安装智能化操控系统的手术椅及方法与流程

本发明涉及手术椅领域，尤其涉及一种安装智能化操控系统的手术椅及方法。

背景技术：

手术椅是医生在手术过程中一种工具。是安置病人让医生更方便提供手术环境最重要的工具。手术椅主要有电动手术椅和液压手术椅。如果按用途分的话多功能手术椅，妇科手术椅，骨科手术椅等多种分法。

现有技术中的手术椅，在携带病人赶赴到手术室的过程中以及在医生进行手术的过程中，很难对前方景象和后方景象进行实时采集和监控，同时，缺乏一种方便病人的简易的手术椅控制机制，使得手术椅和躺卧的手术椅上的病人之间沟通困难。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种安装智能化操控系统的手术椅及方法，引入前方雷达检测设备，用于对手术椅的前方进行雷达测距以获得第一距离，并在第一距离小于等于预设距离阈值时，发出前方报警信号；引入后方雷达检测设备，用于对手术椅的后方进行雷达测距以获得第二距离，并在第二距离小于等于预设距离阈值时，发出后方报警信号；引入前方摄像设备，用于对手术椅的前方进行图像数据采集，以获得并输出高清前景图像；引入后方摄像设备，用于对手术椅的后方进行图像数据采集，以获得并输出高清后景图像；还引入摄像启停设备，用于在接收到所述前方报警信号时，启动所述前方摄像设备，还用于在接收到所述后方报警信号时，启动所述后方摄像设备，同时还制定了一套基于病人躯干姿态的手术椅控制机制以方便病人与手术椅之间的沟通。

根据本发明的一方面，提供了一种安装智能化操控系统的手术椅，所述系统包括：

前方雷达检测设备，用于对手术椅的前方进行雷达测距以获得第一距离，并在第一距离小于等于预设距离阈值时，发出前方报警信号；

后方雷达检测设备，用于对手术椅的后方进行雷达测距以获得第二距离，并在第二距离小于等于预设距离阈值时，发出后方报警信号；

前方摄像设备，用于对手术椅的前方进行图像数据采集，以获得并输出高清前景图像；

后方摄像设备，用于对手术椅的后方进行图像数据采集，以获得并输出高清后景图像；

摄像启停设备，用于在接收到所述前方报警信号时，启动所述前方摄像设备，还用于在接收到所述后方报警信号时，启动所述后方摄像设备。

更具体地，在所述安装智能化操控系统的手术椅中：所述前方雷达检测设备还用于在第一距离大于所述预设距离阈值时，发出前方安全信号。

更具体地，在所述安装智能化操控系统的手术椅中：所述后方雷达检测设备还用于在第二距离大于所述预设距离阈值时，发出后方安全信号。

更具体地，在所述安装智能化操控系统的手术椅中：所述摄像启停设备还用于在接收到所述前方安全信号时，关闭所述前方摄像设备，在接收到所述后方安全信号时，关闭所述后方摄像设备。

更具体地，在所述安装智能化操控系统的手术椅中，还包括：

数据存储设备，用于预先存储预设幅度阈值和预设距离阈值；

语音报警设备，用于在接收到所述前方报警信号时，发出与所述前方报警信号对应的警示语音，在接收到所述后方报警信号时，发出与所述后方报警信号对应的警示语音；

控制执行设备，与修正分析设备连接以接收目标躯干姿态，并将所述目标躯干姿态转换成对应的控制指令，所述控制指令用于实现对手术椅的各项控制操作；

cmos传感设备，用于对手术椅上的病人进行高清图像数据采集，以获得高清病人图像；

黑白摄像设备，用于对手术椅上的病人进行深度图像数据采集，以获得灰色病人图像；

直方图均衡设备，与所述cmos传感设备连接，用于接收所述高清病人图像，对所述高清病人图像进行直方图均衡处理以获取直方图均衡图像；

边缘增强设备，与所述直方图均衡设备连接，用于接收所述直方图均衡图像，对所述直方图均衡图像进行边缘增强处理以获得增强图像；

复合滤波设备，与所述边缘增强设备连接，用于接收所述增强图像，分析所述增强图像中噪声幅度均值大于预设幅度阈值的一种以上噪声类型，基于所述一种以上噪声类型建立复合滤波器，使用所述复合滤波器对所述增强图像执行滤波操作以获得复合滤波图像，所述基于所述一种以上噪声类型建立复合滤波器包括：基于各个噪声类型对应的噪声幅度均值确定复合滤波器的滤波参数；

