專利名稱：水銀體溫計輔助判讀及分析系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水銀體溫計輔助判讀及分析系統，尤指一種利用圖像采集技術、圖像處理及特征點分析技術、嵌入式控制技術相結合，通過非接觸方式對水銀體溫計上的測量結果進行讀取，并通過屏幕顯示及語音播報的形式輸出的水銀體溫計輔助判讀及分析系統。
背景技術：
人體溫度的相對恒定是維持人體正常生命活動的重要條件之一，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后有重要意義。因此，體溫計不僅是醫院診療病人的手段，也是家庭必備的用品，以為眾多的家庭自行進行疾病初檢提供重要信息。我國體溫計執行GB 1588-2001玻璃體溫計國家標準，由于玻璃水銀體溫計是以玻璃管體內的水銀柱所停留在刻度線上數字顯示的結構特點，造成了其數據讀取的不方便，往往需要調整至適當的角度才能夠讀取溫度值，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年預估視力障礙者可能會達到現階段人數的一倍！更是有太多的人無法讀取或者無法準確讀取水銀體溫計上的水銀柱數值，無法獨立進行疾病的初檢，從而可能會造成貽誤疾病的診療時機，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，針對水銀溫度計讀數方法改進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，這類方法的優點是簡單易操作，缺點是讀數精準度較低。另一類是采用圖像識別方式，基于機器視覺的溫度計檢測系統方案，通過攝像機采集圖像后將數據傳輸給計算機，計算機對經初步處理的信號進行各種運算，這類方法的優點是讀數準確，缺點是外圍設備多，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輔助判讀的系統和方法，對方便讀取體溫計數值具有一定作用，但均有各自的缺點和應用的局限性，這些問題需要進一步加以改進。

發明內容
本發明的目的在于提供一種水銀體溫計輔助判讀及分析系統，解決圖像采集系統及光源裝置的優選、嵌入式控制系統及圖像采集裝置的改進、測量數據庫的分析、圖像處理及特征點分析等在水銀體溫計數據讀取與播報中遇到的實際問題，以實現不同場合的應用，特別是為視力障礙者的使用提供方便，提高水銀體溫計數據讀取與播報的準確性和使用的方便性。本發明采用ARM作為嵌入式開發應用平臺，嵌入式LINUX作為操作系統。采用該系統實現人性化的人機界面，便于用戶進行信息的錄入、數據查詢，以提高圖像的分析效率，便于用戶操作。在本系統移植時進行精簡去除不必要模塊，以提高系統的運行效率，且人機交互界面力求簡潔；采用觸摸屏操作方式本布局為圖像顯示區域、結果顯示區域、提示信息區域；采用CMOS攝像頭作為圖像采集裝置，對采集到的圖像進行相應的數據分析處理；設置屏幕顯示及結果播報裝置；優選光源裝置，以及設置其他它常用的USB、網絡數據接口。本發明由檢測模塊進行圖像的采集，并存儲到控制分析模塊的存儲系統中；檢測模塊包含的CMOS攝像頭對圖像進行采集，采集到的水銀體溫計上的圖像及數值由控制分析模塊進行相應的圖像分析處理，其中圖像分析處理過程主要包括進行圖像增強一二值化處理一特征點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現特征點的判斷過程。其中特征點的捕獲定位是圖像處理的關鍵，一旦確認了圖像特征點即確認了圖像的判讀基準，其它所有信息的相對二值化信息均可快速檢測到。根據圖像特征點確認數字刻度信息，讀取水銀體溫計的水銀柱位置從而確認水銀柱的高度與刻度的對應關系，確認出所測得的溫度值；在圖像處理中采用Opencv開源標準化圖像處理函數庫，其中OpenCV是一個基于C/C++語言的開源圖像處理函數庫，其代碼都經過優化，可用于實時處理圖像，具有良好的可移植性，可以進行圖像/視頻載入、保存和采集的常規操作，具有低級和高級的應用程序接口(API)，能夠提高圖像處理的準確性，降低軟件開發的難度提高系統圖像處理的效率，其處理結果由所設置的顯示屏幕進行顯示，并音頻播放器進行播報。