专利名称：水银体温计辅助判读及分析系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水银体温计辅助判读及分析系统，尤指一种利用图像采集技术、图像处理及特征点分析技术、嵌入式控制技术相结合，通过非接触方式对水银体温计上的测量结果进行读取，并通过屏幕显示及语音播报的形式输出的水银体温计辅助判读及分析系统。
背景技术：
人体温度的相对恒定是维持人体正常生命活动的重要条件之一，临床上对病人检查体温、观察其体温变化，对诊断疾病或判断某些疾病的预后有重要意义。因此，体温计不仅是医院诊疗病人的手段，也是家庭必备的用品，以为众多的家庭自行进行疾病初检提供重要信息。我国体温计执行GB 1588-2001玻璃体温计国家标准，由于玻璃水银体温计是以玻璃管体内的水银柱所停留在刻度线上数字显示的结构特点，造成了其数据读取的不方便，往往需要调整至适当的角度才能够读取温度值，给使用者在操作上造成一定的困难。尤其对于视力障碍者，如老年人、盲人(约占视力障碍者的25%)、视力低下者。随着全球人口的增加与老龄化问题，到2020年预估视力障碍者可能会达到现阶段人数的一倍！更是有太多的人无法读取或者无法准确读取水银体温计上的水银柱数值，无法独立进行疾病的初检，从而可能会造成贻误疾病的诊疗时机，甚至是病情上的延误，使视力障碍者群体的身体健康受到危害。目前的研究情况表明，针对水银温度计读数方法改进的研究大致分为以下两类，一类是采用金属探测或类似方式，这类方法的优点是简单易操作，缺点是读数精准度较低。另一类是采用图像识别方式，基于机器视觉的温度计检测系统方案，通过摄像机采集图像后将数据传输给计算机，计算机对经初步处理的信号进行各种运算，这类方法的优点是读数准确，缺点是外围设备多，对操作人员的要求高，不适宜居家使用。上述各种涉及体温计辅助判读的系统和方法，对方便读取体温计数值具有一定作用，但均有各自的缺点和应用的局限性，这些问题需要进一步加以改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水银体温计辅助判读及分析系统，解决图像采集系统及光源装置的优选、嵌入式控制系统及图像采集装置的改进、测量数据库的分析、图像处理及特征点分析等在水银体温计数据读取与播报中遇到的实际问题，以实现不同场合的应用，特别是为视力障碍者的使用提供方便，提高水银体温计数据读取与播报的准确性和使用的方便性。本发明采用ARM作为嵌入式开发应用平台，嵌入式LINUX作为操作系统。采用该系统实现人性化的人机界面，便于用户进行信息的录入、数据查询，以提高图像的分析效率，便于用户操作。在本系统移植时进行精简去除不必要模块，以提高系统的运行效率，且人机交互界面力求简洁；采用触摸屏操作方式本布局为图像显示区域、结果显示区域、提示信息区域；采用CMOS摄像头作为图像采集装置，对采集到的图像进行相应的数据分析处理；设置屏幕显示及结果播报装置；优选光源装置，以及设置其他它常用的USB、网络数据接口。本发明由检测模块进行图像的采集，并存储到控制分析模块的存储系统中；检测模块包含的CMOS摄像头对图像进行采集，采集到的水银体温计上的图像及数值由控制分析模块进行相应的图像分析处理，其中图像分析处理过程主要包括进行图像增强一二值化处理一特征点定位一图像边缘处理一获得图像信息一对图像上面的刻度信息的识别处理一实现特征点的判断过程。其中特征点的捕获定位是图像处理的关键，一旦确认了图像特征点即确认了图像的判读基准，其它所有信息的相对二值化信息均可快速检测到。根据图像特征点确认数字刻度信息，读取水银体温计的水银柱位置从而确认水银柱的高度与刻度的对应关系，确认出所测得的温度值；在图像处理中采用Opencv开源标准化图像处理函数库，其中OpenCV是一个基于C/C++语言的开源图像处理函数库，其代码都经过优化，可用于实时处理图像，具有良好的可移植性，可以进行图像/视频载入、保存和采集的常规操作，具有低级和高级的应用程序接口(API)，能够提高图像处理的准确性，降低软件开发的难度提高系统图像处理的效率，其处理结果由所设置的显示屏幕进行显示，并音频播放器进行播报。