躯干检测设备，与所述复合滤波设备连接，用于接收所述复合滤波图像，对所述复合滤波图像进行躯干分析，并将分析到的躯干从所述复合滤波图像处分割出来，以获得躯干子图像；

背景剥离设备，与所述黑白摄像设备连接，用于接收所述灰色病人图像并将所述灰色病人图像中的背景成分剥离出去，将剥离了背景成分的灰色病人图像作为前景图像输出；

目标形状检测设备，与所述背景剥离设备连接，用于接收所述前景图像，针对所述前景图像中的每一个像素点，判断其周围像素值是否全为0或全为255，是，则针对的像素点为内部点，否，则针对的像素点为形状点，将所述前景图像中的所有形状点组成的多个封闭区间进行面积判断，当封闭区间的面积与预设躯干面积阈值相差的绝对值小于等于预设面积差阈值时，确定该封闭区间为人体区间；

修正分析设备，分别与所述躯干检测设备和所述目标形状检测设备连接，用于将所述人体区间与所述躯干子图像进行匹配，匹配成功时，则基于所述人体区间对所述躯干子图像进行形状修正，将修正后的躯干子图像作为判定对象图像，将所述判定对象图像与各个基准躯干姿态进行逐一匹配，将匹配成功的基准躯干姿态对应的躯干姿态作为目标躯干姿态输出。

更具体地，在所述安装智能化操控系统的手术椅中，还包括：紧急控制设备，用于为手术椅上的病人提供紧急状态下的控制接口。

根据本发明的另一方面，还提供了一种手术椅智能化操控方法，所述方法包括：

对手术椅的前方进行雷达测距以获得第一距离，并在第一距离小于等于预设距离阈值时，发出前方报警信号；

对手术椅的后方进行雷达测距以获得第二距离，并在第二距离小于等于预设距离阈值时，发出后方报警信号；

对手术椅的前方进行图像数据采集，以获得并输出高清前景图像；

对手术椅的后方进行图像数据采集，以获得并输出高清后景图像；

在接收到所述前方报警信号时，启动所述前方摄像设备，还用于在接收到所述后方报警信号时，启动所述后方摄像设备。

更具体地，在所述手术椅智能化操控方法中：对手术椅的前方进行雷达测距以获得第一距离，并在第一距离小于等于预设距离阈值时，发出前方报警信号还包括：在第一距离大于所述预设距离阈值时，发出前方安全信号。

更具体地，在所述手术椅智能化操控方法中：对手术椅的后方进行雷达测距以获得第二距离，并在第二距离小于等于预设距离阈值时，发出后方报警信号还包括：在第二距离大于所述预设距离阈值时，发出后方安全信号。

更具体地，在所述手术椅智能化操控方法中：在接收到所述前方报警信号时，启动所述前方摄像设备，还用于在接收到所述后方报警信号时，启动所述后方摄像设备还包括：在接收到所述前方安全信号时，关闭所述前方摄像设备，在接收到所述后方安全信号时，关闭所述后方摄像设备。

