專利名稱：水銀體溫計(jì)輔助判讀及分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水銀體溫計(jì)輔助判讀及分析系統(tǒng)，尤指一種利用圖像采集技術(shù)、圖像處理及特征點(diǎn)分析技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)相結(jié)合，通過非接觸方式對水銀體溫計(jì)上的測量結(jié)果進(jìn)行讀取，并通過屏幕顯示及語音播報(bào)的形式輸出的水銀體溫計(jì)輔助判讀及分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人體溫度的相對恒定是維持人體正常生命活動(dòng)的重要條件之一，臨床上對病人檢查體溫、觀察其體溫變化，對診斷疾病或判斷某些疾病的預(yù)后有重要意義。因此，體溫計(jì)不僅是醫(yī)院診療病人的手段，也是家庭必備的用品，以為眾多的家庭自行進(jìn)行疾病初檢提供重要信息。我國體溫計(jì)執(zhí)行GB 1588-2001玻璃體溫計(jì)國家標(biāo)準(zhǔn)，由于玻璃水銀體溫計(jì)是以玻璃管體內(nèi)的水銀柱所停留在刻度線上數(shù)字顯示的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，造成了其數(shù)據(jù)讀取的不方便，往往需要調(diào)整至適當(dāng)?shù)慕嵌炔拍軌蜃x取溫度值，給使用者在操作上造成一定的困難。尤其對于視力障礙者，如老年人、盲人(約占視力障礙者的25%)、視力低下者。隨著全球人口的增加與老齡化問題，到2020年預(yù)估視力障礙者可能會(huì)達(dá)到現(xiàn)階段人數(shù)的一倍！更是有太多的人無法讀取或者無法準(zhǔn)確讀取水銀體溫計(jì)上的水銀柱數(shù)值，無法獨(dú)立進(jìn)行疾病的初檢，從而可能會(huì)造成貽誤疾病的診療時(shí)機(jī)，甚至是病情上的延誤，使視力障礙者群體的身體健康受到危害。目前的研究情況表明，針對水銀溫度計(jì)讀數(shù)方法改進(jìn)的研究大致分為以下兩類，一類是采用金屬探測或類似方式，這類方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單易操作，缺點(diǎn)是讀數(shù)精準(zhǔn)度較低。另一類是采用圖像識別方式，基于機(jī)器視覺的溫度計(jì)檢測系統(tǒng)方案，通過攝像機(jī)采集圖像后將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對經(jīng)初步處理的信號進(jìn)行各種運(yùn)算，這類方法的優(yōu)點(diǎn)是讀數(shù)準(zhǔn)確，缺點(diǎn)是外圍設(shè)備多，對操作人員的要求高，不適宜居家使用。上述各種涉及體溫計(jì)輔助判讀的系統(tǒng)和方法，對方便讀取體溫計(jì)數(shù)值具有一定作用，但均有各自的缺點(diǎn)和應(yīng)用的局限性，這些問題需要進(jìn)一步加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水銀體溫計(jì)輔助判讀及分析系統(tǒng)，解決圖像采集系統(tǒng)及光源裝置的優(yōu)選、嵌入式控制系統(tǒng)及圖像采集裝置的改進(jìn)、測量數(shù)據(jù)庫的分析、圖像處理及特征點(diǎn)分析等在水銀體溫計(jì)數(shù)據(jù)讀取與播報(bào)中遇到的實(shí)際問題，以實(shí)現(xiàn)不同場合的應(yīng)用，特別是為視力障礙者的使用提供方便，提高水銀體溫計(jì)數(shù)據(jù)讀取與播報(bào)的準(zhǔn)確性和使用的方便性。