本发明是申请号为201610349938.3、申请日为2016年5月24日、发明名称为“骨科手术床”的专利的分案申请。
本发明涉及医疗救护领域，尤其涉及一种骨科手术床。
背景技术：
现有的这些病床床体改造机制过于简单，由于病人坠床持续间隔很短暂，上述的检测和报警设备检测精度不高、检测效率低下，护栏高度的增加和看护时间的增加只能减少病人坠床的概率，而不能避免坠床的事件发生，最主要的是，现有技术中缺乏对病人坠床事件的快速反应措施和快速反应设备，无法对病人坠床事件进行快速反应，无法及时对病人身体进行快速支撑，导致无法避免病人坠床的恶劣后果。
因此，需要一种新的医院病床防坠落的技术方案，能够准确、高效地检测出病人的坠床事件，能够快速进行报警，还能够使用一些应急反应设备对病人进行救护。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种骨科手术床，通过改造现有的医院病床床体，在现有的医院病床床体上引入了重量检测设备、图像检测设备和射线检测设备对病人坠床事件进行准确判断，引入了一些预警设备进行相应的报警，更重要的是，还引入了有针对性的紧急救护设备对坠落的病人身体进行有效支撑，避免病人因为坠床而受到身体伤害，从而间接维护了医院的治疗效果。
根据本发明的一方面，提供了一种骨科手术床，包括病床和基于图像识别的自动化平台，所述平台包括超声波探测设备、图像采集设备、人体检测设备、喷射枪和avr32芯片，avr32芯片分别与超声波探测设备、图像采集设备、人体检测设备和喷射枪连接，人体检测设备与图像采集设备连接，用于基于图像采集设备拍摄的高清侧面图像判断病床侧面是否存在人体，avr32芯片用于基于人体检测设备和超声波探测设备的检测结果确定是否控制喷射枪喷射出可弹出式绳网主体。
更具体地，在所述骨科手术床中，包括：太阳能检测设备，位于病房所在楼宇的外墙上，用于实时检测当前的太阳能强度；供电设备，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，切换开关分别与太阳能检测设备、太阳能供电器件和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度高于等于预设强度时，切换到太阳能供电器件以由太阳能供电器件供电，电压转换器与切换开关连接，以将通过切换开关输入的5v电压转换为3.3v电压，其中太阳能供电器件位于病房所在楼宇的外墙上，太阳能供电器件包括太阳能光伏板；无线充电设备，分别与太阳能检测设备和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度低于预设强度时，与附近的无线充电终端建立连接以启动无线充电操作，无线充电设备还与电压转换器连接以实现电压转换；超声波探测设备，位于病床床板的一侧，用于探测是否有物体从病床床板的一侧经过，并在探测到有物体从病床床板的一侧经过时，发出物件掠过信号；无线通信设备，与avr32芯片连接，包括无线接收子设备和无线发送子设备，用于在接收到坠落触发信号或坠落预警信号时通过无线通信链路将坠落触发信号或坠落预警信号发送到远端的病房服务中心；显示设备，与avr32芯片连接，用于显示与坠落触发信号或坠落预警信号相应的文字信息；图像采集设备，位于病床床板的一侧，背向病床侧面以水平拍摄方向拍摄以获得高清侧面图像；空域图像增强设备，与图像采集设备连接以接收高清侧面图像，包括直接灰度变换子设备和直方图修正子设备，直接灰度变换子设备与图像采集设备连接，用于对高清侧面图像执行直接灰度变换处理以获得第一增强图像，直方图修正子设备与直接灰度变换子设备连接，用于接收第一增强图像，并对第一增强图像执行直方图修正处理以获得第二增强图像，其中，直接灰度变换处理采用对数函数对高清侧面图像的每一个像素值进行运算，将运算后的每一个像素值组成第一增强图像，直方图修正处理通过改变直方图的形状来改变第一增强图像的灰度布局以增强第一增强图像，获得第二增强图像；维纳滤波设备，与空域图像增强设备的直方图修正子设备连接，用于接收第二增强图像，并对第二增强图像执行第一滤波处理以获得第一滤波图像，其中第一滤波处理用于使得第一滤波图像与第二增强图像的均方误差最小以去除第二增强图像中的斑点噪声和白噪声；改进型中值滤波设备，与维纳滤波设备连接以获得第一滤波图像，包括噪声检测子设备、模块选择子设备和滤波处理子设备，噪声检测子设备与维纳滤波设备连接，通过对第一滤波图像的像素点的灰度值进行分析以确定每一个噪声分布区域的分布半径，并将各个噪声分布区域的分布半径中的最大值作为最大分布半径输出，模块选择子设备与噪声检测子设备连接，用于接收最大分布半径，并基于最大分布半径选择进行中值滤波的滤波模块，滤波处理子设备分别