本发明具体包括一用于容置待检测的水银体温计的检测槽，一显示检测图像及数值的显示屏幕，一用于控制系统运行的操作按钮，以及一核心技术的控制模块及电源装置，其显示屏幕设置于底座的上部，于放置水银体温计的检测槽的背部设有亮度高、发光均匀的检测室背光源，其可为发光二极管LED、液晶显示IXD、LCM其中之一，并采用侧灯式的光源分布方式。于箱体底座中安装有一计算机嵌入式LINUX作为操作系统中置的控制分析模块，其连接一用于水银体温计图像和数值采集的检测模块，以及数据接口，该检测模块包括一用于水银体温计图像信息采集的CMOS摄像头；箱体底座内进一步包含有系统电源装置，其与控制分析模块和检测模块电性连接。一用于数据传输的数据接口，其将检测模块采集的图像及值数据传输给控制分析模块的储存系统中，并由控制分析模块与显示屏幕和音频播放器相电性连接。箱体底座的上部连接一显示水银体温计图像及数值的显示屏幕，于显示屏幕下方设置一控制系统运行的操作按钮。系统电源装置用于提供系统装置用的电力，包括有一为检测提供光源的检测槽背光源，该光源为容置水银体温计的检测槽提供发光均匀的光源，满足CMOS摄像头对水银温度计所显示温度图像及数值的采集，该检测槽背光源设置于检测槽的背部或侧部。其中，检测槽为由玻璃、有机玻璃构成的透明材质。其中，音频播放器设置于箱体底座内或显示屏幕的背部，其通过语音播放为视障者及其他使用者播报测得的温度数值。总之，本发明通过图像采集的方式实现对水银体温计的示数区域进行图像采集，然后进行相应的图像处理，包括特征位置定位、图像二值化处理等方式进行图像中水银位置信息的采集和相应示数的对应，从而得到温度数据并进行语音播报。本发明的优点是读数准确，操作简单，体积小，寿命长，极大地适用于视障者、视、力低下者及视力减退的老年人群体。
图I为本发明外形结构示意图。图2为本发明基本结构图。图3为本发明图像处理流程图。附图序号含义1.检测槽、10.水银体温计、2.显示屏幕、3.操作按钮、4.控制模块及电源装置、40.箱体底座、41.控制分析模块、42.检测模块、420. CMOS摄像头、43.系统电源装置、44.数据接口、45.检测槽背光源、46.音频播放器。
具体实施例方式如附图I至附图3所示，本发明主要包括有设置于显示屏旁侧的检测槽I、用于显示检测图像的显示屏幕2、用于控制系统运行的操作、设置于显示屏幕2下方的按钮3，以及本发明核心技术的控制模块及电源装置4。其控制模块及电源装置4为一经过优化整合的装置，外部设置一用于容置计算机系统装置及上部显示屏幕2的箱体底座40 ;其箱体底座40的内部容置有计算机嵌入式操作系统及其组成部分的控制分析模块41、检测模块42和数据接口 44，以及系统电源装置43、检测槽背光源45。置于嵌入式操作系统中的一控制分析模块41连接一检测模块42，该检测模块42包括连接一对水银体温计10图像信息采集、用来感光成像的CMOS摄像头420，其可一次性调整确定与水银体温计的相对距离；控制分析模块41的上部连接一用于水银体温计10图像及数值显示的3. 5寸屏幕2 ;控制分析模块41电性连接一用于提供电源的系统电源装置43，一发光均匀、检测槽背光源45设置于检测槽I的背部，以为检测槽I提供满足图像质量要求的光源。其中，该检测槽背光源45为发光二极管LED。一用于数据传输的数据接口 44，将检测模块42的数据结果传输给控制分析模块41的储存系统中，并由该检测模块42与显示屏幕2相连接。一系统电源装置43用于本发明系统电力的提供及其电气控制，包括提供满足测用光照度、发光均匀的检测槽背光源45，满足CMOS摄像头对水银体温计10所显示的图像及温度数值的采集。其中，检测槽I为一种有机玻璃材质；其中，一音频播放器46设置于控制模块及电源装置4的箱体底座40内，其通过语音播放为视障者及其他使用者播报测得的温度数值。使用时，将水银体温计10放入检测槽I中，设置于检测槽I背部的检测槽背光源45通过透明的检测槽1，为其被检测的水银体温计10提供光源；检测模块42连接的CMOS摄像头420与被检测的水银温度计10的相对距离经适当调整确定后，启动操作按钮3，由CMOS摄像头420获取的图像及数值信息，由检测模块42传送给控制分析模块41，籍由控制分析模块41进行分析，并通过数据接口 44将图像及数值数据存储于控制分析模块41存储系统中，与此同时将该些图像及数据结果显示于显示屏幕2上，并音频播放器46进行播报，提供给使用者。如附图3所示，图象处理程序为由计算机的检测模块42进行如下过程图像采集一灰度增强一滤波一二值化一边缘检测一特征提取一水银柱位置一信息提取。并由检测模块42通过数据接口 44将上述图像及数值信息传送给控制分析模块41的存储系统中，并由计算机系统进行处理
