CN106725295A - 一种微型体检设备、装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种微型体检设备、装置及其使用方法，体检设备捕捉到使用者的眼球位置；眼底拍摄装置进行眼底拍照；成像后，体检装置自动对拍摄到的眼底图像进行检测、分析；分析完毕，将最终结果发送到显示器，以供查看；本申请对一些疾病的早期发现、诊断、治疗以及诊疗等有着非常重要的意义，同时本装置可解决去医院就医时候诊、诊断费时费力且成本投入较高的问题，也可填补全面家庭数字医疗体系的部分空缺，以及其他智慧医疗领域。

Description

一种微型体检设备、装置及其使用方法

技术领域

本发明属于图像处理分析与计算机视觉技术领域，具体说是一种微型体检设备、装置及其使用方法。

背景技术

近年来，人们对健康、养生、疾病防治的关注度越来越高，随着医学影像学和相关应用技术的飞速发展，图像处理与分析技术和计算机视觉技术已广泛应用于医学领域，尤其是眼底检查作为了解判定其他脏器血管情况的窗口，一直是与临床医学密切相关的区域，因为眼底病变常与全身其他疾病密切相关，眼底病变是眼睛的多发病，具有影响患者视力、致盲率较高以及某些疾病发病过程不可逆等特点，很多重要的全身疾病可在眼底引起特定的反应或并发症，眼底也是反映糖尿病、高血压病情变化的“晴雨表”。通过观察视网膜动脉血管的各种症状，如动静脉管径、管壁变化、交叉压迫现象的有无及程度、视网膜出血、渗出的有无及其性质等，在一定程度上可以了解全身血管的情况。因此，研究分析眼底图像具有重要的临床应用价值，可配合临床的症状为疾病的诊断提供大量科学和直观的依据，从而进行最终的准确病情诊断。基于对眼底图像的预处理、检测以及识别等相关技术的研究，可对眼底血管、视盘、斑区等特征区域进行检测和识别，辅助分析眼底是否存在可能的疾病或病变因素。

目前的医疗设备基本都是针对人体的某一项病症或某一个部位进行检查，这样的检查方式对于患者来说，不仅检查过程较为繁琐，而且等候结果的时间较长；而在家庭医疗领域中，便携式的设备也都有针对性，不能全面地检查常见疾病。眼底检查作为了解判定眼睛、其他脏器、心脏、血管病变情况的技术手段，一直是与临床医学密不可分的。眼底成像和眼底图像处理与分析技术用于眼底视网膜图像处理、形态观察和分析，可以辅助眼科医生对糖尿病、高血压等眼底病变以及黄斑病变、眼底动脉硬化和视网膜病变等眼底疾病的早期发现和治疗。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种微型体检设备、装置及其使用方法，旨在实现自助体检，从一定程度上可以减轻医生的工作量，使用户获得更直观的医疗体验，也可以提升就诊以及治疗的效率，对一些疾病的早期发现、诊断、治疗以及诊疗等有着非常重要的意义。

第一方面，本发明提供的一种技术方案是：一种微型体检设备，包括：显示器、控制面板、眼底拍摄装置、主机、打印机和壳体；所述显示器、控制面板下方设置有眼底拍摄装置，该眼底拍摄装置下方安装有主机、打印机；所述主机分别与显示器、控制面板、眼底拍摄装置、打印机相连，所述控制面板还与打印机相连，所述眼底拍摄装置还与显示器相连；所述显示器、控制面板、眼底拍摄装置、主机、打印机置于壳体内部。