与维纳滤波设备和模块选择子设备连接，用于基于选择的滤波模块对第一滤波图像进行中值滤波处理以获得第二滤波图像，其中中值滤波处理包括对于第一滤波图像内每一个像素点作为目标像素点进行以下处理：以目标像素点在第一滤波图像内的位置作为选择的滤波模块的形心在第一滤波图像内取出多个像素点作为多个参考像素点，取多个参考像素点的像素值中的最大值和最小值以作为像素最大值和像素最小值，确定像素最大值和像素最小值的平均值以作为像素平均值，针对每一个参考像素点，如果其像素值小于像素平均值，则用0代替其像素值，如果其像素值大于等于像素平均值，则保留其像素值，最后将多个参考像素点的像素值的平均值作为目标像素点的像素值输出；人体检测设备，与改进型中值滤波设备连接，将第二滤波图像中像素点灰度值在人体灰度值范围内的所有像素点组成人体子图像，当人体子图像所占据的像素点的总数大于等于预设像素点数量时，发出存在人体信号，否则，发出无人体信号；绳网收纳设备，位于病床下方，为圆筒形容器，用于收纳可弹出式绳网主体；喷射枪，分别与avr32芯片和可弹出式绳网主体连接，位于绳网收纳设备后部，用于在接收到坠落触发信号时，将可弹出式绳网主体从绳网收纳设备内喷射到病床的一侧并处于打开状态；可弹出式绳网主体，在未被喷射枪喷射之前，保持位于绳网收纳设备内且处于收缩状态，用于在被喷射到病床的一侧并处于打开状态时对病床坠落人体进行保护；重量变化率检测设备，位于病床床板下侧面位置，包括重量检测仪和计时器，重量检测仪用于实时检测病床床板上的负载重量，重量变化率检测设备基于重量检测仪的输出和计时器的输出确定病床床板上的负载重量变化率，当负载重量变化率大于预设变化率时，发出重量变化预警信号，当负载重量变化率小于等于预设变化率时，发出重量变化正常信号；avr32芯片，分别与图像采集设备、喷射枪、重量变化率检测设备、人体检测设备和超声波检测设备连接，当接收重量变化预警信号后，启动图像采集设备，随后在接收到存在人体信号且接收到物件掠过信号时，发出坠落触发信号，在接收到无人体信号且接收到物件掠过信号时，发出坠落预警信号，以及未接收到物件掠过信号而只接收到存在人体信号，发出坠落预警信号；flash存储设备，用于预先存储了预设像素点数量、预设变化率和预设强度；市电接入接口，与市电线路连接，用于接收市电线路输入的交流供电信号；电流互感器及取样电路，与市电线路中的a相线路、b相线路和c相线路连接，用于对a相线路、b相线路和c相线路中的电流信号分别进行取样；电压取样电路，与市电线路中的a相线路、b相线路和c相线路连接，用于对a相线路、b相线路和c相线路中的电压信号分别进行取样；电流信号调理电路，与电流互感器及取样电路连接，用于对取样电流进行信号调理；电压信号调理电路，与电压取样电路连接，用于对取样电压进行信号调理；ad73360芯片，分别与电流信号调理电路和电压信号调理电路连接，对调理后的取样电流和调理后的取样电压分别执行16位a/d转换，获得数字电流信号和数字电压信号，还基于数字电流信号和数字电压信号确定数字电流信号的有效值和数字电压信号的有效值；交流供电转换设备，与市电线路中的a相线路、b相线路和c相线路连接，用于执行交流电到直流电的转换；显示设备，与ad73360芯片连接，用于实时显示数字电流信号的有效值和数字电压信号的有效值；其中，模块选择子设备基于最大分布半径选择进行中值滤波的滤波模块包括：最大分布半径越大，选择的进行中值滤波的滤波模块越大，最大分布半径越小，选择的进行中值滤波的滤波模块越小；其中，模块选择子设备中供选择的滤波模块包括3×3，5×5，7×7和9×9；其中，显示设备还与ad73360芯片连接，用于实时显示数字电流信号的有效值和数字电压信号的有效值。
更具体地，在所述骨科手术床中：flash存储设备还与供电设备连接。
更具体地，在所述骨科手术床中：flash存储设备还与无线充电设备连接。
更具体地，在所述骨科手术床中：flash存储设备还与人体检测设备连接。
更具体地，在所述骨科手术床中：flash存储设备还与重量变化率检测设备连接。
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骨科手术床的结构方框图。
附图标记：1超声波探测设备；2图像采集设备；3人体检测设备；4喷射枪；5avr32芯片
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的骨科手术床的实施方案进行详细说明。
病床是医院中最基本、最常见的医疗设备，大部分病人的医疗时间和看护时间都在病床上渡过，然而，由于病床本身构造的原因以及无人护理时间的存在，病人坠床事件时有发生，给病人造成了较大的伤害，除了带来一些撞击上的伤痛之外，还很有可能扩大病人的病情，给病人的恢复和治疗造成不利影响。