本發(fā)明采用ARM作為嵌入式開發(fā)應(yīng)用平臺，嵌入式LINUX作為操作系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人性化的人機(jī)界面，便于用戶進(jìn)行信息的錄入、數(shù)據(jù)查詢，以提高圖像的分析效率，便于用戶操作。在本系統(tǒng)移植時(shí)進(jìn)行精簡去除不必要模塊，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，且人機(jī)交互界面力求簡潔；采用觸摸屏操作方式本布局為圖像顯示區(qū)域、結(jié)果顯示區(qū)域、提示信息區(qū)域；采用CMOS攝像頭作為圖像采集裝置，對采集到的圖像進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析處理；設(shè)置屏幕顯示及結(jié)果播報(bào)裝置；優(yōu)選光源裝置，以及設(shè)置其他它常用的USB、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口。本發(fā)明由檢測模塊進(jìn)行圖像的采集，并存儲(chǔ)到控制分析模塊的存儲(chǔ)系統(tǒng)中；檢測模塊包含的CMOS攝像頭對圖像進(jìn)行采集，采集到的水銀體溫計(jì)上的圖像及數(shù)值由控制分析模塊進(jìn)行相應(yīng)的圖像分析處理，其中圖像分析處理過程主要包括進(jìn)行圖像增強(qiáng)一二值化處理一特征點(diǎn)定位一圖像邊緣處理一獲得圖像信息一對圖像上面的刻度信息的識別處理一實(shí)現(xiàn)特征點(diǎn)的判斷過程。其中特征點(diǎn)的捕獲定位是圖像處理的關(guān)鍵，一旦確認(rèn)了圖像特征點(diǎn)即確認(rèn)了圖像的判讀基準(zhǔn)，其它所有信息的相對二值化信息均可快速檢測到。根據(jù)圖像特征點(diǎn)確認(rèn)數(shù)字刻度信息，讀取水銀體溫計(jì)的水銀柱位置從而確認(rèn)水銀柱的高度與刻度的對應(yīng)關(guān)系，確認(rèn)出所測得的溫度值；在圖像處理中采用Opencv開源標(biāo)準(zhǔn)化圖像處理函數(shù)庫，其中OpenCV是一個(gè)基于C/C++語言的開源圖像處理函數(shù)庫，其代碼都經(jīng)過優(yōu)化，可用于實(shí)時(shí)處理圖像，具有良好的可移植性，可以進(jìn)行圖像/視頻載入、保存和采集的常規(guī)操作，具有低級和高級的應(yīng)用程序接口(API)，能夠提高圖像處理的準(zhǔn)確性，降低軟件開發(fā)的難度提高系統(tǒng)圖像處理的效率，其處理結(jié)果由所設(shè)置的顯示屏幕進(jìn)行顯示，并音頻播放器進(jìn)行播報(bào)。本發(fā)明具體包括一用于容置待檢測的水銀體溫計(jì)的檢測槽，一顯示檢測圖像及數(shù)值的顯示屏幕，一用于控制系統(tǒng)運(yùn)行的操作按鈕，以及一核心技術(shù)的控制模塊及電源裝置，其顯示屏幕設(shè)置于底座的上部，于放置水銀體溫計(jì)的檢測槽的背部設(shè)有亮度高、發(fā)光均勻的檢測室背光源，其可為發(fā)光二極管LED、液晶顯示IXD、LCM其中之一，并采用側(cè)燈式的光源分布方式。于箱體底座中安裝有一計(jì)算機(jī)嵌入式LINUX作為操作系統(tǒng)中置的控制分析模塊，其連接一用于水銀體溫計(jì)圖像和數(shù)值采集的檢測模塊，以及數(shù)據(jù)接口，該檢測模塊包括一用于水銀體溫計(jì)圖像信息采集的CMOS攝像頭；箱體底座內(nèi)進(jìn)一步包含有系統(tǒng)電源裝置，其與控制分析模塊和檢測模塊電性連接。