CN111366745A - 一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，包括以下步骤：将待测设备接入测量入口，样品流经转换阀再流入到定量毛细管刻度区域，并由摄像头间隔读取定量毛细管图像，图像数据再传入计算机，由AI算法识别管中液柱的长度，并计算液体流速，当液柱将要充满时，控制气泵开启，并将流路转换阀切换到气路，将阀芯内的液体吹出，之后转换阀切换回流路，继续检测。本发明所述的一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，能够获取更为精确的计量数据，同时简化国标检测中苛刻的检测条件，降低了检测成本与产品生产后续质检进度，为各种需要检测极低流速泵的场合提供了现场精确、方便、低廉的质控手段。

Description

一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法。

背景技术

目前，低流速泵的检测方法是定时称量流体的重量再换算为流速，通过在指定时间内，检测通过待检测设备流出液体的重量，再通过换算才能得到待检测设备的流速情况，但是需要使用百万分之一分析天平，对通过待检测设备流出液体的重量进行检测，且直接通过体积测量流体流速的检测仪的检测下限一般都在ml/分钟级，但是称重法使用的百万分之一分析天平、检测环境苛刻不能普遍适用、成本高、连续检测误差、不能批量做及费时费力，且无法检测ul/小时级的流速，其次，现有的极微流速的检测方法，被检测对象待检测设备是需要24小时稳定后再24小时连续检测，因此定量毛细管读数计量采取全人工去检测的话，是对人的折磨，也是巨大的成本支出，为此，我们提出一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，本发明要解决的技术问题是：通过计算机视觉识别技术以最小间隔秒级的时间直接识别输注入定量毛细管液体的体积转化为液体流速的方法来测量流体的流速。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，包括以下步骤：

（1）将待检测设备接入，将检测液送入到检测仪管路中，检测液可以是无色也可以是有特定颜色；

（2）检测液通过管路进入到定量毛细管刻度区域，再由计算机测定读取定量毛细管的图像；

（3）按照设定间隔经步骤（2）反复读取后，计算每个时间间隔的液柱长度差，并计算体积和流速；

（４）经步骤（3）测定后，当液柱长度将要超出毛细管长度或将要超出摄像头视场时开启气泵并将流路转换阀切换到气路将阀芯中检测液吹除；

（５）经步骤（４）后，关闭气泵将流路转换阀切换回检测流路，此时阀芯中残留气体进入检测流路形成气泡，将检测液柱分割成适当的长度；

（６）依次重复上述步骤（2）到步骤（５），并对检测数据记录统计，生成统计图。

优选的，步骤（1）中，所述待检测设备开启前，先将待检测设备与检测仪的入口连接，之后设定定量毛细管的规格、流速和检测频率。

优选的，步骤（1）中，所述检测仪管道中安装有流路转换阀与气泵。

优选的，所述流路转换阀两侧的进口分别与待检测设备输出的管道和气泵连接，所述流路转换阀的出口与定量毛细管连接。

优选的，步骤（2）中，所述计算机使用前，将摄像头安装在靠近定量毛细管一侧，并设定图像拍摄时间、图像识别时间与定量毛细管液量值。

优选的，步骤（2）中，所述测定读取是先通过计算机，按照设定时间隔对定量毛细管中液体与空气交接处的液面进行图像识别，并将设定时间间隔前后读取的定量毛细管液面位置值进行对比并换算成体积差，通过时间间隔和体积计算当前流速。

优选的，所述图像识别过程中，当定量毛细管中液面超过定量毛细管最大测量值时，切换流路转换阀到气路位置由气泵引入气体再切换回检测流路，在检测流路中形成气泡隔断检测液，形成新的检测液面。

优选的，步骤（5）中，所述检测数据包括流速、总流量、流路转换阀转换次数和图像识别数值。

优选的，所述图像识别可以基于检测液颜色特征和液面折射、反射特征。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过定量毛细管液体的计量的同时使用图像识别，能够获取更为精确的计量数据，同时简化了国标检测中苛刻的检测条件、降低了检测成本与后续产品的生产质检进度与成本，为医疗机构和需要检测极低流速泵的场合提供了现场精确、方便、低廉的质控手段。

附图说明

图1为本发明一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法的流程框图；

图2为本发明一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法中检测结构示意图。

图中：1、检测液进口；2、流路转换阀；3、阀芯；4、废液出口；5、气泵；6、定量毛细管；7、检测液出口；8、摄像头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

对比例1

专利号CN109276778.A，公开了一种现有待检测设备监测方法，包括若干个终端节点和一个中心节点,终端节点与中心节点数据通信，其中每个终端节点为待检测设备或动态血糖仪,每个终端节点具有独立的识别ID,中心节点上配置有多用户动态血糖监测和待检测设备监测管理软件,用于记录和显示终端节点传输来的血糖及待检测设备数据。每个终端节点都带有无线通信模块,终端节点和中心节点之间以无线通信方式进行连接和数据传输,终端节点向中心节点传输数据或接受来自中心节点的数据或指令。