当前，医院管理方也积极采取了一些措施对病人坠床事件进行预防和避免，例如加固床体、增加预警设备，减少无人护理时间，但是，一方面这些措施和设备过于简单，检测和预警效率不高，另一方面，缺乏在病人坠床时托起病人身体的紧急救护设备，即使检测了病人坠床事件也无法避免病人坠床造成的后果，实际上对于病人未提供任何帮助。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种骨科手术床，利用现有的医院病床床体，对其进行结构改造和升级，增加了各种检测设备和预警设备对病人坠床事件进行准确识别，尤为关键的是，还增加了有效的应急反应设备在病人坠床时进行紧急救护，从而避免了坠床事件给病人造成的二次伤害出现。
图1为根据本发明实施方案示出的骨科手术床的结构方框图，包括病床和基于图像识别的自动化平台，所述平台包括超声波探测设备、图像采集设备、人体检测设备、喷射枪和avr32芯片，avr32芯片分别与超声波探测设备、图像采集设备、人体检测设备和喷射枪连接，人体检测设备与图像采集设备连接，用于基于图像采集设备拍摄的高清侧面图像判断病床侧面是否存在人体，avr32芯片用于基于人体检测设备和超声波探测设备的检测结果确定是否控制喷射枪喷射出可弹出式绳网主体。
接着，继续对本发明的骨科手术床的具体结构进行进一步的说明。
所述平台包括：太阳能检测设备，位于病房所在楼宇的外墙上，用于实时检测当前的太阳能强度；供电设备，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，切换开关分别与太阳能检测设备、太阳能供电器件和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度高于等于预设强度时，切换到太阳能供电器件以由太阳能供电器件供电，电压转换器与切换开关连接，以将通过切换开关输入的5v电压转换为3.3v电压，其中太阳能供电器件位于病房所在楼宇的外墙上，太阳能供电器件包括太阳能光伏板。
所述平台包括：无线充电设备，分别与太阳能检测设备和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度低于预设强度时，与附近的无线充电终端建立连接以启动无线充电操作，无线充电设备还与电压转换器连接以实现电压转换。
所述平台包括：超声波探测设备，位于病床床板的一侧，用于探测是否有物体从病床床板的一侧经过，并在探测到有物体从病床床板的一侧经过时，发出物件掠过信号。
所述平台包括：无线通信设备，与avr32芯片连接，包括无线接收子设备和无线发送子设备，用于在接收到坠落触发信号或坠落预警信号时通过无线通信链路将坠落触发信号或坠落预警信号发送到远端的病房服务中心。
所述平台包括：显示设备，与avr32芯片连接，用于显示与坠落触发信号或坠落预警信号相应的文字信息；图像采集设备，位于病床床板的一侧，背向病床侧面以水平拍摄方向拍摄以获得高清侧面图像。
所述平台包括：空域图像增强设备，与图像采集设备连接以接收高清侧面图像，包括直接灰度变换子设备和直方图修正子设备，直接灰度变换子设备与图像采集设备连接，用于对高清侧面图像执行直接灰度变换处理以获得第一增强图像，直方图修正子设备与直接灰度变换子设备连接，用于接收第一增强图像，并对第一增强图像执行直方图修正处理以获得第二增强图像，其中，直接灰度变换处理采用对数函数对高清侧面图像的每一个像素值进行运算，将运算后的每一个像素值组成第一增强图像，直方图修正处理通过改变直方图的形状来改变第一增强图像的灰度布局以增强第一增强图像，获得第二增强图像。
所述平台包括：维纳滤波设备，与空域图像增强设备的直方图修正子设备连接，用于接收第二增强图像，并对第二增强图像执行第一滤波处理以获得第一滤波图像，其中第一滤波处理用于使得第一滤波图像与第二增强图像的均方误差最小以去除第二增强图像中的斑点噪声和白噪声。
所述平台包括：改进型中值滤波设备，与维纳滤波设备连接以获得第一滤波图像，包括噪声检测子设备、模块选择子设备和滤波处理子设备，噪声检测子设备与维纳滤波设备连接，通过对第一滤波图像的像素点的灰度值进行分析以确定每一个噪声分布区域的分布半径，并将各个噪声分布区域的分布半径中的最大值作为最大分布半径输出，模块选择子设备与噪声检测子设备连接，用于接收最大分布半径，并基于最大分布半径选择进行中值滤波的滤波模块，滤波处理子设备分别与维纳滤波设备和模块选择子设备连接，用于基于选择的滤波模块对第一滤波图像进行中值滤波处理以获得第二滤波图像，其中中值滤波处理包括对于第一滤波图像内每一个像素点作为目标像素点进行以下处理：以目标像素点在第一滤波图像内的位置作为选择的滤波模块的形心在第一滤波图像内取出多个像素点作为多个参考像素点，取多个参考像素点的像素值中的最大值和最小值以作为像素最大值和像素最小值，确定像素最大值和像素最小值的平均值以作为像素平均值，针对每一个参考像素点，如果其像素值小于像素平均值，则用0代替其像素值，如果其像素值大于等于像素平均值，则保留其像素值，最后将多个参考像素点的像素值的平均值作为目标像素点的像素值输出。