一用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接口，其將檢測模塊采集的圖像及值數(shù)據(jù)傳輸給控制分析模塊的儲(chǔ)存系統(tǒng)中，并由控制分析模塊與顯示屏幕和音頻播放器相電性連接。箱體底座的上部連接一顯示水銀體溫計(jì)圖像及數(shù)值的顯示屏幕，于顯示屏幕下方設(shè)置一控制系統(tǒng)運(yùn)行的操作按鈕。系統(tǒng)電源裝置用于提供系統(tǒng)裝置用的電力，包括有一為檢測提供光源的檢測槽背光源，該光源為容置水銀體溫計(jì)的檢測槽提供發(fā)光均勻的光源，滿足CMOS攝像頭對水銀溫度計(jì)所顯示溫度圖像及數(shù)值的采集，該檢測槽背光源設(shè)置于檢測槽的背部或側(cè)部。其中，檢測槽為由玻璃、有機(jī)玻璃構(gòu)成的透明材質(zhì)。其中，音頻播放器設(shè)置于箱體底座內(nèi)或顯示屏幕的背部，其通過語音播放為視障者及其他使用者播報(bào)測得的溫度數(shù)值?？傊?，本發(fā)明通過圖像采集的方式實(shí)現(xiàn)對水銀體溫計(jì)的示數(shù)區(qū)域進(jìn)行圖像采集，然后進(jìn)行相應(yīng)的圖像處理，包括特征位置定位、圖像二值化處理等方式進(jìn)行圖像中水銀位置信息的采集和相應(yīng)示數(shù)的對應(yīng)，從而得到溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)行語音播報(bào)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是讀數(shù)準(zhǔn)確，操作簡單，體積小，壽命長，極大地適用于視障者、視、力低下者及視力減退的老年人群體。


圖I為本發(fā)明外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明圖像處理流程圖。附圖序號含義1.檢測槽、10.水銀體溫計(jì)、2.顯示屏幕、3.操作按鈕、4.控制模塊及電源裝置、40.箱體底座、41.控制分析模塊、42.檢測模塊、420. CMOS攝像頭、43.系統(tǒng)電源裝置、44.數(shù)據(jù)接口、45.檢測槽背光源、46.音頻播放器。
具體實(shí)施例方式如附圖I至附圖3所示，本發(fā)明主要包括有設(shè)置于顯示屏旁側(cè)的檢測槽I、用于顯示檢測圖像的顯示屏幕2、用于控制系統(tǒng)運(yùn)行的操作、設(shè)置于顯示屏幕2下方的按鈕3，以及本發(fā)明核心技術(shù)的控制模塊及電源裝置4。其控制模塊及電源裝置4為一經(jīng)過優(yōu)化整合的裝置，外部設(shè)置一用于容置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)裝置及上部顯示屏幕2的箱體底座40 ;其箱體底座40的內(nèi)部容置有計(jì)算機(jī)嵌入式操作系統(tǒng)及其組成部分的控制分析模塊41、檢測模塊42和數(shù)據(jù)接口 44，以及系統(tǒng)電源裝置43、檢測槽背光源45。置于嵌入式操作系統(tǒng)中的一控制分析模塊41連接一檢測模塊42，該檢測模塊42包括連接一對水銀體溫計(jì)10圖像信息采集、用來感光成像的CMOS攝像頭420，其可一次性調(diào)整確定與水銀體溫計(jì)的相對距離；控制分析模塊41的上部連接一用于水銀體溫計(jì)10圖像及數(shù)值顯示的3. 5寸屏幕2 ;控制分析模塊41電性連接一用于提供電源的系統(tǒng)電源裝置43，一發(fā)光均勻、檢測槽背光源45設(shè)置于檢測槽I的背部，以為檢測槽I提供滿足圖像質(zhì)量要求的光源。其中，該檢測槽背光源45為發(fā)光二極管LED。