[发明专利]一种医用呼吸频率检测装置

说明书

本发明提出的一种医用呼吸频率检测装置，包括：移动体，包括差速驱动转向系统，实现移动体能够通过环境中的狭窄区域的运动；视觉系统，安装在移动体的顶部；激光测距仪，安装在移动体离地面约30cm的高度位置，全方位扫描到周围环境的深度；显示装置；控制装置，其接收视觉系统和激光测距仪的信号，控制移动体的移动，并将相关信息发送至显示装置显示。所述装置采用基于视觉和无线信号融合的非接触式呼吸测量，集成了目标人体的三维形状和热信息，根据目标在频域的功率谱模式的差异来区分目标的呼吸和非呼吸状态，对检测呼吸频率具有最高的精度。

技术领域

本发明涉及护理领域，更具体地说，涉及一种医用呼吸频率检测装置。

背景技术

护理和医疗机构中夜班护理人员的短缺是一个重大而紧迫的问题。在夜班时，护理人员会在住院部内巡视，以监测病房内的患者，对于特殊患者，他们需要携带许多测量设备到现场，以记录他们的生命体征。这类夜班任务使工作人员的体力活动负担过重，使他们精疲力尽。现有的床侧监测系统通常固定在床边，视野范围会受到限制，患者离开床的活动可能超出监测范围。床边视觉系统对于监测病床上的重症患者是有效的，而对于监测有活动能力或活动需求的患者则是不够的。另外，实时监测呼吸频率是监测患者的重要指标，因为患者一般会出现轻度呼吸道症状，而传统的基于接触的方法不适合于长期的呼吸监测。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的一种医用呼吸频率检测装置，采用基于视觉和无线信号融合的非接触式呼吸测量，在时变呼吸频率情况下具有最高的精度。

本发明提出的一种医用呼吸频率检测装置，包括：

移动体，包括差速驱动转向系统，实现移动体通过环境中的狭窄区域的运动；

视觉系统，安装在移动体的顶部；

激光测距仪，安装在移动体离地面约30cm的高度位置，全方位扫描到周围环境的深度；

显示装置；

控制装置，其接收视觉系统和激光测距仪的信号，控制移动体的移动，并将相关信息发送至显示装置显示。

视觉系统基于针孔相机模型将深度帧与热帧集成，视觉信息最终被格式化为一组4D向量，该向量由三维位置和现场温度的标量值组成热点云。

设∑W、∑C、∑D分别表示移动体的坐标系、热坐标系和深度坐标系。将移动体坐标系的原点定义为移动体中心在地板上的投影点。从深度坐标系到热坐标系的坐标变换由公式(1)给出。此坐标变换应用于深度框中的所有点，并标记相应的温度。在此过程中，忽略没有相应热值的点。深度相机和热感相机之间的相对姿态由夹具固定。

处理热点云的过程是通过提供点云数据可视化和过滤的开源点云库实现的。在该系统中，为了消除密度偏差，对热点云进行了5m网格滤波。

其中，^Ap表示坐标中的3D点，^AT_B表示B至A同质变换矩阵，^AR_B表示B至A旋转矩阵，^At_B表示B至A的转移向量，ω表示比例因子(ω＝Z)，表示像素点，M表示相机内部参数，f_xf_y表示像素焦点，f_x＝F/p_x，F表示像素焦点，p_xp_y表示像素尺寸，c_xc_y表示像素单元中的光学中心，P表示热坐标点，表示温度，k表示功率频谱比。