一种基于图像的人体呼吸状态监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于图像的人体呼吸状态监测装置及方法，实现了对人体呼吸状态实时监测；该装置包括：呼吸状态检测模块，用于检测人体呼吸状态的光偏移图像，并传输给图像处理模块；图像处理模块，用于对人体呼吸状态的光偏移图像进行处理，生成呼吸信号波形，计算人体呼吸频率，将人体呼吸频率与设定的阈值进行比较，异常时进行报警。

An image-based monitoring device and method of human respiratory state

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像的人体呼吸状态监测装置及方法
本专利技术涉及图像处理
，具体涉及一种基于图像的人体呼吸状态监测装置及方法。
技术介绍
随着科技发展，图像处理技术开始应用于各个领域，不仅可以节省人力，而且可以实时监测，并发出预警。光敏传感器是基于光点检测的放大器与AD转换技术，它利用感光二极管进行光与电的转换，将光学信息转换为数字信息，获得高分辨率的数字图像数据。专利技术人在研发过程中发现，胸腹部肿瘤靶区的呼吸运动位移会对放疗靶区精确定位构成较大的不利影响,而传统肺癌放射治疗过程中，利用呼吸控制机控制人体呼吸状态时无法进行实时监测，导致需要人工监测判断病人呼吸状态，存在效率低，监测不准确的不足。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于图像的人体呼吸状态监测装置及方法，实现了对人体呼吸状态实时监测。本专利技术一方面提供的一种基于图像的人体呼吸状态监测装置的技术方案是：一种基于图像的人体呼吸状态监测装置，该装置包括：呼吸状态检测模块，用于检测人体呼吸状态的光偏移图像，并传输给图像处理模块；图像处理模块，用于对人体呼吸状态的光偏移图像进行处理，生成呼吸信号波形，计算人体呼吸频率，将人体呼吸频率与设定的阈值进行比较，异常时进行报警。进一步的，所述呼吸状态检测模块包括光发射器、位于人体腹部的反射板、接收板以及设置在接收板上的光敏图像传感器；所述光发射器发射光至反射板上，光经过反射板反射到接收板上，在接收板表面形成一个光点，通过光敏传感器实时采集接收板上的光点随呼吸运动的偏移信号，并发送给图像处理模块。进一步的，所述图像处理模块包括图像采集卡和上位机，所述图像采集卡接收光敏图像传感器采集的光偏移信号，并将其转换为数字信号，形成光偏移图像，传输给上位机，上位机对接收的每帧光偏移图像进行处理和分析，检测出光点位置，形成光点位置序列，根据光点位置序列生成呼吸信号波形，计算人体呼吸频率，包括单次呼吸胸腔位置和单次呼吸时长，设置呼吸幅度预警值和呼吸周期预警值，当单次呼吸胸腔位置低于设置的呼吸幅度预警值时，进行预警；当单次呼吸时长高于设置的呼吸周期预警值，进行预警，否则判断为呼吸状态正常。本专利技术另一方面提供的一种基于图像的人体呼吸状态监测方法的技术方案是：一种基于图像的人体呼吸状态监测方法，该方法包括以下步骤：采集人体呼吸状态的光偏移图像；对人体呼吸状态的光偏移图像进行处理，生成呼吸信号波形，计算人体呼吸频率，将人体呼吸频率与设定的阈值进行比较，异常时进行报警。进一步的，所述采集人体呼吸状态的光偏移图像的步骤包括：通过光发射器发射光至位于人体腹部的反射板上，光经过反射板反射到接收板上，在接收板表面形成一个光点，通过光敏传感器实时采集接收板上的光点随呼吸运动的偏移信号。进一步的，所述对人体呼吸状态的光偏移图像进行处理的步骤包括：通过图像采集卡接收光敏图像传感器采集的光偏移信号，并将其转换为数字信号，形成光偏移图像，传输给上位机；上位机对接收的每帧光偏移图像进行处理和分析，检测出光点位置，形成光点位置序列，根据光点位置序列生成呼吸信号波形，计算人体呼吸频率，包括单次呼吸胸腔位置和单次呼吸时长，设置呼吸幅度预警值和呼吸周期预警值，当单次呼吸胸腔位置低于设置的呼吸幅度预警值时，进行预警；当单次呼吸时长高于设置的呼吸周期预警值，进行预警，否则判断为呼吸状态正常。通过上述技术方案，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术可以获得了人体的精准呼吸状态，克服了人为监测呼吸状态的不足，减小了工作量，同时提高了对人体呼吸状态监测的准确性；(2)本专利技术能够进行报警，防止了因人工监测不全面而造成对人体实时呼吸状态监测的疏忽，使医生能在突发情况发生时快速做出反应，减少对人体的伤害。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是实施例一基于图像的人体呼吸状态监测装置的结构示意图；图2是实施例一中呼吸状态检测模块的的结构示意图；图3是实施例一中图像处理模块的结构示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。实施例一正如
