CN111407430A - 一种抗感染的扩张器 - Google Patents

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吕镗锋
任艺
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朱四海
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Abstract

本发明属于扩张器技术领域，公开了一种抗感染的扩张器，所述抗感染的扩张器包括：摄像模块、压力检测模块、生理参数测量模块、中央控制模块、影像增强模块、注射模块、充气模块、扩张模块、显示模块。本发明通过生理参数测量模块在测量对象上测量获取目标生理参数的测量数据；大大提高生理参数测量准确性；同时，通过影像增强模块对比不同的方法在数字医学图像上的结果参数，应用图像增强方法对X光等数字医学图像进行处理，通过引导滤波算法进行预处理降噪，进一步利用事先定义的阈值来对频率直方图进行裁剪，进行图像对比度增强，再利用带噪声抑制的反锐化掩模算法；大大提高影像的清晰度。

Description

一种抗感染的扩张器
技术领域
本发明属于扩张器技术领域，尤其涉及一种抗感染的扩张器。
背景技术
扩张器是整形外科特有的先进治疗方法，其原理就是将皮肤软组织扩张器植入病变附近正常皮肤软组织下，通过间断地向扩张囊内注射液体以增加扩张器容量，使其对表面皮肤软组织产生压力。通过扩张机制对局部的作用使组织和表皮细胞的分裂增殖及细胞间隙拉大，从而增加皮肤面积，取出扩张囊后，就可以用新增加的皮肤软组织进行组织修复和器官再造了。临床上应用的扩张器主要是由硅橡胶材料制成的可控扩张器，由扩张囊、注射壶及连接导管三部分组成。然而，现有抗感染的扩张器不能准确测量对皮肤扩展过程生理参数；同时，采集的扩张影像不清晰。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有抗感染的扩张器不能准确测量对皮肤扩展过程生理参数；同时，采集的扩张影像不清晰。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种抗感染的扩张器。
本发明是这样实现的，一种抗感染的扩张器包括：
摄像模块、压力检测模块、生理参数测量模块、中央控制模块、影像增强模块、注射模块、充气模块、扩张模块、显示模块；
摄像模块，与中央控制模块连接，用于通过微型摄像头采集皮肤扩张过程视频；
压力检测模块，与中央控制模块连接，用于通过压力传感器采集皮肤扩张过程产生的压力数据；
生理参数测量模块，与中央控制模块连接，用于通过医疗设备采集皮肤扩张过程患者生理参数；
中央控制模块，与摄像模块、压力检测模块、生理参数测量模块、影像增强模块、注射模块、充气模块、扩张模块、显示模块连接，用于通过主控机控制各个模块正常工作；
影像增强模块，与中央控制模块连接，用于通过影像增强程序对采集的视频影像进行增强；
注射模块，与中央控制模块连接，用于通过注射器对皮肤内注射改性硅橡胶液体；
充气模块，与中央控制模块连接，用于通过充气管对扩张囊充气；
扩张模块，与中央控制模块连接，用于通过扩张囊对皮肤进行扩张；
显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示采集的扩张视频、扩张产生的压力、患者生理参数。
进一步，所述生理参数测量模块测量方法如下：
(1)通过测量设备获取测量对象的身份标识；
(2)根据所述身份标识，获取所述测量对象的病史信息；
(3)根据所述病史信息，确定所述测量对象的需要测量的目标生理参数；
(4)在所述测量对象上测量获取所述目标生理参数的测量数据。
进一步，所述病史信息中包括历史测量的生理参数和/或所述测量对象的既往病史数据。
进一步，所述根据所述病史信息，确定所述测量对象的需要测量的目标生理参数，包括：
从所述历史测量的生理参数中提取测量异常的生理参数，将所述测量异常的生理参数作为所述目标生理参数；
如果所述历史测量的生理参数中不存在所述测量异常的生理参数，则统计每个历史测量的生理参数的总测量次数；
根据所述总测量次数对所有的历史测量的生理参数进行排序；
按照从高到低的顺序选择预设个数的历史测量的生理参数作为所述目标生理参数。
进一步，所述根据所述病史信息，确定所述测量对象的需要测量的目标生理参数，包括：
从所述病史信息中，提取所述测量对象的既往病史数据；
对所述既往病史数据进行分析，确定所述测量对象的所述目标生理参数。
进一步，所述在所述测量对象上测量获取所述目标生理参数的测量结果之后，还包括：
将所述目标生理参数的测量数据与预设的所述目标生理参数的标准阈值进行比较；
如果所述测量数据超出所述标准阈值，获取所述测量数据相对于所述标准阈值的偏差；