进一步的，上述设备还包括投币机，置于打印机上方，分别与控制面板、主机相连。

进一步的，所述主机上配置有蓝牙模块和无线网络传输模块。

第二方面，本发明提供的一种技术方案是：一种微型体检装置，包括：

图像预处理模块，通过降噪、滤波、增强等预处理方法，对拍摄的眼底图片进一步处理；

眼底特征检测模块，根据处理后的图片，对眼底图片中的血管、视盘、斑区等区域特征进行提取；

眼底特征识别模块，对提取到的特征或特征区域，进行异常信息识别，得到眼底图像数据信息。

数据转换模块，根据提取的眼底图像数据信息，转换成医学结果数据。

数据分类模块，将转换后的医学结果数据，按图像特征进行分类。

优选地，上述装置还包括：数据信息存储模块，存储有眼底照片、眼底图像数据信息、医学结果数据、分类结果，进而建立个人健康信息档案。

优选地，数据信息存储模块将信息保存在装置内部后，同时在云端进行备份，并将专家建议实时推送到使用者的信息终端。

优选地，上述装置还包括：故障监测管理模块，实时检测设备内器件、装置内模块的状态信息；

如果设备内器件发生故障，则向管理人员的终端及时发送报警信息；

如果装置内模块存在故障，则向云端或管理人员的终端发出预警，同时可以通过远端对装置进行检测和修复；

如果发现整个检测***宕机，则重新启动。

优选地，上述装置还包括，校正模块，使用人脸识别、姿势识别技术进行智能姿势校正。

第三方面，本发明提供的一种技术方案是，一种检测***使用方法，该检测***包括微型体检设备和微型体检装置，具体方法如下：

S1、接通电源后，捕捉到使用者的眼球位置；

S2、眼底拍摄装置进行眼底拍照；

S3、成像后，体检装置自动对拍摄到的眼底图像进行检测、分析；

S4、分析完毕，将最终结果发送到显示器，以供查看；

作为一种改进的技术方案：在捕捉到使用者的眼球位置之前，启动校正模块，使用人脸识别技术校正头部姿势；在捕捉到使用者的眼球位置之后，使用姿势识别技术校正身体姿势。

本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本申请经过眼底图像采集、信息传输、图像特征检测、识别后，得到基于眼底信息的健康数据指标，根据医学结果数据，给予分析和健康提示，使用者只需要根据提示信息，并结合日常生活中的一些生理反应，就能快速了解病情并考虑是否就医。此举的益处在于，能够尽量在患病早期或者萌芽期发现潜在病情，便于及时采取治疗，减轻疾病发生的危害，甚至降低发病率，同时本装置做出的按病情分类，也能够辅助医生检查病症，与医生的诊断互为补充，最大程度上避免遗漏和疏忽，既提高了医生的效率，也有助于提升全民健康水平。

本申请是依据眼底特征与100多种病症相关联的临床特点，通过颜色、形态、滤波等图像检测、识别处理技术，利用临床医学的理论和实践知识，对眼底图片进行病理分析，解决了不同病症需要不同医疗仪器检查的繁琐过程，缩小了检查范围，使病症检查更为方便快捷，提高了医疗检查的效率。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例中微型体检设备的正面图；

图2为实施例中微型体检设备的背面图；

图3为实施例中微型体检设备内部的正面图；

图4为实施例中微型体检设备内部的背面图；

图5为实施例中微型体检设备的侧视图。

图中序号说明：1显示器，2主机，3指示灯，4电源开关，5按键板，6眼底拍摄装置，7投币机，8打印机，9滚轮，10散热片，11电源接口，12电源，13 USB接口，14 VGA接口，15控制面板。

具体实施方式

为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：眼底检查作为了解判定眼睛、其他脏器、心脏、血管病变情况的技术手段，一直是与临床医学密不可分的。眼底成像和眼底图像处理与分析技术用于眼底视网膜图像处理、形态观察和分析，可以辅助眼科医生对糖尿病、高血压等眼底病变以及黄斑病变、眼底动脉硬化和视网膜病变等眼底疾病的早期发现和治疗。

针对用户的眼底图像，利用预处理、检测、识别、筛选、分类等技术，实现血管检测、动静脉分离、血管连续性识别、血管阻塞识别、视盘定位、斑区定位、斑点检测等眼底病变识别功能，并将分析出的数据直观呈现给用户，从而达到微型体检的目的。

本发明支持网络集群运行和单机独立运行两种模式。为了更为快速的适应使用者需求，***优先适用独立运行模式，即拍摄结束后，经过本地的检测、识别过程，迅速反馈分析结果。在使用者同意健康跟踪或本地独立运行存在异常的情况下，***自动开启网络模式，通过网络传输，将拍摄信息或独立运行结果，迅速回传到云端，实现云端的检测、识别或云端的使用者健康跟踪。

