅组N中选取三个栅格分别作为中医脉络中所对应的寸关尺位置，记录并使用其对应数据做后续的中医脉相判断。
该方法解决了常见的单传感器（包含双或者三路等非阵列传感器）的难题，可以在无人工指导的条件下自动由本方法自动定位到脉搏和血管，精确约束采样范围在目标脉搏和血管上而不受手腕或者手指其他组织的干扰，可同时进行任意多点的同步采集，在精密细节采集的基础上也可自动计算出中医脉象需要的手部脉宽和脉长等整体化宏观数据。
该方法等效于阵列传感器，同时也解决了阵列传感器（包括但不仅限于阵列压力传感器）的体积和信号干扰等因素导致的不可实现性的问题。该方法是一种测量方式和计算方法，不受制于硬件传感器的技术限制，可应用在任何可通过图像、视频、视觉进行测量的领域，用于替代传统的传感器和阵列传感器（包括但不仅限于压力传感器等）。该方法具有极高灵活度，开发难度低，使用成本低，可广泛内置于不同产品、应用、测量目的。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (2)

1.一种脉诊视觉阵列采集方法，其特征是，其步骤是：
一、对需要采集的手腕或者手指部位，进行整体图像拍摄或录制，拍摄或录制图像需包含整个手腕或者手指的边缘，通过图像识别技术完成整体定位；
二、对定位后的被测部位进行电子格栅化，对被测部位进行虚拟分割，进行整体录制测量后，以阵列化方式对录制图像内容根据每一个格栅进行分割，每个格栅内录制图像内容分别单独进行波形重建；
三、通过每个格栅内重建波形的质量进行评选判断，选出占据一定面积的连续相邻的格栅组，进行进一步细分，分成更小的格栅；
四、重复步骤三；
五、直到最后格栅组内重建波形的质量满足评判标准要求，停止继续细分；
六、对最后格栅组内所有的格栅进行测量和波形重建，并单独记录；
七、使用这组数据，得到最后格栅组沿手臂横轴方向的最大宽度为脉宽，最后格栅组沿沿手臂纵轴方向的最大长度为脉长，最后格栅组的位置和形状为脉络的位置和走势；
八、根据相对位置，由使用者在最后格栅组中选取一个或者多个栅格作为采样检测点使用。
2.根据权利要求1所述的一种脉诊视觉阵列采集方法，其特征是，所述每个格栅的波形重建是通过读取录制图像内容中每帧图片的R通道的均值来进行绘制波形，来分别单独进行波形重建。
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