基于图像识别的输液预警方法与流程

本发明涉及一种输液预警系统，具体涉及一种基于图像识别的输液预警方法。

背景技术：

众所周知，在病人输液过程中，患者或陪护人员需要对输液过程进行有效监控。当出现输液滴完、输液中止等情况时，患者或陪护人员必须及时提醒医护人员，以防止回血造成不必要的意外的情况发生。然而，一般而言，患者输液时间较长，并且，输液人员也较多，如果输液期间，需要医护人员、患者或陪护人员随时关注输液状况，会大量损耗相关人员的体力精力，也会使得就医环境变得更加拥挤。为减轻医护人员、病人和陪护者的负担，人们发明了多种输液自动报警技术。

专利文献1(公开号cn103706003a)公开了一种基于光栅图像测量的输液报警方法及其装置。该专利首先将刻有黑白线条的光栅设置在透明输液软管的一侧，另一侧设置成像透镜，用光源对光栅进行照明，在成像透镜的另一侧设置图像传感器，用于接收光栅实像，并将光栅实像转换为数字图像信号，数字信号处理器对数字图像信号进行滤波，并测量数字图像信号中的光栅上黑白线条的宽度和光栅上黑白线条之间的间距；将宽度和间距与输液软管中无液体时的宽度和间距进行比较，判断输液软管中有无液体，蜂鸣器根据判断结果进行报警。该专利的报警方案具有很高的灵敏度和可靠性，但是需要将报警器件安装在输液软管上，增加了制造成本。

专利文献2(公开号cn105498042a)公开了一种基于视频的非避光式输液自动报警方法及其装置，该方法包括步骤(1)：获取输液器的视频信息，并检测输液器的视频信息中是否存在滴壶，若存在，进入下一步，否则，输出报警指令；步骤(2)：对输液器的视频信息中的滴壶进行投影处理，获取滴壶的水平和垂直定位信息；根据滴壶的水平和垂直定位信息进行获取滴壶内的液位信息，并将获取的滴壶内液位信息与预设液位范围比较，若前者在后者范围内，进入下一步；否则，输出报警指令；步骤(3)：根据滴壶内液位信息及视频帧采样率进行计算滴速，若滴速在预设滴速范围内，则输液正常；否则，输出报警指令。该专利利用视频检测滴壶、滴壶内液面异常和药液滴速信息自动触发报警，实时性好，但是处理过程比较复杂，并且只适用于非避光式输液器。

因此，提供一种不需要改变输液器或输液袋，制造成本可控，而且无附加操作的输液预警方案变得很必要。

技术实现要素：

本发明的实施例要解决的技术问题是提供一种不需要改变输液器或输液袋，制造成本可控，而且无附加操作的基于图像识别的输液预警方法。

本发明采用的技术方案为：

本发明实施例提供一种基于图像识别的输液预警方法，包括：

通过摄像头拍摄输液容器的图像，并发送给控制设备，所述输液容器在靠近出液口的位置设置有预警线；

控制设备接收所述图像并按照预设的采样周期进行采样，并从采样的图像中检测对应的预警线；

控制设备基于所述输液容器的图像和对应的预警线确定所述输液容器的轮廓线；

控制设备根据所述输液容器的图像、对应的预警线和轮廓线，获取输液线的位置，并且在无法获得输液线的位置时进行预警。

可选地，所述预设的采样周期根据预警线的位置和输液容器的最快滴速确定。

可选地，所述预设的采样周期设置为不低于液面从预警线以最快滴速下降到输液段底端的时间。

可选地，控制设备从采样的图像中检测对应的预警线包括：

在采样的图像中提取像素值在预设阈值范围内的待检测像素点的坐标，所述预设阈值范围基于所述预警线的颜色确定；

根据提取的坐标确定待检测像素点的相互连接的m1个区域；

将所述m1个区域中的像素点的数量低于第一预设阈值的区域进行剔除，得到m2个区域，m2小于等于m1；

根据所述m2个区域中的像素点获得图像中的m3条所述预警线，m3小于等于m2。

可选地，所述根据所述m2个区域中的像素点获得图像中的m3条所述预警线包括：

对于m2个区域中的每一个区域，根据待检测像素点的坐标位置，判断该区域内的所有待检测像素点的坐标是否能够拟合成直线，如果能够拟合成直线，则认为该区域的像素点构成预警线，从而形成m3条预警线。