更具体地，在所述手术椅智能化操控方法中，还包括：

使用数据存储设备，用于预先存储预设幅度阈值和预设距离阈值；

使用语音报警设备，用于在接收到所述前方报警信号时，发出与所述前方报警信号对应的警示语音，在接收到所述后方报警信号时，发出与所述后方报警信号对应的警示语音；

使用控制执行设备，与修正分析设备连接以接收目标躯干姿态，并将所述目标躯干姿态转换成对应的控制指令，所述控制指令用于实现对手术椅的各项控制操作；

使用cmos传感设备，用于对手术椅上的病人进行高清图像数据采集，以获得高清病人图像；

使用黑白摄像设备，用于对手术椅上的病人进行深度图像数据采集，以获得灰色病人图像；

使用直方图均衡设备，与所述cmos传感设备连接，用于接收所述高清病人图像，对所述高清病人图像进行直方图均衡处理以获取直方图均衡图像；

使用边缘增强设备，与所述直方图均衡设备连接，用于接收所述直方图均衡图像，对所述直方图均衡图像进行边缘增强处理以获得增强图像；

使用复合滤波设备，与所述边缘增强设备连接，用于接收所述增强图像，分析所述增强图像中噪声幅度均值大于预设幅度阈值的一种以上噪声类型，基于所述一种以上噪声类型建立复合滤波器，使用所述复合滤波器对所述增强图像执行滤波操作以获得复合滤波图像，所述基于所述一种以上噪声类型建立复合滤波器包括：基于各个噪声类型对应的噪声幅度均值确定复合滤波器的滤波参数；

使用躯干检测设备，与所述复合滤波设备连接，用于接收所述复合滤波图像，对所述复合滤波图像进行躯干分析，并将分析到的躯干从所述复合滤波图像处分割出来，以获得躯干子图像；

使用背景剥离设备，与所述黑白摄像设备连接，用于接收所述灰色病人图像并将所述灰色病人图像中的背景成分剥离出去，将剥离了背景成分的灰色病人图像作为前景图像输出；

使用目标形状检测设备，与所述背景剥离设备连接，用于接收所述前景图像，针对所述前景图像中的每一个像素点，判断其周围像素值是否全为0或全为255，是，则针对的像素点为内部点，否，则针对的像素点为形状点，将所述前景图像中的所有形状点组成的多个封闭区间进行面积判断，当封闭区间的面积与预设躯干面积阈值相差的绝对值小于等于预设面积差阈值时，确定该封闭区间为人体区间；

使用修正分析设备，分别与所述躯干检测设备和所述目标形状检测设备连接，用于将所述人体区间与所述躯干子图像进行匹配，匹配成功时，则基于所述人体区间对所述躯干子图像进行形状修正，将修正后的躯干子图像作为判定对象图像，将所述判定对象图像与各个基准躯干姿态进行逐一匹配，将匹配成功的基准躯干姿态对应的躯干姿态作为目标躯干姿态输出。

更具体地，在所述手术椅智能化操控方法中，还包括：使用紧急控制设备，用于为手术椅上的病人提供紧急状态下的控制接口。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的安装智能化操控系统的手术椅的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的手术椅智能化操控方法的步骤流程图。

附图标记：1前方雷达检测设备；2后方雷达检测设备；3前方摄像设备；4后方摄像设备；5摄像启停设备；21对手术椅的前方进行雷达测距以获得第一距离，并在第一距离小于等于预设距离阈值时，发出前方报警信号；22对手术椅的后方进行雷达测距以获得第二距离，并在第二距离小于等于预设距离阈值时，发出后方报警信号；23对手术椅的前方进行图像数据采集，以获得并输出高清前景图像；24对手术椅的后方进行图像数据采集，以获得并输出高清后景图像；25在接收到所述前方报警信号时，启动所述前方摄像设备，还用于在接收到所述后方报警信号时，启动所述后方摄像设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的安装智能化操控系统的手术椅及方法的实施方案进行详细说明。

手术指医生用医疗器械对病人身体进行的切除、缝合等治疗。以刀、剪、针等器械在人体局部进行的操作，来维持患者的健康。是外科的主要治疗方法，俗称“开刀”。

手术的目的是医治或诊断疾病，如去除病变组织、修复损伤、移植器官、改善机体的功能和形态等。早期手术仅限于用简单的手工方法，在体表进行切、割、缝，如脓肿引流、肿物切除、外伤缝合等。故手术是一种破坏组织完整性(切开)，或使完整性受到破坏的组织复原(缝合)的操作。随着外科学的发展，手术领域不断扩大，已能在人体任何部位进行。应用的器械也不断更新，如手术刀即有电刀、微波刀、超声波刀及激光刀等多种。因之手术也有更广泛的含义。