根据所述偏差，确定所述测量数据的显示模式，按照所述显示模式显示所述测量数据。
进一步，所述影像增强模块增强方法如下：
1)通过图像增强程序对图像通过引导滤波算法进行预处理降噪；
2)对图像进行分块，在每个子块中都求取该子块的频率分布函数，通过事先定义的阈值来对频率直方图进行裁剪，进行图像对比度增强；
3)通过带噪声抑制的反锐化掩模算法，将图像按照细节信息的多少分为高、中、低细节区域来对原图像进行锐化处理；
4)通过对比实验，设置图像在视觉上有明显效果的参数，有效提高图像清晰程度。
进一步，所述步骤1)具体包括以下步骤：
步骤a：引导滤波中涉及到三个图像，输入图像p，引导图像I以及输出图像q，其中引导图像与输入图像有类似的边缘和细节信息；对于一幅图像，其可以看作一个二维函数，假设在一个二维窗口内，该二维函数的输入和输出呈线性关系：
qi＝akIi+bk，
Figure BSA0000204827540000041
步骤b：两边求梯度，得到：
Figure BSA0000204827540000042
步骤c：为了求出ak和bk这两个系数，最小化输出图像q和输入图像p之间的差异来求解：
Figure BSA0000204827540000043
Figure BSA0000204827540000044
步骤d：对于每个像素而言，如果窗口ωk的大小为AxB，那么这个像素会被AxB个窗口所包含，由前面所介绍的局部模型可知，每个像素的值是由多个线性函数所共同描述的，计算所有包含该点的线性函数的平均值即可：
Figure BSA0000204827540000045
进一步，所述步骤2)具体包括以下步骤：
根据输入图像的大小将图像分为16x16＝256或者8x8＝64块，在每个子块中都求取该子块的频率分布函数；
通过提高频率分布函数的斜率，则对比度就提升：当斜率过高时就会造成对比度过度增强的后果，继续通过限制变换函数的斜率从而限制对比度；
由于变换函数实际上是频率分布直方图的累积，所以通过事先定义的阈值来对频率直方图进行裁剪；
在对频率分布函数进行阈值裁剪处理后，对新的频率分布函数求累计分布函数，之后再利用累积分布函数结合传统的直方图均衡化操作来获取每个子块的新的直方图。
本发明的优点及积极效果为：本发明通过生理参数测量模块获取测量对象的身份标识，根据身份标识，获取测量对象的病史信息，根据病史信息，确定测量对象的需要测量的目标生理参数，在测量对象上测量获取目标生理参数的测量数据；大大提高生理参数测量准确性；同时，通过影像增强模块对比不同的方法在数字医学图像上的结果参数，应用图像增强方法对X光等数字医学图像进行处理，通过引导滤波算法进行预处理降噪，进一步利用事先定义的阈值来对频率直方图进行裁剪，进行图像对比度增强，再利用带噪声抑制的反锐化掩模算法，将图像按照细节信息多少分为高、中、低细节区域来对原图像进行锐化处理；大大提高影像的清晰度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的抗感染的扩张器结构框图。
图中：1、摄像模块；2、压力检测模块；3、生理参数测量模块；4、中央控制模块；5、影像增强模块；6、注射模块；7、充气模块；8、扩张模块；9、显示模块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的抗感染的扩张器包括：摄像模块1、压力检测模块2、生理参数测量模块3、中央控制模块4、影像增强模块5、注射模块6、充气模块7、扩张模块8、显示模块9。
摄像模块1，与中央控制模块4连接，用于通过微型摄像头采集皮肤扩张过程视频；
压力检测模块2，与中央控制模块4连接，用于通过压力传感器采集皮肤扩张过程产生的压力数据；
生理参数测量模块3，与中央控制模块4连接，用于通过医疗设备采集皮肤扩张过程患者生理参数；
中央控制模块4，与摄像模块1、压力检测模块2、生理参数测量模块3、影像增强模块5、注射模块6、充气模块7、扩张模块8、显示模块9连接，用于通过主控机控制各个模块正常工作；
影像增强模块5，与中央控制模块4连接，用于通过影像增强程序对采集的视频影像进行增强；
注射模块6，与中央控制模块4连接，用于通过注射器对皮肤内注射改性硅橡胶液体；
充气模块7，与中央控制模块4连接，用于通过充气管对扩张囊充气；
扩张模块8，与中央控制模块4连接，用于通过扩张囊对皮肤进行扩张；
显示模块9，与中央控制模块4连接，用于通过显示器显示采集的扩张视频、扩张产生的压力、患者生理参数。
本发明提供的生理参数测量模块3测量方法如下：
(1)通过测量设备获取测量对象的身份标识；
(2)根据所述身份标识，获取所述测量对象的病史信息；
(3)根据所述病史信息，确定所述测量对象的需要测量的目标生理参数；