可选地，所述控制设备基于所述输液容器的图像和对应的预警线确定所述输液容器的轮廓线包括：

确定检测的预警线上的最左侧端点和最右侧端点的坐标；

基于检测的预警线上的最左侧端点和最右侧端点的坐标和预先存储的输液容器的预警线的位置，确定输液容器的四个顶点在图像中的坐标，得到输液容器的轮廓线。

可选地，所述控制设备根据所述输液容器的图像、对应的预警线和轮廓线，获取输液线的位置，并且在无法获得输液线的位置时进行预警，具体包括：

在所述轮廓线范围内沿着垂直于所述预警线的向上方向检测液面所在的直线，如果该方向上的两个相同平行于所述预警线的窗口内的像素均值的差大于第二预设阈值，则确定该两个窗口交接处的像素为输液线；否则，进行预警。

可选地，所述预警线为红色预警线。

可选地，所述预警通过在控制设备的显示屏幕上对预警的输液容器图像进行圈选或者闪烁的方式进行。

可选地，所述输液容器为输液袋或者输液瓶。

本发明实施例提供的基于图像识别的输液预警方法，通过安装在输液区域中的摄像头拍摄设置有预警线的输液容器的图像，并发送给控制设备，接着，控制设备接收所述图像并按照预设的采样周期进行采样，并从采样的图像中检测对应的预警线，然后，基于所述输液容器的图像和对应的预警线确定所述输液容器的轮廓线，最后，根据所述输液容器的图像、对应的预警线和轮廓线，获取输液线的位置，并且在无法获得输液线的位置时进行预警。可见，本发明实施例提供的基于图像识别的输液预警系统，只需借助在输液区域内本身安装的摄像头和设置有预警线的输液容器即可实现输液过程的监控，不需要改变输液容器的原有结构，制造成本可控，同时还可通过摄像头完成输液室的监控，经济实用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于图像识别的输液预警方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的基于图像识别的输液预警方法的输液容器的轮廓线检测的原理示意图；

图3为本发明实施例提供的基于图像识别的输液预警方法的输液容器的输液线检测的原理示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提供的基于图像识别的输液预警方法，用于通过设置在输液区域(例如输液大厅或输液室)的摄像头对设置有预警线的输液容器的图像进行拍摄并发送给设置在中控区域(例如中控台或中控室)的控制设备进行分析处理，控制设备可为中控机，能够在显示屏幕上同时显示多个输液容器的图像，以便对输液过程进行实时监控。在本发明实施例中，输液容器可为输液袋或者输液瓶等，在本发明的具体实施例中，输液容器可为输液袋。在一个示例中，输液容器上的预警线可为红色预警线，预警线可通过粘贴或一体制造的方式设置在输液容器的靠近出液口的位置上。

如图1所示，本发明实施例提供的基于图像识别的输液预警方法可包括以下步骤：

s100、通过摄像头拍摄输液容器的图像，并发送给控制设备，所述输液容器在靠近出液口的位置设置有预警线。

在本发明实施例中，摄像头设置在输液区域内，用于拍摄输液容器的图像，与位于中控室内的控制设备通过网络连接，摄像头实时拍摄输液容器的图像，并将拍摄的图像(视频帧)发送给控制设备。在本发明实施例中，用于拍摄输液容器的图像的摄像头本身就是输液区域内的监控摄像头，因此无需增加额外的硬件成本，也不需要对输液区域进行二次施工或改造。

s200、控制设备接收所述图像并按照预设的采样周期进行采样，并从采样的图像中检测对应的预警线。

在本发明实施例中，控制设备在视频帧中进行采样，每个预设的采样周期内提取至少一帧(优选的，提取多帧)，预设的采样周期可根据预警线的位置和输液容器的最快滴速确定，在一个示例中，预设的采样周期设置为不低于液面从预警线以最快滴速下降到输液段底端的时间。

在本发明实施例中，控制设备从采样的图像中检测对应的预警线可包括：

s201、在采样的图像中提取像素值在预设阈值范围内的待检测像素点的坐标，所述预设阈值范围基于所述预警线的颜色确定，例如，在预警线为红色预警线时，预设阈值范围可红色阈值范围，一个采用rgb颜色系统的示例中，如果某个像素点颜色值中的r小于特定阈值，并且g和b大于特定阈值，则表征该像素点属于红色。

s202、根据提取的坐标确定待检测像素点的相互连接的m1个区域。在一个实施例中，每个像素点除了颜色外，还包括坐标，如果两个待检测像素点的坐标(x1，y1)和(x2，y2)符合以下4条中的任何一条，则认为是相互连接的：