一用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接口 44，將檢測模塊42的數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸給控制分析模塊41的儲(chǔ)存系統(tǒng)中，并由該檢測模塊42與顯示屏幕2相連接。一系統(tǒng)電源裝置43用于本發(fā)明系統(tǒng)電力的提供及其電氣控制，包括提供滿足測用光照度、發(fā)光均勻的檢測槽背光源45，滿足CMOS攝像頭對水銀體溫計(jì)10所顯示的圖像及溫度數(shù)值的采集。其中，檢測槽I為一種有機(jī)玻璃材質(zhì)；其中，一音頻播放器46設(shè)置于控制模塊及電源裝置4的箱體底座40內(nèi)，其通過語音播放為視障者及其他使用者播報(bào)測得的溫度數(shù)值。使用時(shí)，將水銀體溫計(jì)10放入檢測槽I中，設(shè)置于檢測槽I背部的檢測槽背光源45通過透明的檢測槽1，為其被檢測的水銀體溫計(jì)10提供光源；檢測模塊42連接的CMOS攝像頭420與被檢測的水銀溫度計(jì)10的相對距離經(jīng)適當(dāng)調(diào)整確定后，啟動(dòng)操作按鈕3，由CMOS攝像頭420獲取的圖像及數(shù)值信息，由檢測模塊42傳送給控制分析模塊41，籍由控制分析模塊41進(jìn)行分析，并通過數(shù)據(jù)接口 44將圖像及數(shù)值數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于控制分析模塊41存儲(chǔ)系統(tǒng)中，與此同時(shí)將該些圖像及數(shù)據(jù)結(jié)果顯示于顯示屏幕2上，并音頻播放器46進(jìn)行播報(bào)，提供給使用者。如附圖3所示，圖象處理程序?yàn)橛捎?jì)算機(jī)的檢測模塊42進(jìn)行如下過程圖像采集一灰度增強(qiáng)一濾波一二值化一邊緣檢測一特征提取一水銀柱位置一信息提取。并由檢測模塊42通過數(shù)據(jù)接口 44將上述圖像及數(shù)值信息傳送給控制分析模塊41的存儲(chǔ)系統(tǒng)中，并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理
權(quán)利要求
1.一種水銀體溫計(jì)輔助判讀及分析系統(tǒng)，其特征在于采用ARM作為嵌入式開發(fā)應(yīng)用平臺，嵌入式LINUX作為操作系統(tǒng)，由其檢測模塊(42)進(jìn)行圖像的采集，并存儲(chǔ)到控制分析模塊(41)的存儲(chǔ)系統(tǒng)中；檢測模塊(42)包含的CMOS攝像頭(420)對圖像進(jìn)行采集，采集到的水銀體溫計(jì)(10)上的圖像及數(shù)值由控制分析模塊(41)進(jìn)行相應(yīng)的圖像分析處理；其中圖像分析處理過程主要包括進(jìn)行圖像增強(qiáng)一二值化處理一特征點(diǎn)定位一圖像邊緣處理—獲得圖像信息一對圖像上面的刻度信息的識別處理一實(shí)現(xiàn)特征點(diǎn)的判斷過程，根據(jù)圖像特征點(diǎn)確認(rèn)數(shù)字刻度信息，讀取水銀柱位置從而確認(rèn)水銀柱的高度與刻度的對應(yīng)關(guān)系，確認(rèn)出所測得的溫度值；在圖像處理中采用Opencv開源標(biāo)準(zhǔn)化圖像處理函數(shù)庫，提高圖像處理的準(zhǔn)確性，降低軟件開發(fā)的難度，提高系統(tǒng)圖像處理的效率，其處理結(jié)果由所設(shè)置的顯示屏幕(2)進(jìn)行顯示，并音頻播放器(46)進(jìn)行播報(bào)。