实施例1

本实施例提供一种微型体检设备，包括：显示器1、控制面板15、眼底拍摄装置6、主机2、打印机8和壳体；所述显示器1、控制面板15下方设置有眼底拍摄装置6，该眼底拍摄装置6下方安装有主机2、打印机8；所述主机2分别与显示器1、控制面板15、眼底拍摄装置6、打印机8相连，所述控制面板15还与打印机8相连，所述眼底拍摄装置6还与显示器相连；所述显示器1、控制面板15、眼底拍摄装置6、主机2、打印机8置于壳体内部；上述各个器件之间通过USB接口13或VGA接口14相连接。

所述主机2上配置有蓝牙模块和无线网络传输模块；如蓝牙、2G/3G/4G、无线WIFI；

所述眼底拍摄装置6可伸缩移动，眼底拍摄装置6中的摄像头具有眼底照片拍摄的专有功能，能够呈现高效、高质量的单反成像效果，同时具有光照自动调节功能，可减少或避免拍摄时的瞬间不适感；

显示器1，用于显示检测的结果，包括提示信息以及各图像对应的具体性能数字指标。

在壳体正面上设置有显示器1、控制面板15、眼底拍摄装置6、主机2、打印机8、投币机7的相应显示窗口，所述壳体背面及侧面设有散热片10，壳体底部安装有滚轮9，控制面板15上集成有指示灯3、电源开关4、按键板5；当设备正常运行时，指示灯3显示绿色，当设备出现故障时，指示灯3显示灯显示红色；按键板5设有“一键体检”按钮，通过投币即在无人指导的情况下，通过眼底拍照成像，与标准图像特征数据分析比对，自助筛查带有异常特征的照片。本装置所有检测结果立等可取，省时省力，使用户免掉去医院挂号、排队、等时、检查繁琐的烦恼，使用者只需启动开关，即可随时随地进行一键式眼底体检。

优选的，上述设备还包括投币机7，置于打印机8上方，分别与控制面板15、主机2相连。通过“打印”键，可以将检测结果以图文形式输出，方便使用者实时跟踪自己的健康状态。电源12通过电源接口11分别为显示器1、控制面板15、眼底拍摄装置6、主机2、打印机8等器件供电。

本申请既能辅助医生全面分析病人的眼底信息，又能为人们时刻监测个人身体状况提供便捷的渠道，提高全民健康意识，是智慧医疗的重要组成部分。可应用于各省市级医院、各社区医院、各民营医院、各级卫生所、各眼科专科诊所等医疗企业，也可用于家庭健康医疗。

实施例2

本实施例提供一种微型体检装置，具体包括：

图像预处理模块，通过降噪、滤波、增强等预处理方法，对拍摄的眼底图片进一步处理，去除对图像特征分析有噪声的内容；

眼底特征检测模块，根据处理后的图片，对眼底图片中的血管、视盘、斑区等区域特征进行提取；

眼底特征识别模块，对提取到的特征或特征区域，进行异常信息识别，得到眼底图像数据信息。

数据转换模块，根据提取的眼底图像数据信息，结合临床病理特征的理论及实践，进一步分析和计算图像数据，从而转换成医学结果数据。

数据分类模块，将转换后的医学结果数据，按图像特征进行分类，给予健康安全警示。

作为该技术方案的进一步改进，上述装置还包括：数据信息存储模块，存储有眼底照片、眼底图像数据信息、医学结果数据、分类结果，进而建立个人健康信息档案。数据信息存储模块将信息保存在装置内部后，同时在云端进行备份，便于使用者对自己身体健康情况的持续跟踪，并将专家建议实时推送到使用者的信息终端。

作为该技术方案的进一步改进，上述装置还包括：故障监测管理模块，实时检测设备内器件、装置内模块的状态信息；

如果设备内器件发生故障，则向管理人员的终端及时发送报警信息，以便第一时间进行修复；

如果装置内模块存在故障，则向云端或管理人员的终端发出预警，同时可以通过远端对装置进行检测和修复；

如果发现整个检测***宕机，则重新启动。

作为该技术方案的进一步改进，上述装置还包括，校正模块，使用人脸识别、姿势识别技术进行智能姿势校正。

本装置可辅助使用者客观、全面地了解病症，对一些疾病的早期发现、诊断、治疗以及诊疗等有着非常重要的意义，同时也填补了全面家庭数字医疗领域的部分空缺，针对到医院就医时候诊、诊断的高成本投入等问题也有所改善。本装置载有人脸识别、姿势识别等人工智能技术，可改变现有眼底检查设备配有固定组件的状况，智能提示使用者进行姿势校正，这些都更有利于构建起更为完善的智慧医疗体系。