权利要求
1.一种水银体温计辅助判读及分析系统，其特征在于采用ARM作为嵌入式开发应用平台，嵌入式LINUX作为操作系统，由其检测模块(42)进行图像的采集，并存储到控制分析模块(41)的存储系统中；检测模块(42)包含的CMOS摄像头(420)对图像进行采集，采集到的水银体温计(10)上的图像及数值由控制分析模块(41)进行相应的图像分析处理；其中图像分析处理过程主要包括进行图像增强一二值化处理一特征点定位一图像边缘处理—获得图像信息一对图像上面的刻度信息的识别处理一实现特征点的判断过程，根据图像特征点确认数字刻度信息，读取水银柱位置从而确认水银柱的高度与刻度的对应关系，确认出所测得的温度值；在图像处理中采用Opencv开源标准化图像处理函数库，提高图像处理的准确性，降低软件开发的难度，提高系统图像处理的效率，其处理结果由所设置的显示屏幕(2)进行显示，并音频播放器(46)进行播报。
2.依据权利要求I所述的水银体温计辅助判读及分析系统，其特征在于包括有一用于容置待检测的水银体温计(10)的检测槽(I)，一显示检测图像及数值的显示屏幕(2)，一用于控制系统运行的操作按钮(3)，以及一核心技术的控制模块及电源装置(4)，其显示屏幕(2)设置于底座(40)的上部，于放置水银体温计(10)的检测槽(I)的背部设有亮度高、发光均匀的检测室背光源(15)，其可为发光二极管LED、液晶显示IXD、LCM其中之一，并采用侧灯式的光源分布方式； 于箱体底座(40)中安装有一计算机嵌入式LINUX作为操作系统中的控制分析模块(41)，其连接一用于水银体温计(10)图像和数值采集的检测模块(42)，以及数据接口(44)，该检测模块(42)包括一用于水银体温计(10)图像信息采集的CMOS摄像头(420);箱体底座(40)内进一步包含有系统电源装置(43)，其与控制分析模块(41)和检测模块(42)电性连接； 一用于数据传输的数据接口(44)，其将检测模块(42)采集的图像及数值数据传输给控制分析模块(41)的储存系统中，并由控制分析模块(41)与显示屏幕(2)和音频播放器(46)相电性连接； 箱体底座(40)的上部连接一显示水银体温计图像及数值的显示屏幕(2)，于显示屏幕(2)下方设一控制系统运行的操作按钮(3)。
3.依据权利要求I所述的水银体温计辅助判读及分析系统，其特征在于有系统电源装置(43)用于提供系统装置用的电力，包括有一为检测提供光源的检测槽背光源(45)，该光源为容置水银体温计(10 )的检测槽(I)提供发光均匀的光源，满足CMOS摄像头(420 )对水银温度计(10)所显示温度图像及数值的采集，该检测槽背光源(45)设置于检测槽(I)的背部或侧部。
4.依据权利要求I所述的水银体温计辅助判读及分析系统，其特征在于其中，检测槽(O是由玻璃、有机玻璃材质构成的透明材质。
5.依据权利要求I所述的水银体温计辅助判读及分析系统，其特征在于其中，音频播放器(46 )设置于箱体底座(40 )内或显示屏幕(2 )的背部，其通过语音播放为视障者及其他使用者播报测得的温度数值。
全文摘要
本发明为一种水银体温计辅助判读及分析系统，其采用ARM作为嵌入式开发应用平台，嵌入式LINUX作为操作系统，由其检测模块进行图像的采集；检测模块包含的CMOS摄像头作为图像采集装置，对采集到的水银体温计上的图像及数值由控制分析模块进行分析处理，其处理结果由显示屏幕进行显示，并音频播放器进行播报。具体包括有一用于容置待检测的水银体温计的检测槽，一显示检测图像及数值的显示屏幕，一用于控制系统运行的操作按钮，以及核心技术的控制模块及电源装置，包含有控制分析模块，该控制分析模块连接一检测模块，以及数据接口。本发明可达到读数准确，操作简单，体积小，寿命长的实用性。
文档编号G01K1/06GK102636275SQ20121014744
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者任丽晔, 史丽娟, 吴再辉, 唐笑雨, 张猛, 张超, 王丽荣, 王晓丽, 许晶, 赵剑, 邹稷 申请人:长春大学