一种基于人体气泡数量的潜水减压上浮防护系统及方法与流程

本发明涉及潜水减压上浮，特别是涉及一种基于人体气泡数量的潜水减压上浮防护系统及方法。

背景技术：

1、潜水是潜水员将自己浸入水中(海洋、湖泊或河流)进行的活动，如救援操作、结构修理等。潜水员在潜水减压上浮时体内会产生气泡。研究表明，体内气泡数量与减压病发生风险存在正相关关系，所以检测出潜水员体内的气泡数量即可了解潜水员所处的减压病发生风险，能够有效地降低潜水员减压病的发生。

2、目前，针对潜水员体内气泡数量的检测，一般是在潜水员减压上浮上岸后，才会检测潜水员体内的气泡数量，当潜水员体内气泡数量对应的减压病发生风险高时，则需要对潜水员进行高压氧舱治疗。这种上岸后进行检测的方式无法及时地了解到潜水员在水下的身体状况，无法及时水下的潜水员进行风险警示。因此，设计一种在潜水员位于水下时就能够及时地检测到潜水员的减压病发生风险，及时警示潜水员减缓上浮速度或是停止上浮以更好地保护潜水员的技术方案就显得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种基于人体气泡数量的潜水减压上浮防护系统及方法。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

3、本发明提供一种基于人体气泡数量的潜水减压上浮防护系统，其特点在于，其包括潜水超声装置和潜水手表，所述潜水超声装置包括壳体，所述壳体的左侧呈长方体、右侧呈半球形，所述壳体的左侧平面端固定于潜水员身穿的潜水服内侧，所述壳体内固定有微型电动推杆，所述微型电动推杆的推杆端固定有超声探头，所述壳体的右侧球面端中心位置处开设有供超声探头穿过的窗口，所述超声探头的探头端正对潜水员的心脏区域、且探头端卡设有卡套，所述卡套上的嵌入孔内嵌设有固态耦合凝胶，所述固态耦合凝胶的左侧与超声探头的探头端相贴合、右侧用于与心脏区域相贴合，所述壳体内还集成有第一控制器，所述潜水手表上设置有控制按键、水深传感器、报警器和第二控制器，所述第一控制器和第二控制器通讯连接；

4、所述第二控制器用于接收控制按键传来的控制信号并传输给第一控制器，并且启动水深传感器；

5、所述第一控制器用于收到控制信号后启动微型电动推杆和超声探头；

6、所述水深传感器用于检测潜水员所处水下深度并将水下深度值通过第二控制器传输给第一控制器；

7、所述第一控制器用于控制微型电动推杆推动超声探头穿出窗口并使得固态耦合凝胶的另一侧与心脏区域相贴合，暂停微型电动推杆，所述超声探头用于检测潜水员的心脏区域以获得超声视频并传输给第一控制器；

8、所述第一控制器用于判断当前水下深度值与第一设定水下深度值、第二设定水下深度值和第三设定水下深度值的大小关系，当当前水下深度值不小于第一设定水下深度值时，不计时截取超声图像获得气泡数量；当第二设定水下深度值≤当前水下深度值＜第一设定水下深度值时，以到达第一设定水下深度值的时间为起点开始计时，每隔第一设定时间从超声视频中截取至少一帧超声图像，对该帧超声图像进行图像处理从而判定出该帧超声图像中的气泡数量；当第三设定水下深度值≤当前水下深度值＜第二设定水下深度值时，以到达第二设定水下深度值的时间为起点开始计时，每隔第二设定时间从超声视频中截取至少一帧超声图像，对该帧超声图像进行图像处理从而判定出该帧超声图像中的气泡数量；当当前水下深度值＜第三设定水下深度值时，以到达第三设定水下深度值的时间为起点开始计时，每隔第三设定时间从超声视频中截取至少一帧超声图像，对该帧超声图像进行图像处理从而判定出该帧超声图像中的气泡数量；

9、所述第一控制器用于基于潜水员体内的气泡数量与减压病发生风险正相关的关系，当该气泡数量对应的减压病发生风险低于第一目标减压病风险等级时，第一控制器不利用第二控制器控制报警器报警提示；当该气泡数量对应的减压病发生风险达到第一目标减压病风险等级时，第一控制器利用第二控制器控制报警器进行一级风险报警提示；当该气泡数量对应的减压病发生风险达到第二目标减压病风险等级时，第一控制器利用第二控制器控制报警器进行二级风险报警提示；

10、其中，第一设定水下深度值＞第二设定水下深度值＞第三设定水下深度值，第一设定时间＞第二设定时间＞第三设定时间，第二目标减压病风险等级高于第一目标减压病风险等级。

11、较佳地，从超声视频中截取一帧超声图像时，对该帧超声图像进行图像二值化处理以获得灰度超声图像，对灰度超声图像进行边缘检测以获得灰度超声图像中各个气泡边缘特征，将每个气泡的断裂的边缘连接起来形成具有完整边缘的气泡，从而判定出该帧超声图像中的气泡数量。

12、较佳地，从超声视频中截取多帧超声图像时，对各帧超声图像进行图像二值化处理以获得相对应的灰度超声图像，对各个灰度超声图像进行边缘检测以获得各个灰度超声图像中各个气泡边缘特征，将经边缘检测处理后的各个灰度超声图像进行叠加以获得叠加后的灰度超声图像，将叠加后的灰度超声图像中每个气泡的断裂的边缘连接起来形成具有完整边缘的气泡，从而判定出当前水下深度值下超声图像中的气泡数量。