手术椅是医生进行手术的一种常用设备，现有的手术椅在对周围环境检测以及病人沟通模式方面都缺乏有效的模式，导致手术椅的安全性和健全性不高。为了克服上述不足，本发明搭建了一种安装智能化操控系统的手术椅及方法。

图1为根据本发明实施方案示出的安装智能化操控系统的手术椅的结构方框图，所述系统包括：

前方雷达检测设备，用于对手术椅的前方进行雷达测距以获得第一距离，并在第一距离小于等于预设距离阈值时，发出前方报警信号；

后方雷达检测设备，用于对手术椅的后方进行雷达测距以获得第二距离，并在第二距离小于等于预设距离阈值时，发出后方报警信号；

前方摄像设备，用于对手术椅的前方进行图像数据采集，以获得并输出高清前景图像；

后方摄像设备，用于对手术椅的后方进行图像数据采集，以获得并输出高清后景图像；

摄像启停设备，用于在接收到所述前方报警信号时，启动所述前方摄像设备，还用于在接收到所述后方报警信号时，启动所述后方摄像设备。

接着，继续对本发明的安装智能化操控系统的手术椅的具体结构进行进一步的说明。

在所述安装智能化操控系统的手术椅中：

所述前方雷达检测设备还用于在第一距离大于所述预设距离阈值时，发出前方安全信号。

在所述安装智能化操控系统的手术椅中：

所述后方雷达检测设备还用于在第二距离大于所述预设距离阈值时，发出后方安全信号。

在所述安装智能化操控系统的手术椅中：

所述摄像启停设备还用于在接收到所述前方安全信号时，关闭所述前方摄像设备，在接收到所述后方安全信号时，关闭所述后方摄像设备。

所述安装智能化操控系统的手术椅中还可以包括：

数据存储设备，用于预先存储预设幅度阈值和预设距离阈值；

语音报警设备，用于在接收到所述前方报警信号时，发出与所述前方报警信号对应的警示语音，在接收到所述后方报警信号时，发出与所述后方报警信号对应的警示语音；

控制执行设备，与修正分析设备连接以接收目标躯干姿态，并将所述目标躯干姿态转换成对应的控制指令，所述控制指令用于实现对手术椅的各项控制操作；

cmos传感设备，用于对手术椅上的病人进行高清图像数据采集，以获得高清病人图像；

黑白摄像设备，用于对手术椅上的病人进行深度图像数据采集，以获得灰色病人图像；

直方图均衡设备，与所述cmos传感设备连接，用于接收所述高清病人图像，对所述高清病人图像进行直方图均衡处理以获取直方图均衡图像；

边缘增强设备，与所述直方图均衡设备连接，用于接收所述直方图均衡图像，对所述直方图均衡图像进行边缘增强处理以获得增强图像；

复合滤波设备，与所述边缘增强设备连接，用于接收所述增强图像，分析所述增强图像中噪声幅度均值大于预设幅度阈值的一种以上噪声类型，基于所述一种以上噪声类型建立复合滤波器，使用所述复合滤波器对所述增强图像执行滤波操作以获得复合滤波图像，所述基于所述一种以上噪声类型建立复合滤波器包括：基于各个噪声类型对应的噪声幅度均值确定复合滤波器的滤波参数；

