CN115628775B - 一种胎盘组织多维度数据采集分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种胎盘组织多维度数据采集分析系统，包括：准备区、采样区、拉力线缆、移动平台、托盘、移动舱门、舱门电机、电机、电机控制器、双目视觉相机、激光点云探测器、高光谱相机、超声波测距、升降电机、升降导轨、环形光源、红外传感器、二维码区、二维码识别相机。采用本发明的技术方案，以解决当前缺乏对胎盘进行有效检测技术手段的问题。

Description

一种胎盘组织多维度数据采集分析系统

技术领域

本发明属于胎盘分析技术领域，尤其涉及一种胎盘组织多维度数据采集分析系统。

背景技术

胎盘是在分娩过程中胎儿附属物的一部分，属于胎儿与母体之间物质交换的重要器官，是人类妊娠期间由胚胎胚膜和母体子宫内膜联合长成的母子间组织结合器官。研究表明胎盘对于胎儿和母体的疾病诊断具有一定的参考意义，但是目前医学上对胎盘的处理多以直接丢弃为主，只有极少数的胎盘被送到医院病理科进行外观检查和病理检查。其主要原因在于当前对于胎盘检查的重视度不够，另外一个原因则是尚缺乏对胎盘进行自动检查的技术手段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种胎盘组织多维度数据采集分析系统，以解决当前缺乏对胎盘进行有效检测技术手段的问题。

为实现上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种胎盘组织多维度数据采集分析系统，包括：准备区、采样区、拉力线缆、移动平台、托盘、移动舱门、舱门电机、电机、电机控制器、双目视觉相机、激光点云探测器、高光谱相机、超声波测距、升降电机、升降导轨、环形光源、红外传感器、二维码区、二维码识别相机；其中，

数据采集过程中，若红外传感器探测到有胎盘被放入移动平台上时，将在电机控制器控制下自动打开移动舱门，电机带动拉力线缆将移动平台拉入采样区，然后电机控制器将控制舱门电机关闭舱门，打开环形光源，启动二维码识别相机扫描托盘上的二维码，启动高光谱相机和双目视觉相机采集数据，同时启动激光点云探测器和超声波测距传感器进行扫描；所有的数据获取完成后，电机控制器将控制舱门电机打开舱门，电机带动拉力线缆将移动平台拉出采样区，回到准备区；在采样区采集样本时，二维码识别相机相机将同时扫描托盘上的二维码区，获取被采集胎盘信息；升降电机带动高光谱相机、双目视觉相机、激光点云探测器、超声波测距传感器沿升降导轨上下移动，以满足不同尺寸样本的测量需求。

作为优选，还包括外壳，所述外壳的下半部分分为准备区、采样区；准备区的上表面设有准备区导轨，移动平台通过滚轮嵌入到准备区导轨中；准备区向外侧一角设有第一动滑轮，准备区内部设有电机、电机控制器；所述移动平台上表面设有凹槽，凹槽上放置托盘，托盘上面放置胎盘被测样本；所述移动平台上表面设有标准色卡、尺度刻度线；所述托盘上表面二维码区；所述采样区在靠近准备区准备区导轨位置设有移动舱门，移动舱门上设有红外传感器，移动舱门通过舱门滑轨与采样区外壳连接；采样区上端设有触摸屏、水平仪；采样区外侧面设有走线槽；采样区内部顶侧中心位置设有升降导轨，升降导轨上设有升降电机，升降电机两端固定设有相机连杆，相机连杆两端设有双目视觉相机，相机连杆中间位置下侧设有高光谱相机，高光谱相机两侧的相机连杆上分别设有激光点云探测器和超声波测距传感器；所述采样区内侧靠近顶部位置一周安装环形光源，采样区内部下半部分与准备区相平位置设有采样区导轨，采样区导轨下面设有压力传感器，压力传感器两端固定于采样区内侧；采样区内侧装有第二动滑轮、第三动滑轮，在电机、第一动滑轮、第二动滑轮、第三动滑轮之间绕有拉力线缆，拉力线缆两端分别接在移动平台两端。