13、较佳地，所述壳体上且靠近窗口位置处铰接有盖设窗口的窗盖。

14、本实施例还提供一种基于人体气泡数量的潜水减压上浮防护方法，其特点在于，其利用权利要求1所述的潜水减压上浮防护系统实现，所述潜水减压上浮防护方法包括以下步骤：

15、s1、所述第二控制器接收控制按键传来的控制信号并传输给第一控制器，并且启动水深传感器；

16、s2、所述第一控制器收到控制信号后启动微型电动推杆和超声探头；

17、s3、所述水深传感器检测潜水员所处水下深度并将水下深度值通过第二控制器传输给第一控制器，所述第一控制器控制微型电动推杆推动超声探头穿出窗口并使得固态耦合凝胶的另一侧与心脏区域相贴合，暂停微型电动推杆，所述超声探头检测潜水员的心脏区域以获得超声视频并传输给第一控制器；

18、s4、所述第一控制器判断当前水下深度值与第一设定水下深度值、第二设定水下深度值和第三设定水下深度值的大小关系，当当前水下深度值不小于第一设定水下深度值时，进入步骤s5；当第二设定水下深度值≤当前水下深度值＜第一设定水下深度值时，进入步骤s6；当第三设定水下深度值≤当前水下深度值＜第二设定水下深度值时，进入步骤s7；当当前水下深度值＜第三设定水下深度值时，进入步骤s8；

19、s5、所述第一控制器不计时截取超声图像获得气泡数量；

20、s6、所述第一控制器以到达第一设定水下深度值的时间为起点开始计时，每隔第一设定时间从超声视频中截取至少一帧超声图像，对该帧超声图像进行图像处理从而判定出该帧超声图像中的气泡数量，进入步骤s9；

21、s7、所述第一控制器以到达第二设定水下深度值的时间为起点开始计时，每隔第二设定时间从超声视频中截取至少一帧超声图像，对该帧超声图像进行图像处理从而判定出该帧超声图像中的气泡数量，进入步骤s9；

22、s8、所述第一控制器以到达第三设定水下深度值的时间为起点开始计时，每隔第三设定时间从超声视频中截取至少一帧超声图像，对该帧超声图像进行图像处理从而判定出该帧超声图像中的气泡数量，进入步骤s9；

23、s9、所述第一控制器基于潜水员体内的气泡数量与减压病发生风险正相关的关系，当该气泡数量对应的减压病发生风险低于第一目标减压病风险等级时，进入步骤s10；当该气泡数量对应的减压病发生风险达到第一目标减压病风险等级时，进入步骤s11；当该气泡数量对应的减压病发生风险达到第二目标减压病风险等级时，进入步骤s12；

24、s10、第一控制器不利用第二控制器控制报警器报警提示；

25、s11、第一控制器利用第二控制器控制报警器进行一级风险报警提示；

26、s12、第一控制器利用第二控制器控制报警器进行二级风险报警提示；

27、其中，第一设定水下深度值＞第二设定水下深度值＞第三设定水下深度值，第一设定时间＞第二设定时间＞第三设定时间，第二目标减压病风险等级高于第一目标减压病风险等级。

28、较佳地，在步骤s6-s8中，从超声视频中截取一帧超声图像时，对该帧超声图像进行图像二值化处理以获得灰度超声图像，对灰度超声图像进行边缘检测以获得灰度超声图像中各个气泡边缘特征，将每个气泡的断裂的边缘连接起来形成具有完整边缘的气泡，从而判定出该帧超声图像中的气泡数量。

29、较佳地，在步骤s6-s8中，从超声视频中截取多帧超声图像时，对各帧超声图像进行图像二值化处理以获得相对应的灰度超声图像，对各个灰度超声图像进行边缘检测以获得各个灰度超声图像中各个气泡边缘特征，将经边缘检测处理后的各个灰度超声图像进行叠加以获得叠加后的灰度超声图像，将叠加后的灰度超声图像中每个气泡的断裂的边缘连接起来形成具有完整边缘的气泡，从而判定出当前水下深度值下超声图像中的气泡数量。

30、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

31、本发明的积极进步效果在于：

32、本发明在潜水员潜水减压上浮时，利用超声探头检测潜水员的心脏区域以获得超声视频，对超声视频中的超声图像进行图像处理后获得超声图像中的气泡数量，基于潜水员体内的气泡数量与减压病发生风险正相关的对应关系，在气泡数量对应的减压病发生风险达到第一目标减压病风险等级时进行一级风险报警提示，提示潜水员当前减压病风险等级为中风险等级，潜水员必须放缓上浮速度或是建议潜水员停下休息一定时间再上浮；在气泡数量对应的减压病发生风险达到第二目标减压病风险等级时进行二级风险报警提示，提示潜水员当前减压病风险等级为较高风险等级，潜水员必须停下休息一定的时间后再上浮。本发明能够及时地基于检测到的气泡数量判定潜水员的减压病发生风险，及时警示潜水员减缓上浮速度或是停止上浮以更好地保护潜水员，降低潜水员减压病的发生。