本發明具體包括一用于容置待檢測的水銀體溫計的檢測槽，一顯示檢測圖像及數值的顯示屏幕，一用于控制系統運行的操作按鈕，以及一核心技術的控制模塊及電源裝置，其顯示屏幕設置于底座的上部，于放置水銀體溫計的檢測槽的背部設有亮度高、發光均勻的檢測室背光源，其可為發光二極管LED、液晶顯示IXD、LCM其中之一，并采用側燈式的光源分布方式。于箱體底座中安裝有一計算機嵌入式LINUX作為操作系統中置的控制分析模塊，其連接一用于水銀體溫計圖像和數值采集的檢測模塊，以及數據接口，該檢測模塊包括一用于水銀體溫計圖像信息采集的CMOS攝像頭；箱體底座內進一步包含有系統電源裝置，其與控制分析模塊和檢測模塊電性連接。一用于數據傳輸的數據接口，其將檢測模塊采集的圖像及值數據傳輸給控制分析模塊的儲存系統中，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圖像及數值的顯示屏幕，于顯示屏幕下方設置一控制系統運行的操作按鈕。系統電源裝置用于提供系統裝置用的電力，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的檢測槽提供發光均勻的光源，滿足CMOS攝像頭對水銀溫度計所顯示溫度圖像及數值的采集，該檢測槽背光源設置于檢測槽的背部或側部。其中，檢測槽為由玻璃、有機玻璃構成的透明材質。其中，音頻播放器設置于箱體底座內或顯示屏幕的背部，其通過語音播放為視障者及其他使用者播報測得的溫度數值。總之，本發明通過圖像采集的方式實現對水銀體溫計的示數區域進行圖像采集，然后進行相應的圖像處理，包括特征位置定位、圖像二值化處理等方式進行圖像中水銀位置信息的采集和相應示數的對應，從而得到溫度數據并進行語音播報。本發明的優點是讀數準確，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為本發明外形結構示意圖。圖2為本發明基本結構圖。圖3為本發明圖像處理流程圖。附圖序號含義1.檢測槽、10.水銀體溫計、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.系統電源裝置、44.數據接口、45.檢測槽背光源、46.音頻播放器。
具體實施例方式如附圖I至附圖3所示，本發明主要包括有設置于顯示屏旁側的檢測槽I、用于顯示檢測圖像的顯示屏幕2、用于控制系統運行的操作、設置于顯示屏幕2下方的按鈕3，以及本發明核心技術的控制模塊及電源裝置4。其控制模塊及電源裝置4為一經過優化整合的裝置，外部設置一用于容置計算機系統裝置及上部顯示屏幕2的箱體底座40 ;其箱體底座40的內部容置有計算機嵌入式操作系統及其組成部分的控制分析模塊41、檢測模塊42和數據接口 44，以及系統電源裝置43、檢測槽背光源45。置于嵌入式操作系統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，其可一次性調整確定與水銀體溫計的相對距離；控制分析模塊41的上部連接一用于水銀體溫計10圖像及數值顯示的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電源裝置43，一發光均勻、檢測槽背光源45設置于檢測槽I的背部，以為檢測槽I提供滿足圖像質量要求的光源。其中，該檢測槽背光源45為發光二極管LED。一用于數據傳輸的數據接口 44，將檢測模塊42的數據結果傳輸給控制分析模塊41的儲存系統中，并由該檢測模塊42與顯示屏幕2相連接。一系統電源裝置43用于本發明系統電力的提供及其電氣控制，包括提供滿足測用光照度、發光均勻的檢測槽背光源45，滿足CMOS攝像頭對水銀體溫計10所顯示的圖像及溫度數值的采集。其中，檢測槽I為一種有機玻璃材質；其中，一音頻播放器46設置于控制模塊及電源裝置4的箱體底座40內，其通過語音播放為視障者及其他使用者播報測得的溫度數值。使用時，將水銀體溫計10放入檢測槽I中，設置于檢測槽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10的相對距離經適當調整確定后，啟動操作按鈕3，由CMOS攝像頭420獲取的圖像及數值信息，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進行分析，并通過數據接口 44將圖像及數值數據存儲于控制分析模塊41存儲系統中，與此同時將該些圖像及數據結果顯示于顯示屏幕2上，并音頻播放器46進行播報，提供給使用者。如附圖3所示，圖象處理程序為由計算機的檢測模塊42進行如下過程圖像采集一灰度增強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通過數據接口 44將上述圖像及數值信息傳送給控制分析模塊41的存儲系統中，并由計算機系統進行處理