待检测设备在现有单机工作的待检测设备上增加了无线通信模块,包括电控单元、电机机构和注射机构，电控单元包括控制器MCU、显示单元LCD、按键模块、无线通信模块和电源模块,按键模块与LCD用于胰岛素输注参数的设置,无线通信模块用于向中心节点传输待检测设备的各种历史输注信息和各种报错信息,或接收来自中心节点的各种设置信息、控制信息以及胰岛素输注信息,控制器MCU除了接受按键模块输入的参数设置,也可以接收无线通信模块得到的远程控制信息,电源模块用于供电。作为优选方式,待检测设备的电机机构设有光电开关及光电编码盘,用于监测电机是否出现运转故障,若出现故障,则将信息传输到MCU中进行报警，并通过无线通信模块向中心节点发送报警。

当待检测设备和动态血糖仪配置给同一用户，中心节点根据同一用户的待检测设备和动态血糖仪的数据,向待检测设备发送控制信息。尤其是配置给同一用户的待检测设备和动态血糖仪之间建立无线通信,动态血糖仪将血糖监测数据发送给中心节点的同时,还传输给所配置的同一用户的待检测设备,用于待检测设备的控制。

可以设置有多组监测系统,每一-组中包含若干个终端节点和一个中心节点，每一组的中心节点连接至一上位机，上位机中配置有多端动态血糖监测和待检测设备监测管理软件，用于记录和显示各组终端节点的血糖及待检测设备数据。

虽然能够能够对对待检测设备的流速进行检测，但是需要使用大量电子设备进行检测，不但操作繁琐，同时后期维护不便，其次，资金投入较大。

对比例2

现有医疗使用时，通过在指定时间内，检测通过待检测设备流出液体的重量，再通过换算才能得到待检测设备的流速情况，但是需要使用百万分之一分析天平，对通过待检测设备流出液体的重量进行检测，且直接通过体积测量流体流速的检测仪的检测下限一般都在ml/分钟级。

由于称重法使用的百万分之一分析天平、检测环境苛刻不能普遍适用、成本高、连续检测误差、不能批量做、费时费力，且无法检测ul/小时级的流速。

实施例

参照图1所示，一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，包括以下步骤：

（1）将待检测设备接入，将检测液送入到检测仪管路中，检测液可以是无色也可以是有特定颜色，待检测设备开启前，先将待检测设备与检测仪的入口连接，之后设定定量毛细管的规格、流速和检测频率，检测仪管道中安装有流路转换阀与气泵，流路转换阀两侧的进口分别与待检测设备输出的管道和气泵连接，流路转换阀的出口与定量毛细管连接；

（2）检测液通过管路进入到定量毛细管刻度区域，再由计算机测定读取定量毛细管的图像，计算机使用前，将摄像头安装在靠近定量毛细管一侧，并设定图像拍摄时间、图像识别时间与定量毛细管液量值，测定读取是先通过计算机，按照设定时间隔对定量毛细管中液体与空气交接处的液面进行图像识别，并将设定时间间隔前后读取的定量毛细管液面位置值进行对比并换算成体积差，通过时间间隔和体积计算当前流速，图像识别过程中，当定量毛细管中液面超过定量毛细管最大测量值时，切换流路转换阀到气路位置由气泵引入气体再切换回检测流路，在检测流路中形成气泡隔断检测液，形成新的检测液面，图像识别可以基于检测液颜色特征和液面折射、反射特征；

（3）按照设定间隔经步骤（2）反复读取后，计算每个时间间隔的液柱长度差，并计算体积和流速；

（４）经步骤（3）测定后，当液柱长度将要超出毛细管长度或将要超出摄像头视场时开启气泵并将流路转换阀切换到气路将阀芯中检测液吹除；

（５）经步骤（４）后，关闭气泵将流路转换阀切换回检测流路，此时阀芯中残留气体进入检测流路形成气泡，将检测液柱分割成适当的长度，检测数据包括流速、总流量、流路转换阀转换次数和图像识别数值；

（６）依次重复上述步骤（2）到步骤（５），并对检测数据记录统计，生成统计图。

检测仪主机主要包括计算机单片机及通讯子系统、供电子系统、图像识别视觉子系统、照明子系统、透明定量毛细管6、流路转换阀2、气泵5及控制电路组成、液体管路子系统、外部接口子系统。