所述平台包括：人体检测设备，与改进型中值滤波设备连接，将第二滤波图像中像素点灰度值在人体灰度值范围内的所有像素点组成人体子图像，当人体子图像所占据的像素点的总数大于等于预设像素点数量时，发出存在人体信号，否则，发出无人体信号。
所述平台包括：绳网收纳设备，位于病床下方，为圆筒形容器，用于收纳可弹出式绳网主体。
所述平台包括：喷射枪，分别与avr32芯片和可弹出式绳网主体连接，位于绳网收纳设备后部，用于在接收到坠落触发信号时，将可弹出式绳网主体从绳网收纳设备内喷射到病床的一侧并处于打开状态。
所述平台包括：可弹出式绳网主体，在未被喷射枪喷射之前，保持位于绳网收纳设备内且处于收缩状态，用于在被喷射到病床的一侧并处于打开状态时对病床坠落人体进行保护。
所述平台包括：重量变化率检测设备，位于病床床板下侧面位置，包括重量检测仪和计时器，重量检测仪用于实时检测病床床板上的负载重量，重量变化率检测设备基于重量检测仪的输出和计时器的输出确定病床床板上的负载重量变化率，当负载重量变化率大于预设变化率时，发出重量变化预警信号，当负载重量变化率小于等于预设变化率时，发出重量变化正常信号。
所述平台包括：avr32芯片，分别与图像采集设备、喷射枪、重量变化率检测设备、人体检测设备和超声波检测设备连接，当接收重量变化预警信号后，启动图像采集设备，随后在接收到存在人体信号且接收到物件掠过信号时，发出坠落触发信号，在接收到无人体信号且接收到物件掠过信号时，发出坠落预警信号，以及未接收到物件掠过信号而只接收到存在人体信号，发出坠落预警信号。
所述平台包括：flash存储设备，用于预先存储了预设像素点数量、预设变化率和预设强度；市电接入接口，与市电线路连接，用于接收市电线路输入的交流供电信号。
所述平台包括：电流互感器及取样电路，与市电线路中的a相线路、b相线路和c相线路连接，用于对a相线路、b相线路和c相线路中的电流信号分别进行取样；电压取样电路，与市电线路中的a相线路、b相线路和c相线路连接，用于对a相线路、b相线路和c相线路中的电压信号分别进行取样；电流信号调理电路，与电流互感器及取样电路连接，用于对取样电流进行信号调理；电压信号调理电路，与电压取样电路连接，用于对取样电压进行信号调理。
所述平台包括：ad73360芯片，分别与电流信号调理电路和电压信号调理电路连接，对调理后的取样电流和调理后的取样电压分别执行16位a/d转换，获得数字电流信号和数字电压信号，还基于数字电流信号和数字电压信号确定数字电流信号的有效值和数字电压信号的有效值。
所述平台包括：交流供电转换设备，与市电线路中的a相线路、b相线路和c相线路连接，用于执行交流电到直流电的转换；显示设备，与ad73360芯片连接，用于实时显示数字电流信号的有效值和数字电压信号的有效值。
其中，模块选择子设备基于最大分布半径选择进行中值滤波的滤波模块包括：最大分布半径越大，选择的进行中值滤波的滤波模块越大，最大分布半径越小，选择的进行中值滤波的滤波模块越小。
其中，模块选择子设备中供选择的滤波模块包括3×3，5×5，7×7和9×9。
其中，显示设备还与ad73360芯片连接，用于实时显示数字电流信号的有效值和数字电压信号的有效值。
可选地，在所述平台中：flash存储设备还与供电设备连接；flash存储设备还与无线充电设备连接；flash存储设备还与人体检测设备连接；以及flash存储设备还与重量变化率检测设备连接。
另外，滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号。
随着数字式电子计算机技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，导致信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。为了滤除这些噪声，恢复原本的信号，需要使用各种滤波器进行滤波处理。
采用本发明的骨科手术床，针对现有技术无法为从病床上坠落的病人进行紧急救护的技术问题，通过加入高精度的多个检测设备进行检测结果综合分析，以有效判断病人是否发生坠落，还加入必要的报警设备进行报警，同时还加入了专门的应急反应设备以在病人坠落时进行紧急救护。
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。