躯干检测设备，与所述复合滤波设备连接，用于接收所述复合滤波图像，对所述复合滤波图像进行躯干分析，并将分析到的躯干从所述复合滤波图像处分割出来，以获得躯干子图像；

背景剥离设备，与所述黑白摄像设备连接，用于接收所述灰色病人图像并将所述灰色病人图像中的背景成分剥离出去，将剥离了背景成分的灰色病人图像作为前景图像输出；

目标形状检测设备，与所述背景剥离设备连接，用于接收所述前景图像，针对所述前景图像中的每一个像素点，判断其周围像素值是否全为0或全为255，是，则针对的像素点为内部点，否，则针对的像素点为形状点，将所述前景图像中的所有形状点组成的多个封闭区间进行面积判断，当封闭区间的面积与预设躯干面积阈值相差的绝对值小于等于预设面积差阈值时，确定该封闭区间为人体区间；

修正分析设备，分别与所述躯干检测设备和所述目标形状检测设备连接，用于将所述人体区间与所述躯干子图像进行匹配，匹配成功时，则基于所述人体区间对所述躯干子图像进行形状修正，将修正后的躯干子图像作为判定对象图像，将所述判定对象图像与各个基准躯干姿态进行逐一匹配，将匹配成功的基准躯干姿态对应的躯干姿态作为目标躯干姿态输出。

所述安装智能化操控系统的手术椅中还可以包括：

紧急控制设备，用于为手术椅上的病人提供紧急状态下的控制接口。

图2为根据本发明实施方案示出的手术椅智能化操控方法的步骤流程图，所述方法包括：

对手术椅的前方进行雷达测距以获得第一距离，并在第一距离小于等于预设距离阈值时，发出前方报警信号；

对手术椅的后方进行雷达测距以获得第二距离，并在第二距离小于等于预设距离阈值时，发出后方报警信号；

对手术椅的前方进行图像数据采集，以获得并输出高清前景图像；

对手术椅的后方进行图像数据采集，以获得并输出高清后景图像；

在接收到所述前方报警信号时，启动所述前方摄像设备，还用于在接收到所述后方报警信号时，启动所述后方摄像设备。

接着，继续对本发明的手术椅智能化操控方法的具体步骤进行进一步的说明。

在所述手术椅智能化操控方法中：

对手术椅的前方进行雷达测距以获得第一距离，并在第一距离小于等于预设距离阈值时，发出前方报警信号还包括：在第一距离大于所述预设距离阈值时，发出前方安全信号。

在所述手术椅智能化操控方法中：

对手术椅的后方进行雷达测距以获得第二距离，并在第二距离小于等于预设距离阈值时，发出后方报警信号还包括：在第二距离大于所述预设距离阈值时，发出后方安全信号。

在所述手术椅智能化操控方法中：

在接收到所述前方报警信号时，启动所述前方摄像设备，还用于在接收到所述后方报警信号时，启动所述后方摄像设备还包括：在接收到所述前方安全信号时，关闭所述前方摄像设备，在接收到所述后方安全信号时，关闭所述后方摄像设备。

所述手术椅智能化操控方法还可以包括：

使用数据存储设备，用于预先存储预设幅度阈值和预设距离阈值；

使用语音报警设备，用于在接收到所述前方报警信号时，发出与所述前方报警信号对应的警示语音，在接收到所述后方报警信号时，发出与所述后方报警信号对应的警示语音；

使用控制执行设备，与修正分析设备连接以接收目标躯干姿态，并将所述目标躯干姿态转换成对应的控制指令，所述控制指令用于实现对手术椅的各项控制操作；

使用cmos传感设备，用于对手术椅上的病人进行高清图像数据采集，以获得高清病人图像；

使用黑白摄像设备，用于对手术椅上的病人进行深度图像数据采集，以获得灰色病人图像；

使用直方图均衡设备，与所述cmos传感设备连接，用于接收所述高清病人图像，对所述高清病人图像进行直方图均衡处理以获取直方图均衡图像；

使用边缘增强设备，与所述直方图均衡设备连接，用于接收所述直方图均衡图像，对所述直方图均衡图像进行边缘增强处理以获得增强图像；

使用复合滤波设备，与所述边缘增强设备连接，用于接收所述增强图像，分析所述增强图像中噪声幅度均值大于预设幅度阈值的一种以上噪声类型，基于所述一种以上噪声类型建立复合滤波器，使用所述复合滤波器对所述增强图像执行滤波操作以获得复合滤波图像，所述基于所述一种以上噪声类型建立复合滤波器包括：基于各个噪声类型对应的噪声幅度均值确定复合滤波器的滤波参数；