作为优选，采样区内部底面设有无线传输模块、主控板；所述外壳底面设有可调高度支架；无线传输模块与智能手机和触发踏板进行无线连接；电机的控制输入端连接到电机控制器的输出端，电机控制器的输出端连接到主控板的控制输出端；无线传输模块的数据传输端和控制端分别连接到主控板的数据传输端和控制端；红外传感器的信号输出端连接到主控板的数据输入端；舱门电机的控制输入端连接到主控板的控制输出端；触摸屏与主控板相连接；双目视觉相机的数据输出端连接到主控板的数据输入端；高光谱相机的数据输出端连接到主控板的数据输入端；激光点云探测器和超声波测距传感器、二维码识别相机的输出端分别连接到主控板的输入端；环形光源的输入端连接到主控板的输出端。

作为优选，所述高光谱相机为推帚式相机、凝采式相机或者快照式相机其中一种。

作为优选，所述的二维码区放置条形码。

作为优选，所述移动平台通过传送带带动下移进采样区或者移出到准备区。

作为优选，所述托盘为一次性透明材料托盘。

作为优选，采样区外侧面设有走线槽。

本发明以胎盘为检测目标，进行整个胎盘多维度多参数数据采集分析，本发明分析系统采用双目视觉相机对胎盘进行三维建模，使用高光谱相机采集胎盘组织图谱数据，使用激光扫描和超声波测距获取胎盘精确厚度信息，采用压力传感器获取胎盘重量信息。在获取胎盘多维度多模态数据的基础上，使用图像处理分析算法，自动计算胎盘尺寸，脐带长度定量化参数，为胎盘的整体分析和存档提供一种新型设备。该系统可以提高胎盘检查的自动化和智能化，降低人工判读和记录的工作量，还可以作为胎盘数据的存档。另外，该系统还可以用于采集其他手术切除组织的多维度多模态数据信息。该设备在产房和手术室具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对实施例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为本发明实施例胎盘组织多维度数据采集分析系统的结构示意图；

图2为本发明实施例移动平台的结构示意图；

图3为本发明实施例托盘的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

如图1、2、3所示，本发明提供胎盘组织多维度数据采集分析系统包括：外壳1、准备区2、采样区3、准备区导轨4、第一动滑轮 501、第二动滑轮502、第三动滑轮503、拉力线缆6、移动平台7、滚轮8、托盘9、胎盘10、采样区导轨11、移动舱门12、舱门滑轨13、舱门电机14、水平仪15、走线槽16、触发踏板17、可调高度支架18、电机19、电机控制器20、凹槽21、压力传感器22、主控板 23、无线传输模块24、智能手机25、双目视觉相机26、激光点云27、高光谱相机28、超声波测距29、相机连杆30、升降电机31、升降导轨32、触摸屏33、环形光源34、红外传感器35、二维码区901、标准色卡701、尺度刻度线702、二维码识别相机36。