2.依據(jù)權(quán)利要求I所述的水銀體溫計(jì)輔助判讀及分析系統(tǒng)，其特征在于包括有一用于容置待檢測的水銀體溫計(jì)(10)的檢測槽(I)，一顯示檢測圖像及數(shù)值的顯示屏幕(2)，一用于控制系統(tǒng)運(yùn)行的操作按鈕(3)，以及一核心技術(shù)的控制模塊及電源裝置(4)，其顯示屏幕(2)設(shè)置于底座(40)的上部，于放置水銀體溫計(jì)(10)的檢測槽(I)的背部設(shè)有亮度高、發(fā)光均勻的檢測室背光源(15)，其可為發(fā)光二極管LED、液晶顯示IXD、LCM其中之一，并采用側(cè)燈式的光源分布方式； 于箱體底座(40)中安裝有一計(jì)算機(jī)嵌入式LINUX作為操作系統(tǒng)中的控制分析模塊(41)，其連接一用于水銀體溫計(jì)(10)圖像和數(shù)值采集的檢測模塊(42)，以及數(shù)據(jù)接口(44)，該檢測模塊(42)包括一用于水銀體溫計(jì)(10)圖像信息采集的CMOS攝像頭(420);箱體底座(40)內(nèi)進(jìn)一步包含有系統(tǒng)電源裝置(43)，其與控制分析模塊(41)和檢測模塊(42)電性連接； 一用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接口(44)，其將檢測模塊(42)采集的圖像及數(shù)值數(shù)據(jù)傳輸給控制分析模塊(41)的儲(chǔ)存系統(tǒng)中，并由控制分析模塊(41)與顯示屏幕(2)和音頻播放器(46)相電性連接； 箱體底座(40)的上部連接一顯示水銀體溫計(jì)圖像及數(shù)值的顯示屏幕(2)，于顯示屏幕(2)下方設(shè)一控制系統(tǒng)運(yùn)行的操作按鈕(3)。
3.依據(jù)權(quán)利要求I所述的水銀體溫計(jì)輔助判讀及分析系統(tǒng)，其特征在于有系統(tǒng)電源裝置(43)用于提供系統(tǒng)裝置用的電力，包括有一為檢測提供光源的檢測槽背光源(45)，該光源為容置水銀體溫計(jì)(10 )的檢測槽(I)提供發(fā)光均勻的光源，滿足CMOS攝像頭(420 )對水銀溫度計(jì)(10)所顯示溫度圖像及數(shù)值的采集，該檢測槽背光源(45)設(shè)置于檢測槽(I)的背部或側(cè)部。
4.依據(jù)權(quán)利要求I所述的水銀體溫計(jì)輔助判讀及分析系統(tǒng)，其特征在于其中，檢測槽(O是由玻璃、有機(jī)玻璃材質(zhì)構(gòu)成的透明材質(zhì)。
5.依據(jù)權(quán)利要求I所述的水銀體溫計(jì)輔助判讀及分析系統(tǒng)，其特征在于其中，音頻播放器(46 )設(shè)置于箱體底座(40 )內(nèi)或顯示屏幕(2 )的背部，其通過語音播放為視障者及其他使用者播報(bào)測得的溫度數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明為一種水銀體溫計(jì)輔助判讀及分析系統(tǒng)，其采用ARM作為嵌入式開發(fā)應(yīng)用平臺，嵌入式LINUX作為操作系統(tǒng)，由其檢測模塊進(jìn)行圖像的采集；檢測模塊包含的CMOS攝像頭作為圖像采集裝置，對采集到的水銀體溫計(jì)上的圖像及數(shù)值由控制分析模塊進(jìn)行分析處理，其處理結(jié)果由顯示屏幕進(jìn)行顯示，并音頻播放器進(jìn)行播報(bào)。具體包括有一用于容置待檢測的水銀體溫計(jì)的檢測槽，一顯示檢測圖像及數(shù)值的顯示屏幕，一用于控制系統(tǒng)運(yùn)行的操作按鈕，以及核心技術(shù)的控制模塊及電源裝置，包含有控制分析模塊，該控制分析模塊連接一檢測模塊，以及數(shù)據(jù)接口。本發(fā)明可達(dá)到讀數(shù)準(zhǔn)確，操作簡單，體積小，壽命長的實(shí)用性。
文檔編號G01K1/06GK102636275SQ20121014744
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者任麗曄, 史麗娟, 吳再輝, 唐笑雨, 張猛, 張超, 王麗榮, 王曉麗, 許晶, 趙劍, 鄒稷 申請人:長春大學(xué)