一种基于机器视觉的输液管内空气检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的输液管内空气检测方法及装置，其基于机器视觉技术直接识别实时采集的输液管图像，分析图像中对应于输液管区域的形态，以此来检测输液管内的空气形态。据此构成的输液管内空气检测方案可有效检测输液管内的空气形态，且其检测精度高，稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的输液管内空气检测方法及装置
本专利技术涉及医疗领域，具体涉及自动输液过程中输液管路内的空气检测技术。
技术介绍
在静脉输注时，一般微量的空气能被内部血液溶解；如果超过一定量的空气进入血管可能导致空气栓塞，对于病人十分危险。在肠内喂养时，由于病人无法正常进食，必须通过导管，把营养液注入到病人胃里。如果有大量空气进入胃里，病人无法通过打嗝把空气排出。发生胃胀气，严重时可能撑破胃壁，威胁病人生命安全。为此，检测输液管内的空气非常的重要。由于输液管内的空气，有两种形态：1.夹杂在液体的气泡；2.管内没有或少量附着在管壁的液体，呈现空管状态。而现有针对输液管内空气的检测方法有几下几种：1.利用超声波通过不同介质的速度不同实现检测。即在输液管路两侧，一端发射超声波，另一端接收超声波，以一定频率和间歇周期发射超声波，接收端根据接收到的信号和发射信号比较，就能判断出管内是液体还是气泡。该方法简单有效，但是超声波传感器成本高，实现复杂。2.利用光线穿过不同介质会发生折射和反射等原理实现检测。即在输液管路两侧，一边设置发射LED，另一边设置光敏传感器接收。光敏传感器接收到光，产生微弱的小电流，经过放大处理变成电压信号，传入模数转换器采样，最后CPU计算并处理。该检测方案的前提是输液管路必须是透明的材料，并且为了光线的折射效果更好，需要改变输液管管路形状，一般把圆形的管路改变成中空三角形或梯形的管路，选择折射率比较大的波长的光。当光以一定角度(非垂直)穿过不同介质时，有一个固定的折射角度和光通路。管路另一边在光出射点接收该光线。如果管路内混入空气，光照射空气，空气折射率小于液体折射率，光通路被改变，管路另一边接收到的光强度变弱。光敏传感器把接收到的光转化为微弱的电流，再经过电路转化为电压信号，最后经过放大滤波，ADC采样，计算机计算后，判断出电压信号的大小，来判断接收到的光强弱，进而判断输液管路是否混入空气。该方法原理简单，但是需要搭配复杂的结构，并且驱动电路复杂。另外，现有的输液管内空气检测方案在实际应用过程中还普遍存在检测精度不高，稳定性不高等一系列问题，这大大影响其实用性。由此，提供一种高精度，高稳定可靠性的输液管内空气检测方案是本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
针对现有输液管内空气检测技术所存在的问题，需要一种精度高，可靠性高的输液管内空气检测方案。为此，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于机器视觉的输液管内空气检测方法及装置，其检测精度高，稳定可靠。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的基于机器视觉的输液管内空气检测方法，其基于机器视觉技术直接识别实时采集的输液管图像，分析图像中对应于输液管区域的形态，以此来检测输液管内的空气形态。在本检测方案中，所述检测方法以每秒至少1帧的速度实时拍摄输液管的图片，并对每一帧图片进行分析。在本检测方案中，所述检测方法通过对输液管图像进行边缘提取，再通过分析提取的边缘图像来判定输液管内空气情况。在本检测方案中，在相应光照条件下，若提取的边缘图像中，对应于输液管内的特定区域内是连续的，且边缘线条为单线条，则判定输液管内全是液体；若提取的边缘图像中，对应于输液管内的特定区域内是不连续的，则判定输液管内有液体，有气泡；若提取的边缘图像中，对应于输液管内的特定区域内是连续的，且边缘线条为双线条，一条边缘线是管壁，一条是管壁反光的光线，则判断输液管内全是空气。在本检测方案中，所述检测方法通过对输液管图像进行二值化处理，并分析对应于输液管的固定位置区域内黑白的分布情况，以此判定输液管内空气情况。在本检测方案中，若对应于输液管的固定位置区域内为连续的全黑色，则判定输液管内全是液体；若对应于输液管的固定位置区域内有白色有黑色，则判定输液管内有液体，有气泡；若对应于输液管的固定位置区域内为连续的全白色，则判定输液管内全是空气。在本检测方案中，所述二值化处理时，通过自适应调整自动选择合适的阈值，将采集的彩色图像进行二值化处理。在本检测方案中，所述检测方法中进行二值化处理时，首先对采集到的输液管彩色图像转化为灰白图像；接着，根据预设的阈值对输液管灰白图像进行二值化处理；接着，分析二值化图像中非输液管区域是否全为白色像素；如果不是白色像素，调整阈值，直到全为白色像素为止；接着，分析二值化图像中输液管壁区域是否有连续的黑色像素包裹，如果没有，则调整阈值，直到被连续黑色像素包裹该区域；最后，以该阈值对采集的图像进行二值化处理。