(4)在所述测量对象上测量获取所述目标生理参数的测量数据。
本发明提供的病史信息中包括历史测量的生理参数和/或所述测量对象的既往病史数据。
本发明提供的根据所述病史信息，确定所述测量对象的需要测量的目标生理参数，包括：
从所述历史测量的生理参数中提取测量异常的生理参数，将所述测量异常的生理参数作为所述目标生理参数；
如果所述历史测量的生理参数中不存在所述测量异常的生理参数，则统计每个历史测量的生理参数的总测量次数；
根据所述总测量次数对所有的历史测量的生理参数进行排序；
按照从高到低的顺序选择预设个数的历史测量的生理参数作为所述目标生理参数。
本发明提供的根据所述病史信息，确定所述测量对象的需要测量的目标生理参数，包括：
从所述病史信息中，提取所述测量对象的既往病史数据；
对所述既往病史数据进行分析，确定所述测量对象的所述目标生理参数。
本发明提供的在所述测量对象上测量获取所述目标生理参数的测量结果之后，还包括：
将所述目标生理参数的测量数据与预设的所述目标生理参数的标准阈值进行比较；
如果所述测量数据超出所述标准阈值，获取所述测量数据相对于所述标准阈值的偏差；
根据所述偏差，确定所述测量数据的显示模式，按照所述显示模式显示所述测量数据。
本发明提供的影像增强模块5增强方法如下：
1)通过图像增强程序对图像通过引导滤波算法进行预处理降噪；
2)对图像进行分块，在每个子块中都求取该子块的频率分布函数，通过事先定义的阈值来对频率直方图进行裁剪，进行图像对比度增强；
3)通过带噪声抑制的反锐化掩模算法，将图像按照细节信息的多少分为高、中、低细节区域来对原图像进行锐化处理；
4)通过对比实验，设置图像在视觉上有明显效果的参数，有效提高图像清晰程度。
本发明提供的步骤1)具体包括以下步骤：
步骤a：引导滤波中涉及到三个图像，输入图像p，引导图像I以及输出图像q，其中引导图像与输入图像有类似的边缘和细节信息；对于一幅图像，其可以看作一个二维函数，假设在一个二维窗口内，该二维函数的输入和输出呈线性关系：
qi＝akIi+bk，
Figure BSA0000204827540000081
步骤b：两边求梯度，得到：
Figure BSA0000204827540000082
步骤c：为了求出ak和bk这两个系数，最小化输出图像q和输入图像p之间的差异来求解：
Figure BSA0000204827540000083
Figure BSA0000204827540000084
步骤d：对于每个像素而言，如果窗口ωk的大小为AxB，那么这个像素会被AxB个窗口所包含，由前面所介绍的局部模型可知，每个像素的值是由多个线性函数所共同描述的，计算所有包含该点的线性函数的平均值即可：
Figure BSA0000204827540000085
本发明提供的步骤2)具体包括以下步骤：
根据输入图像的大小将图像分为16x16＝256或者8x8＝64块，在每个子块中都求取该子块的频率分布函数；
通过提高频率分布函数的斜率，则对比度就提升：当斜率过高时就会造成对比度过度增强的后果，继续通过限制变换函数的斜率从而限制对比度；
由于变换函数实际上是频率分布直方图的累积，所以通过事先定义的阈值来对频率直方图进行裁剪；
在对频率分布函数进行阈值裁剪处理后，对新的频率分布函数求累计分布函数，之后再利用累积分布函数结合传统的直方图均衡化操作来获取每个子块的新的直方图。
本发明工作时，首先，通过摄像模块1利用微型摄像头采集皮肤扩张过程视频；通过压力检测模块2利用压力传感器采集皮肤扩张过程产生的压力数据；通过生理参数测量模块3利用医疗设备采集皮肤扩张过程患者生理参数；其次，中央控制模块4通过影像增强模块5利用影像增强程序对采集的视频影像进行增强；通过注射模块6利用注射器对皮肤内注射改性硅橡胶液体；通过充气模块7利用充气管对扩张囊充气；然后，通过扩张模块8利用扩张囊对皮肤进行扩张；最后，通过显示模块9利用显示器显示采集的扩张视频、扩张产生的压力、患者生理参数。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是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，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种抗感染的扩张器，其特征在于，所述抗感染的扩张器包括：
摄像模块、压力检测模块、生理参数测量模块、中央控制模块、影像增强模块、注射模块、充气模块、扩张模块、显示模块；
摄像模块，与中央控制模块连接，用于通过微型摄像头采集皮肤扩张过程视频；
压力检测模块，与中央控制模块连接，用于通过压力传感器采集皮肤扩张过程产生的压力数据；
生理参数测量模块，与中央控制模块连接，用于通过医疗设备采集皮肤扩张过程患者生理参数；