阀芯3、废液出口4与气泵5组成气路，检测液进口1、阀芯3、定量毛细管6与检测液出口7组成检测流路。

使用时，先在连接好待检测设备到检测仪入口，然后开启检测软件并设定好定量毛细管6规格、流速、检测频率等参数，随后开始检测实验，这时软件将调用视觉系统，视觉系统监视着定量毛细管6，并按设定速度读取液体区域。检测软件启动之后启动待检测设备输注程序并按指定流速工作，此时开始检测液，液体通过接口进入检测仪管路，流经的管路中检测液进口1有流路转换阀2、配套的气泵5与控制电路，液体通过管路进入定量毛细管6刻度区域。当识别系统识别并计量读数到达一定设定值后为了防止整个定量毛细管6内充满液体后无法再识别液体流动，因此检测软件在检测到特定液量后向检测仪主机的通讯子系统发出流路转换和充气命令，检测仪主机中单片机命令流路转换阀2内部的阀芯3转换、气泵5开始充气，这样将管路中特定微升量液体置换为等量空气，后续的输注的液体将推动这部分气体和更早的液体继续前行。通过这样周而复始，定量毛细管6内液体将始终与空气形成组合连续流动，即人与视觉体统都能清楚准确的读数。读数将按设定频率显示流速、总流量，并记录到数据中。流过定量毛细管6的液体经过检测液出口7排出，阀芯3内部的废液从废液出口4后滴入外部器皿。如此不停运行试验设定时长后结束试验。结束试验后，检测软件按照事先设计，自动完成统计输出包含原始读数记录、统计结果、统计图的试验报告。

本发明主要分为以下两个计量方式：

第一是定量毛细管6计量方式：先选取符合标准的定量毛细管6产品是测量微升级别液体的专业器具，之后，被检测的流体经由液体管路子系统，通过液体分割子系统分割为一定体积的液体，之后进入定量毛细管6，图像识别视觉子系统识别定量毛细管6刻度区域液体的区域大小，根据定量毛细管6的规格换算出流体的体积，再根据采样时间计算出流体的流速。

第二是计算机视觉识别来优化定量毛细管6计量方式：具体来说，全自动的检测首先是定量毛细管6液体的计量的方法，其次是采取手段让待检测设备输注液体以空气分段来连续并可测量的流经定量毛细管6，随后自动读数、记录、统计、出报告。为此，我们设计出包含待检测设备检测仪主机、普通台式电脑、以识别为特征的定制检测软件，并以待检测设备流速检测标准来记录与统计出报告。其中待检测设备检测仪主机主要包括计算机单片机及通讯子系统、供电子系统、图像识别视觉子系统、照明子系统、透明定量毛细管6、流路转换阀2、气泵5及控制电路组成、液体管路子系统、外部接口子系统。

上述对比例1与对比例2均为现有待检测设备的检测方法，通过将实施例分别与对比例1和对比例2进行对比，可以看出，本发明获得了更为精确的计量数据，同时简化了国标检测中苛刻的检测条件、成本。这种简化可以极大提高研发样机、后续产品的生产质检进度与成本。也可以为医疗机构广泛使用的输液泵、以倒数泵提供精确、方便、低廉质控手段，为医疗安全提供有力支持。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将待检测设备接入，将检测液送入到检测仪管路中，检测液可以是无色也可以是有特定颜色；

（2）检测液通过管路进入到定量毛细管刻度区域，再由计算机测定读取定量毛细管的图像；

（3）按照设定间隔经步骤（2）反复读取后，计算每个时间间隔的液柱长度差，并计算体积和流速；

（４）经步骤（3）测定后，当液柱长度将要超出毛细管长度或将要超出摄像头视场时，开启气泵并将流路转换阀切换到气路，将阀芯中检测液吹除；

（５）经步骤（４）后，关闭气泵将流路转换阀切换回检测流路，此时阀芯中残留气体进入检测流路形成气泡，将检测液柱分割成适当的长度；

（６）依次重复上述步骤（2）到步骤（５），并对检测数据记录统计，生成统计图。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述待检测设备开启前，先将待检测设备与检测仪的入口连接，之后设定定量毛细管的规格、流速和检测频率。

3.根据权利要求1所述的一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述检测仪管道中安装有流路转换阀与气泵。

4.根据权利要求3所述的一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，其特征在于：所述流路转换阀两侧的进口分别与待检测设备输出的管道和气泵连接，所述流路转换阀的出口与定量毛细管连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述计算机使用前，将摄像头安装在靠近定量毛细管一侧，并设定图像拍摄时间、图像识别时间与定量毛细管液量值。

6.根据权利要求1所述的一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述测定读取是先通过计算机，按照设定时间隔对定量毛细管中液体与空气交接处的液面进行图像识别，并将设定时间间隔前后读取的定量毛细管液面位置值进行对比并换算成体积差，通过时间间隔和体积计算当前流速。

7.根据权利要求6所述的一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，其特征在于：所述图像识别过程中，当定量毛细管中液面超过定量毛细管最大测量值时，切换流路转换阀到气路位置由气泵引入气体再切换回检测流路，在检测流路中形成气泡隔断检测液，形成新的检测液面。

8.根据权利要求1所述的一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，其特征在于：步骤（5）中，所述检测数据包括流速、总流量、流路转换阀转换次数和图像识别数值。

9.根据权利要求7所述的一种基于计算机图像识别原理检测极微流速的方法，其特征在于：所述图像识别可以基于检测液颜色特征和液面折射、反射特征。

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