使用躯干检测设备，与所述复合滤波设备连接，用于接收所述复合滤波图像，对所述复合滤波图像进行躯干分析，并将分析到的躯干从所述复合滤波图像处分割出来，以获得躯干子图像；

使用背景剥离设备，与所述黑白摄像设备连接，用于接收所述灰色病人图像并将所述灰色病人图像中的背景成分剥离出去，将剥离了背景成分的灰色病人图像作为前景图像输出；

使用目标形状检测设备，与所述背景剥离设备连接，用于接收所述前景图像，针对所述前景图像中的每一个像素点，判断其周围像素值是否全为0或全为255，是，则针对的像素点为内部点，否，则针对的像素点为形状点，将所述前景图像中的所有形状点组成的多个封闭区间进行面积判断，当封闭区间的面积与预设躯干面积阈值相差的绝对值小于等于预设面积差阈值时，确定该封闭区间为人体区间；

使用修正分析设备，分别与所述躯干检测设备和所述目标形状检测设备连接，用于将所述人体区间与所述躯干子图像进行匹配，匹配成功时，则基于所述人体区间对所述躯干子图像进行形状修正，将修正后的躯干子图像作为判定对象图像，将所述判定对象图像与各个基准躯干姿态进行逐一匹配，将匹配成功的基准躯干姿态对应的躯干姿态作为目标躯干姿态输出。

所述手术椅智能化操控方法还可以包括：

使用紧急控制设备，用于为手术椅上的病人提供紧急状态下的控制接口。

另外，cmos图像传感器是一种典型的固体成像传感器，与ccd有着共同的历史渊源。cmos图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、ad转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成,这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。

在cmos图像传感器芯片上还可以集成其他数字信号处理电路，如ad转换器、自动曝光量控制、非均匀补偿、白平衡处理、黑电平控制、伽玛校正等，为了进行快速计算甚至可以将具有可编程功能的dsp器件与cmos器件集成在一起，从而组成单片数字相机及图像处理系统。

1963年morrison发表了可计算传感器，这是一种可以利用光导效应测定光斑位置的结构，成为cmos图像传感器发展的开端。1995年低噪声的cmos有源像素传感器单片数字相机获得成功。

cmos图像传感器具有以下几个优点：1)、随机窗口读取能力。随机窗口读取操作是cmos图像传感器在功能上优于ccd的一个方面，也称之为感兴趣区域选取。此外，cmos图像传感器的高集成特性使其很容易实现同时开多个跟踪窗口的功能。2)、抗辐射能力。总的来说，cmos图像传感器潜在的抗辐射性能相对于ccd性能有重要增强。3)、系统复杂程度和可靠性。采用cmos图像传感器可以大大地简化系统硬件结构。4)、非破坏性数据读出方式。5)、优化的曝光控制。值得注意的是，由于在像元结构中集成了多个功能晶体管的原因，cmos图像传感器也存在着若干缺点，主要是噪声和填充率两个指标。鉴于cmos图像传感器相对优越的性能，使得cmos图像传感器在各个领域得到了广泛的应用。

采用本发明的安装智能化操控系统的手术椅及方法，针对现有技术中手术椅操控方式落后以及安全等级不高的技术问题，通过引入前方雷达检测设备、后方雷达检测设备、前方摄像设备以及后方摄像设备，实现对手术椅的前方和后方的情景监控，更重要的是，还引入了修正分析设备用于确定手术椅上病人的目标躯干姿态，以及引入控制执行设备，与修正分析设备连接以接收目标躯干姿态，并将所述目标躯干姿态转换成对应的控制指令，所述控制指令用于实现对手术椅的各项控制操作。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，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、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。