技术介绍
所言，传统的呼吸状态监测是利用呼吸控制机控制人体呼吸状态，无法进行实时监测，导致医生需要分出精力监测判断人体呼吸状态，既增加了对医生经验的要求，也增加了医生的工作量。因此，本实施例提供一种基于图像的人体呼吸状态监测装置。图1是本实施例涉及的基于图像的人体呼吸状态监测装置的结构示意图。如图1所示，所述人体呼吸状态监测装置包括：呼吸状态检测模块，用于检测人体呼吸状态的光偏移图像，并传输给图像处理模块；图像处理模块，用于对人体呼吸状态的光偏移图像进行处理，采用模电转换技术生成呼吸信号波形，将生成的呼吸信号波形与正常的呼吸信号波形进行对比，若偏差超出正常范围，则触发警示灯，进行报警。图2是呼吸状态检测模块的结构图。请参阅附图2，所述呼吸状态检测模块包括光发射器、位于人体腹部的反射板、接收板以及设置在接收板上的光敏传感器，通过光发射器发射对人体无害的可聚焦光在人体胸腹部，光经过人体胸腹部的反射板反射到接收板上，接收板接收光发射器发射在人体胸腹部并反射后的光，且在其表面形成一个光点，光点随呼吸运动而运动的轨迹信号是胸腹部运动信号的放大，通过光敏传感器实时采集接收板上的光偏移图像并发送到图像处理模块。图3是图像处理模块的结构示意图。请参阅附图3，所述图像处理模块包括图像采集卡和上位机，所述图像采集卡接收光敏图像传感器采集的光偏移图像模拟信号，并将其转换为数字信号，传输给上位机，上位机接收光敏图像传感器采集的光偏移图像，采用图像处理技术，对每帧光偏移图像进行处理和分析，自动检测出光点位置，根据获取的光点位置序列生成呼吸信号波形，并自动计算人体呼吸频率，包括单次呼吸胸腔位置和单次呼吸时长，利用过去时刻的呼吸信号幅度值预测未来呼吸信号幅度，设置呼吸幅度预警值和呼吸周期预警值，当单次呼吸胸腔位置低于设置的呼吸幅度预警值时，进行预警；当单次呼吸时长高于设置的呼吸周期预警值，进行预警，否则判断为呼吸状态正常。在本实施例中，所述图像采集卡采用DH-CG400，图像采集卡的图像采集显示格式依赖于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像的人体呼吸状态监测装置，其特征是，包括：/n呼吸状态检测模块，用于检测人体呼吸状态的光偏移图像，并传输给图像处理模块；/n图像处理模块，用于对人体呼吸状态的光偏移图像进行处理，生成呼吸信号波形，计算人体呼吸频率，将人体呼吸频率与设定的阈值进行比较，异常时进行报警。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于图像的人体呼吸状态监测装置，其特征是，包括：
呼吸状态检测模块，用于检测人体呼吸状态的光偏移图像，并传输给图像处理模块；
图像处理模块，用于对人体呼吸状态的光偏移图像进行处理，生成呼吸信号波形，计算人体呼吸频率，将人体呼吸频率与设定的阈值进行比较，异常时进行报警。


2.根据权利要求1所述的基于图像的人体呼吸状态监测装置，其特征是，所述呼吸状态检测模块包括光发射器、位于人体腹部的反射板、接收板以及设置在接收板上的光敏图像传感器；
所述光发射器发射光至反射板上，光经过反射板反射到接收板上，在接收板表面形成一个光点，通过光敏传感器实时采集接收板上的光点随呼吸运动的偏移信号，并发送给图像处理模块。


3.根据权利要求1所述的基于图像的人体呼吸状态监测装置，其特征是，所述图像处理模块包括图像采集卡和上位机，所述图像采集卡接收光敏图像传感器采集的光偏移信号，并将其转换为数字信号，形成光偏移图像，传输给上位机，上位机对接收的每帧光偏移图像进行处理和分析，检测出光点位置，形成光点位置序列，根据光点位置序列生成呼吸信号波形，计算人体呼吸频率，包括单次呼吸胸腔位置和单次呼吸时长，设置呼吸幅度预警值和呼吸周期预警值，当单次呼吸胸腔位置低于设置的呼吸幅度预警值时，进行预警；当单次呼吸时长高于设置的呼吸周期预警值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玮，谢龙跃，袁双虎，韩毅，马志祥，孟祥伟，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37