本实施例中，外壳1下半部分分为准备区2、采样区3两部分。其中准备区2上表面设有准备区导轨4，移动平台7通过混轮8嵌入到准备区导轨4中，准备区2向外侧一角安装有第一动滑轮501，准备区2内部安装有电机19、电机控制器20，在电机19、第一动滑轮501、第二动滑轮502、第三动滑轮503之间绕有拉力线缆6，拉力线缆6两端分别接在移动平台7两端，主控板23通过电机控制器20控制电机19的转动方向，在拉力线缆6的拉力下使移动平台7沿着准备区导轨4和采样区导轨11平移进入采样区3或者移入准备区2；移动平台7上表面设有凹槽 21，凹槽21上可以放置托盘9，托盘9上面可以放置胎盘10被测样本，托盘9在移动平台7的带动下移进或者移出采样区；移动平台7上表面设有标准色卡701，可以对采集的图像进行颜色标准化；移动平台7 上表面还设有尺度刻度线702，方便根据缩放样本的尺寸来选择拍照距离；托盘9上表面二维码区901，可以放置胎盘的二维码，在数据采集时直接扫描二维码以获取样本信息；采样区3在靠近准备区2的准备区导轨4位置设有移动舱门12，移动舱门12上安装有红外传感器35，移动舱门12通过舱门滑轨13与采样区3外壳1连接，当红外传感器探测到有胎盘10放置到移动平台7上时，将自动打开移动舱门12，当胎盘 10完全被移入采样区3后，移动舱门12将自动关闭；采样区3上端安装有触摸屏33，用于实现人机交互，控制系统工作；采样区3上端安装水平仪15，通过调节外壳1底面安装的可调高度支架18，可以使系统放置水平；采样区3外侧面设有走线槽16，可以方便系统走线；采样区3内部顶侧中心位置安装有升降导轨32，升降导轨32上装有降电机 31，升降电机31可以带动其上的相机等传感器上下移动；升降电机31 两端固定有相机连杆30，相机连杆30两端安装有双目视觉相机26，用于获取胎盘10的双目信息用于三维重构，相机连杆30中间位置下侧安装有高光谱相机28，用于采集胎盘的图谱数据；高光谱相机28两侧的相机连杆30上分别装有激光点云探测器27用于扫描胎盘形貌和超声波测距传感器29用于测量胎盘特定位置的厚度；采样区3内侧靠近顶部位置一周安装有环形光源34，用于对样本补光照明；采样区3内部下半部分与准备区2相平位置设有采样区导轨11，采样区导轨11下面为压力传感器22，压力传感器22两端固定于采样区3内侧，用于测量胎盘10的重量；采样区3内部底面装有无线传输模块24，用于与智能手机25、触发踏板17进行无线连接；电机19的控制输入端连接到电机控制器20的输出端，电机控制器20的输入端连接到主控板23的控制输出端，可以通过主控板23通过电机控制器20控制电机19使得胎盘移入或者移出采样区3；主控板23还可以控制移动舱门12的打开与关闭，还可以获取双目视觉相机26、激光点云探测器27、高光谱相机28、超声波测距传感器29的测量数据并存储，读取红外传感器35的数据，获取触发踏板17的触发开关信息，压力传感器22的数据用于测量重量，控制环形光源34的工作，与触摸屏33进行信息交互，通过二维码识别相机36扫描识别托盘9上的二维码。

作为本实施例的一种实施方式，所述高光谱相机28可以采用推帚式相机、凝采式相机或者快照式相机，也可以是彩色相机、灰度相机。

作为本实施例的一种实施方式，所述二维码区901放置条形码。

作为本实施例的一种实施方式，所述移动平台7通过传送带带动下移进采样区3或者移出到准备区2。

作为本实施例的一种实施方式，所述托盘9为一次性透明材料托盘。

在具体进行胎盘10多维数据采集时，首先将待测胎盘10放置于托盘9上的中心位置，将托盘9至于移动平台7的凹槽21内；红外传感器35探测到托盘9上的胎盘10样本后，将信号传输到主控板 23，主控板23控制移动舱门12打开，控制电机19带动拉力线缆6 将移动平台7移入采样区3的采样区导轨11上，然后主控板23控制舱门电机14关闭移动舱门12，采集压力传感器22的数据，获取胎盘10的重量数据；主控板23打开环形光源34照明，启动二维码识别相机36识别托盘9上的二维码区901的二维码，记录胎盘10的样本信息；当用户踩下触发踏板17后，主控板23依次启动高光谱相机 28采集胎盘10的高光谱数据，启动双目视觉相机26采集胎盘10的立体视觉数据，启动激光点云探测器27对胎盘10进行三维激光扫描，启动超声波测距传感器29测定胎盘的厚度；完成数据采集后，主控板23控制电机19带动拉力线缆6将移动平台7移出采样区3，操作者即可取走托盘9并更换上新的托盘，供下一次使用。根据采集的胎盘10的多维度图像数据，主控板23结合拍摄到的标准色卡701的信息，通过对比计算给出胎盘10的颜色参数；进一步综合利用获取的胎盘10的多维度多模态数据，计算胎盘10的尺寸、脐带的长度等数据。

本发明实现对胎盘术后组织进行高光谱、三维空间影像、激光点云多维影像信息进行同步获取，即同时获取胎盘的重量、厚度数据以及三维空间结构信息、高光谱信息并对其进行定量化测量。根据以上获取的信息，可以对胎盘进行定量化描述，包括胎盘最大径、最小径、胎盘重量、脐带长度、脐带插入点、胎盘颜色指标。为开发人工智能胎盘疾病诊断新算法提供数据的支撑，从而推进胎盘诊断分析的效率和客观性。