中央控制模块，与摄像模块、压力检测模块、生理参数测量模块、影像增强模块、注射模块、充气模块、扩张模块、显示模块连接，用于通过主控机控制各个模块正常工作；
影像增强模块，与中央控制模块连接，用于通过影像增强程序对采集的视频影像进行增强；
注射模块，与中央控制模块连接，用于通过注射器对皮肤内注射改性硅橡胶液体；
充气模块，与中央控制模块连接，用于通过充气管对扩张囊充气；
扩张模块，与中央控制模块连接，用于通过扩张囊对皮肤进行扩张；
显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示采集的扩张视频、扩张产生的压力、患者生理参数。
2.如权利要求1所述抗感染的扩张器，其特征在于，所述生理参数测量模块测量方法如下：
(1)通过测量设备获取测量对象的身份标识；
(2)根据所述身份标识，获取所述测量对象的病史信息；
(3)根据所述病史信息，确定所述测量对象的需要测量的目标生理参数；
(4)在所述测量对象上测量获取所述目标生理参数的测量数据。
3.如权利要求2所述抗感染的扩张器，其特征在于，所述病史信息中包括历史测量的生理参数和/或所述测量对象的既往病史数据。
4.如权利要求3所述抗感染的扩张器，其特征在于，所述根据所述病史信息，确定所述测量对象的需要测量的目标生理参数，包括：
从所述历史测量的生理参数中提取测量异常的生理参数，将所述测量异常的生理参数作为所述目标生理参数；
如果所述历史测量的生理参数中不存在所述测量异常的生理参数，则统计每个历史测量的生理参数的总测量次数；
根据所述总测量次数对所有的历史测量的生理参数进行排序；
按照从高到低的顺序选择预设个数的历史测量的生理参数作为所述目标生理参数。
5.如权利要求2所述抗感染的扩张器，其特征在于，所述根据所述病史信息，确定所述测量对象的需要测量的目标生理参数，包括：
从所述病史信息中，提取所述测量对象的既往病史数据；
对所述既往病史数据进行分析，确定所述测量对象的所述目标生理参数。
6.如权利要求2所述抗感染的扩张器，其特征在于，所述在所述测量对象上测量获取所述目标生理参数的测量结果之后，还包括：
将所述目标生理参数的测量数据与预设的所述目标生理参数的标准阈值进行比较；
如果所述测量数据超出所述标准阈值，获取所述测量数据相对于所述标准阈值的偏差；
根据所述偏差，确定所述测量数据的显示模式，按照所述显示模式显示所述测量数据。
7.如权利要求1所述抗感染的扩张器，其特征在于，所述影像增强模块增强方法如下：
1)通过图像增强程序对图像通过引导滤波算法进行预处理降噪；
2)对图像进行分块，在每个子块中都求取该子块的频率分布函数，通过事先定义的阈值来对频率直方图进行裁剪，进行图像对比度增强；
3)通过带噪声抑制的反锐化掩模算法，将图像按照细节信息的多少分为高、中、低细节区域来对原图像进行锐化处理；
4)通过对比实验，设置图像在视觉上有明显效果的参数，有效提高图像清晰程度。
8.如权利要求7所述抗感染的扩张器，其特征在于，所述步骤1)具体包括以下步骤：
步骤a：引导滤波中涉及到三个图像，输入图像p，引导图像I以及输出图像q，其中引导图像与输入图像有类似的边缘和细节信息；对于一幅图像，其可以看作一个二维函数，假设在一个二维窗口内，该二维函数的输入和输出呈线性关系：
Figure FSA0000204827530000031
步骤b：两边求梯度，得到：
Figure FSA0000204827530000032
步骤c：为了求出ak和bk这两个系数，最小化输出图像q和输入图像p之间的差异来求解：
Figure FSA0000204827530000033
Figure FSA0000204827530000034
步骤d：对于每个像素而言，如果窗口ωk的大小为AxB，那么这个像素会被AxB个窗口所包含，由前面所介绍的局部模型可知，每个像素的值是由多个线性函数所共同描述的，计算所有包含该点的线性函数的平均值即可：
Figure FSA0000204827530000041
9.如权利要求7所述抗感染的扩张器，其特征在于，所述步骤2)具体包括以下步骤：
根据输入图像的大小将图像分为16x16＝256或者8x8＝64块，在每个子块中都求取该子块的频率分布函数；
通过提高频率分布函数的斜率，则对比度就提升：当斜率过高时就会造成对比度过度增强的后果，继续通过限制变换函数的斜率从而限制对比度；
由于变换函数实际上是频率分布直方图的累积，所以通过事先定义的阈值来对频率直方图进行裁剪；
在对频率分布函数进行阈值裁剪处理后，对新的频率分布函数求累计分布函数，之后再利用累积分布函数结合传统的直方图均衡化操作来获取每个子块的新的直方图。
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