權利要求
1.一種水銀體溫計輔助判讀及分析系統，其特征在于采用ARM作為嵌入式開發應用平臺，嵌入式LINUX作為操作系統，由其檢測模塊(42)進行圖像的采集，并存儲到控制分析模塊(41)的存儲系統中；檢測模塊(42)包含的CMOS攝像頭(420)對圖像進行采集，采集到的水銀體溫計(10)上的圖像及數值由控制分析模塊(41)進行相應的圖像分析處理；其中圖像分析處理過程主要包括進行圖像增強一二值化處理一特征點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現特征點的判斷過程，根據圖像特征點確認數字刻度信息，讀取水銀柱位置從而確認水銀柱的高度與刻度的對應關系，確認出所測得的溫度值；在圖像處理中采用Opencv開源標準化圖像處理函數庫，提高圖像處理的準確性，降低軟件開發的難度，提高系統圖像處理的效率，其處理結果由所設置的顯示屏幕(2)進行顯示，并音頻播放器(46)進行播報。
2.依據權利要求I所述的水銀體溫計輔助判讀及分析系統，其特征在于包括有一用于容置待檢測的水銀體溫計(10)的檢測槽(I)，一顯示檢測圖像及數值的顯示屏幕(2)，一用于控制系統運行的操作按鈕(3)，以及一核心技術的控制模塊及電源裝置(4)，其顯示屏幕(2)設置于底座(40)的上部，于放置水銀體溫計(10)的檢測槽(I)的背部設有亮度高、發光均勻的檢測室背光源(15)，其可為發光二極管LED、液晶顯示IXD、LCM其中之一，并采用側燈式的光源分布方式； 于箱體底座(40)中安裝有一計算機嵌入式LINUX作為操作系統中的控制分析模塊(41)，其連接一用于水銀體溫計(10)圖像和數值采集的檢測模塊(42)，以及數據接口(44)，該檢測模塊(42)包括一用于水銀體溫計(10)圖像信息采集的CMOS攝像頭(420);箱體底座(40)內進一步包含有系統電源裝置(43)，其與控制分析模塊(41)和檢測模塊(42)電性連接； 一用于數據傳輸的數據接口(44)，其將檢測模塊(42)采集的圖像及數值數據傳輸給控制分析模塊(41)的儲存系統中，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圖像及數值的顯示屏幕(2)，于顯示屏幕(2)下方設一控制系統運行的操作按鈕(3)。
3.依據權利要求I所述的水銀體溫計輔助判讀及分析系統，其特征在于有系統電源裝置(43)用于提供系統裝置用的電力，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(10 )的檢測槽(I)提供發光均勻的光源，滿足CMOS攝像頭(420 )對水銀溫度計(10)所顯示溫度圖像及數值的采集，該檢測槽背光源(45)設置于檢測槽(I)的背部或側部。
4.依據權利要求I所述的水銀體溫計輔助判讀及分析系統，其特征在于其中，檢測槽(O是由玻璃、有機玻璃材質構成的透明材質。
5.依據權利要求I所述的水銀體溫計輔助判讀及分析系統，其特征在于其中，音頻播放器(46 )設置于箱體底座(40 )內或顯示屏幕(2 )的背部，其通過語音播放為視障者及其他使用者播報測得的溫度數值。
全文摘要
本發明為一種水銀體溫計輔助判讀及分析系統，其采用ARM作為嵌入式開發應用平臺，嵌入式LINUX作為操作系統，由其檢測模塊進行圖像的采集；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上的圖像及數值由控制分析模塊進行分析處理，其處理結果由顯示屏幕進行顯示，并音頻播放器進行播報。具體包括有一用于容置待檢測的水銀體溫計的檢測槽，一顯示檢測圖像及數值的顯示屏幕，一用于控制系統運行的操作按鈕，以及核心技術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，以及數據接口。本發明可達到讀數準確，操作簡單，體積小，壽命長的實用性。
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 優先權日2012年5月14日
發明者任麗曄, 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