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的基于机器视觉的输液管内空气检测装置，所述检测装置包括：暗室，所述暗室相对于输液管固定设置，构建输液管图像采集环境；图像采集装置，所述图像采集装置设置在暗室上，实时采集位于暗室内的输液管图像；图像处理单元，所述图像处理单元直接识别实时采集的输液管图像，分析图像中对应于输液管区域的形态，以此来检测输液管内的空气形态。在检测装置的方案中，所述图像处理单元由处理芯片和图像识别及分析模块配合构成，所述图像识别及分析模块直接识别采集到输液管图像，并分析图像中对应于输液管区域的形态，以此来检测输液管内空气的形态；所述处理芯片控制图像采集装置和图像识别及分析模块协同工作完成图像采集和识别分析。在检测装置的方案中，所述图像采集装置由镜头和图像传感器配合构成。在检测装置的方案中，所述暗室内设置有照明单元，所述照明单元配合密闭的暗室内部结构构成光照条件恒定的输液管图像采集环境。在检测装置的方案中，所述检测装置还包括一仓室，该仓室具有可闭合仓门，其内固定输液管，并容纳暗室。在检测装置的方案中，所述暗室顶部的盖板作为背景板设置在仓室的仓门上。据此构成的输液管路内空气检测方案可有效检测输液管内的空气形态；再者本方案实现结构简单，易于实现，可靠性，能够有效解决现有技术所存在的问题。据此构成的输液管内空气检测方案，其基于机器视觉技术可有效实现对输液管内空气的精确识别；再者本方案稳定可靠性高，能够有效解决现有技术所存在的问题。另外，本方案提供的检测技术，能够适用于医疗领域，将本方案集成在输液泵和喂养泵内，可实现在给病人静脉输注或肠内喂养过程中，有效检测输液软管内气泡和空管，大大提高安全性。附图说明以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。图1为本专利技术实例中涉及到的输液管路结构示意图；图2为本专利技术实例中输液管内空气检测装置的主要结构图；图3为本专利技术实例中暗室的主要结构图；图4为本专利技术实例中暗室的顶视图；图5为本专利技术实例1中针对三种不同形态输液管图像采用同一阈值，边缘检测后得到的处理图像；图6为本专利技术实例2中针对三种不同形态输液管图像采用同一阈值，二值法处理后分别得的处理图像；图7为本专利技术实例2中二值法阈值自动确定的流程示意图；图8为本专利技术实例2中二值法分析的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。首先，本实例针对的输液管为一类医疗耗材，不局限于用于静脉输液或肠内营养液喂养的输液管，也不局限用于人的静脉输注和肠内喂养或动物的静脉输注和肠内喂养。参见图1，用于自动静脉注射和自动肠内喂养的输液管100一般包括四部分：第一透明导管101、硅胶软管102、第二透明导管103、透明导管本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于机器视觉的输液管内空气检测方法，其特征在于，基于机器视觉技术直接识别实时采集的输液管图像，分析图像中对应于输液管区域的形态，以此来检测输液管内的空气形态。

【技术特征摘要】
1.基于机器视觉的输液管内空气检测方法，其特征在于，基于机器视觉技术直接识别实时采集的输液管图像，分析图像中对应于输液管区域的形态，以此来检测输液管内的空气形态。2.根据权利要求1所述的输液管内空气检测方法，其特征在于，所述检测方法以每秒至少1帧的速度实时拍摄输液管的图片，并对每一帧图片进行分析。3.根据权利要求1所述的输液管内空气检测方法，其特征在于，所述检测方法通过对输液管图像进行边缘提取，再通过分析提取的边缘图像来判定输液管内空气情况。4.根据权利要求3所述的输液管内空气检测方法，其特征在于，在相应光照条件下，若提取的边缘图像中，对应于输液管内的特定区域内是连续的，且边缘线条为单线条，则判定输液管内全是液体；若提取的边缘图像中，对应于输液管内的特定区域内是不连续的，则判定输液管内有液体，有气泡；若提取的边缘图像中，对应于输液管内的特定区域内是连续的，且边缘线条为双线条，一条边缘线是管壁，一条是管壁反光的光线，则判断输液管内全是空气。5.根据权利要求1所述的输液管内空气检测方法，其特征在于，所述检测方法通过对输液管图像进行二值化处理，并分析对应于输液管的固定位置区域内黑白的分布情况，以此判定输液管内空气情况。6.根据权利要求5所述的输液管内空气检测方法，其特征在于，若对应于输液管的固定位置区域内为连续的全黑色，则判定输液管内全是液体；若对应于输液管的固定位置区域内有白色有黑色，则判定输液管内有液体，有气泡；若对应于输液管的固定位置区域内为连续的全白色，则判定输液管内全是空气。7.根据权利要求5所述的输液管内空气检测方法，其特征在于，所述二值化处理时，通过自适应调整自动选择合适的阈值，将采集的彩色图像进行二值化处理。8.根据权利要求7所述的输液管内空气检测方法，其特征在于，所述检测方法中进行二...

【专利技术属性】
技术研发人员：高杨，伊正阳，闫超，
申请(专利权)人：上海禹康医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31