(1)x1＝x2+1，且y1＝y2；

(2)x1＝x2-1，且y1＝y2；

(3)y1＝y2+1，且x1＝x2；

(4)y1＝y2-1，且x1＝x2。

s203、将所述m1个区域中的像素点的数量低于第一预设阈值的区域进行剔除，得到m2个区域，m2小于等于m1。

对于m1个区域中的每一个，如果像素点的数量低于与摄像头分辨率相关的第一预设阈值，那么将该区域当做噪声剔除，从而获得m2个区域，m2小于等于m1。

s204、根据所述m2个区域中的像素点获得图像(视频帧)中的m3条所述预警线，m3小于等于m2。

对于m2个区域中的每一个区域，根据待检测像素点(例如红色像素点)的坐标位置，判断该区域内的所有待检测像素点的坐标是否能够拟合成直线，如果能够拟合成直线，则认为该区域的像素点构成预警线；否则，不构成预警线；从而形成m3条预警线。根据坐标点判断是否能够拟合成直线，可采用采用现有技术中的任意方式来进行判断，例如使用图形拟合的方式等。

s300、控制设备基于所述输液容器的图像和对应的预警线确定所述输液容器的轮廓线。

在一个示例中，控制设备基于摄像头发送的输液容器的图像和步骤s200检测到的预警线确定输液容器的轮廓线，可具体包括：

s301、确定检测的预警线上的最左侧的端点a的坐标(x1,y1)和最右侧的端点b的坐标(x2,y2)。

s302、基于检测的预警线上的最左侧和最右侧的端点的坐标和预先存储的输液容器的预警线的位置，确定输液容器的四个顶点(p1、p2、p3和p4)在图像中的坐标(u1,v1)、(u2,v2)、(u3,v3)和(u4,v4)，得到输液容器的轮廓线。

如图2所示，本发明实施例中，根据控制设备接收的图像，构建如图2所示的直角坐标，输液容器在图像中的四个顶点的坐标可通过如下公式得到：

u1＝x1+h1·sinθ(1)

v1＝y1-h1·cosθ(2)

u2＝x2+h1·sinθ(3)

v2＝y2-h1·cosθ(4)

u3＝x1-h2·sinθ(5)

v3＝y1+h2·cosθ(6)

u4＝x2-h2·sinθ(7)

v4＝y2+h2·cosθ(8)

其中，θ为检测到的预警线即拟合出的预警线和图像(视频帧)的水平方向的夹角，h1为预警线与输液容器的底端之间的垂直距离，h2为预警线与输液容器的顶端之间的垂直距离。

通过上述公式(1)-(8)可得到输液容器的轮廓线。

s400、控制设备根据所述输液容器的图像、对应的预警线和轮廓线，获取输液线的位置，并且在无法获得输液线的位置时进行预警。

在本发明实施例中，该步骤可具体包括：

在所述轮廓线范围内沿着垂直于所述检测的预警线的向上方向检测液面所在的直线。如果该方向上的两个相同平行于所述预警线的且相邻的滑动窗口内的像素均值的差的绝对值均大于第二预设阈值，则确定该两个滑动窗口交接处的像素为输液线；否则，进行预警。滑动窗口的宽度为检测的预警线的长度，高度与摄像头的分辨率相关，一般情况下，可以设置为5-10个像素的经验值；两个滑动窗口的间距优选为窗口高度的一半。

如图3所示，在p1-p4范围内沿着垂直于预警线的向上方向检测液面所在的直线，具体的，如果该方向上的两个相同平行于预警线的窗口c1和c2内的像素均值的差大于第二预设阈值，则认为两个窗口交接处的像素为液面。如果该方向上的两个相同平行于预警线的窗口c1和c2内的像素均值的差小于等于第二预设阈值，则认为无法获得输液线，那么预警。

在本发明实施例中，第一预设阈值和第二预设阈值可根据实际情况进行驱确定，本发明不作特别限定。

在本发明实施例中，预警可通过在控制设备的显示屏幕上对预警的输液容器图像进行圈选或者闪烁的方式进行。

进一步的，本发明中的摄像头至少为一个，可以为多个，优选的为4-6个。当本发明的摄像头为2个时，所述摄像头的高度一致，且主光轴成90度夹角。当本发明的摄像头为3个或3个以上时，所述任一两个摄像头主光轴之间的夹角相同。通过这种设置，能够最大效率的利用摄像头，避免输液袋等倾斜所造成的识别偏差。

综上，本发明实施例提供的基于图像识别的输液预警方法，通过安装在输液区域中的摄像头拍摄设置有预警线的输液容器的图像，并发送给控制设备，接着，控制设备接收所述图像并按照预设的采样周期进行采样，并从采样的图像中检测对应的预警线，然后，基于所述输液容器的图像和对应的预警线确定所述输液容器的轮廓线，最后，根据所述输液容器的图像、对应的预警线和轮廓线，获取输液线的位置，并且在无法获得输液线的位置时进行预警。可见，本发明实施例提供的基于图像识别的输液预警系统，只需借助在输液区域内本身安装的摄像头和设置有预警线的输液容器即可实现输液过程的监控，不需要改变输液容器的原有结构，制造成本可控，同时还可通过摄像头完成输液室的监控，经济实用。

以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。