以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种胎盘组织多维度数据采集分析系统，其特征在于，包括：准备区、采样区、拉力线缆、移动平台、托盘、移动舱门、舱门电机、电机、电机控制器、双目视觉相机、激光点云探测器、高光谱相机、超声波测距、升降电机、升降导轨、环形光源、红外传感器、二维码区、二维码识别相机；其中，

数据采集过程中，若红外传感器探测到有胎盘被放入移动平台上时，将在电机控制器控制下自动打开移动舱门，电机带动拉力线缆将移动平台拉入采样区，然后电机控制器将控制舱门电机关闭舱门，打开环形光源，启动二维码识别相机扫描托盘上的二维码，启动高光谱相机和双目视觉相机采集数据，同时启动激光点云探测器和超声波测距传感器进行扫描；所有的数据获取完成后，电机控制器将控制舱门电机打开舱门，电机带动拉力线缆将移动平台拉出采样区，回到准备区；在采样区采集样本时，二维码识别相机将同时扫描托盘上的二维码区，获取被采集胎盘信息；升降电机带动高光谱相机、双目视觉相机、激光点云探测器、超声波测距传感器沿升降导轨上下移动，以满足不同尺寸样本的测量需求；

还包括外壳，所述外壳的下半部分分为准备区、采样区；准备区的上表面设有准备区导轨，移动平台通过滚轮嵌入到准备区导轨中；准备区向外侧一角设有第一动滑轮，准备区内部设有电机、电机控制器；所述移动平台上表面设有凹槽，凹槽上放置托盘，托盘上面放置胎盘被测样本；所述移动平台上表面设有标准色卡、尺度刻度线；所述托盘上表面二维码区；所述采样区在靠近准备区导轨位置设有移动舱门，移动舱门上设有红外传感器，移动舱门通过舱门滑轨与采样区外壳连接；采样区上端设有触摸屏、水平仪；采样区外侧面设有走线槽；采样区内部顶侧中心位置设有升降导轨，升降导轨上设有升降电机，升降电机两端固定设有相机连杆，相机连杆两端设有双目视觉相机，相机连杆中间位置下侧设有高光谱相机，高光谱相机两侧的相机连杆上分别设有激光点云探测器和超声波测距传感器；所述采样区内侧靠近顶部位置一周安装环形光源，采样区内部下半部分与准备区相平位置设有采样区导轨，采样区导轨下面设有压力传感器，压力传感器两端固定于采样区内侧；采样区内侧装有第二动滑轮、第三动滑轮，在电机、第一动滑轮、第二动滑轮、第三动滑轮之间绕有拉力线缆，拉力线缆两端分别接在移动平台两端。

2.根据权利要求1所述的胎盘组织多维度数据采集分析系统，其特征在于，采样区内部底面设有无线传输模块、主控板；所述外壳底面设有可调高度支架；无线传输模块与智能手机和触发踏板进行无线连接；电机的控制输入端连接到电机控制器的输出端，电机控制器的输出端连接到主控板的控制输出端；无线传输模块的数据传输端和控制端分别连接到主控板的数据传输端和控制端；红外传感器的信号输出端连接到主控板的数据输入端；舱门电机的控制输入端连接到主控板的控制输出端；触摸屏与主控板相连接；双目视觉相机的数据输出端连接到主控板的数据输入端；高光谱相机的数据输出端连接到主控板的数据输入端；激光点云探测器和超声波测距传感器、二维码识别相机的输出端分别连接到主控板的输入端；环形光源的输入端连接到主控板的输出端。

3.根据权利要求2所述的胎盘组织多维度数据采集分析系统，其特征在于，所述高光谱相机为推帚式相机、凝采式相机或者快照式相机其中一种。

4.根据权利要求3所述的胎盘组织多维度数据采集分析系统，其特征在于，所述的二维码区放置条形码。

5.根据权利要求3所述的胎盘组织多维度数据采集分析系统，其特征在于，所述移动平台通过传送带带动下移进采样区或者移出到准备区。

6.根据权利要求5所述的胎盘组织多维度数据采集分析系统，其特征在于，所述托盘为一次性透明材料托盘。

7.根据权利要求6所述的胎盘组织多维度数据采集分析系统，其特征在于，采样区外侧面设有走线槽。