实施例3

本实施例提供一种检测***使用方法，该检测***包括实施例1所述的微型体检设备和实施例2所述的微型体检装置，具体方法如下：

S1、接通电源后，捕捉到使用者的眼球位置；

S2、眼底拍摄装置6进行眼底拍照；

S3、成像后，体检装置自动对拍摄到的眼底图像进行检测、分析、识别、分类；

S4、分析完毕，将最终结果发送到显示器1，以供查看；

作为一种改进的技术方案：在捕捉到使用者的眼球位置之前，启动校正模块，使用人脸识别技术校正头部姿势；在捕捉到使用者的眼球位置之后，使用姿势识别技术校正身体姿势。目前的眼底检查设备在使用时，大多配有固定组件，用以固定使用者的头部、下颚等，且有专人在旁指导使用，而本装置则载有人脸识别、姿势识别等技术，无需上述固定组件就可以进行智能姿势校正，减少人力成本的同时也给使用者带来更为舒适的操作体验。

眼底特征信息辨识后，给出不同特征的一组准确数据，并与该特征的参考值进行比对，最终提供详细数值根据情况发出预警。本装置内部带有存储机制，可以根据使用者自身需要，选择是否保存其基本信息。如果使用者选择保存，则引擎会按照使用者信息构建信息树，将信息保存在装置内部后，会在云端备份，便于使用者对自己身体健康情况的持续跟踪，同时也会将专家建议实时推送到使用者的信息终端。

本装置为实现对不同人群的帮助，配有人性化的使用提示，包括文字提示、语音提示、图像提示等，还可以指定专业的从医人员现场服务，指导用户通过提示，轻松完成体检。

实施例4

作为对实施例2或3的补充，对眼底图像进行检测、分析、识别、分类的方法具体为；

①针对RGB格式的24位真彩色视网膜图片的G通道图像进行预处理分离；采用自适应直方图均衡优化图像中存在的照明不均、灰度分布过于集中和对比度低的问题；

②使用Morlet小波公式对图像分割、进行血管骨架的提取；

③采用多尺度高斯匹配滤波优化图像中微小血管部分；

④基于滞后阀值方法的二值化对高斯匹配滤波后的图像进行二值化处理，从而排除大部分非血管像素；

⑤把G通道图片进行Gabor小波变换处理，由于其核心是高斯函数，通过调整高斯函数的参数来逼近血管横截面的灰度强度分布；

⑥采用二类SVM分类模型对像素进行血管和非血管归类；

⑦采用Gabor小波分类后的血管坐标信息，与Morlet小波提取的血管坐标进行区域比对；

⑧结合图像类型的特征，人工对血管、拱桥、视盘、视杯、黄斑、黑斑、白斑等进行特征标记；

⑨针对标记的特征采用深度神经网络进行学习训练，并对神经网络提取的特征进行SVM分类；

⑩基于训练的特征模型，匹配传入的眼底图片；

按已训练的标记特征，对眼底图片进行自动筛选和分类；

在小波算法对血管、视盘分离的基础上，通过深度神经网络技术对动静脉血管及血管的交叉、拱桥、黄斑、黑斑、白斑等眼部特征进行标记学习训练，结合高血压、动脉硬化、血管阻塞、糖尿病、老年黄斑和葡萄膜渗漏等疾病图像特征进行比对测试，从而能够快速筛选有对应明确病变特征的眼底图片。

(1)所述Morlet小波变换方法,具体为

其中*表示共轭；Cω表示归一化常量；ω表示要分析的小波；b为位移矢量；θ为旋转角度；a为尺度因子，r为滤波器；小波变换系数Tω(b,θ,a)反映了图像灰度分布曲线与小波序列函数的相似程度，当图像的局部频率与相应尺度的小波函数振荡频率相近时，Tω(b,θ,a)的模值相应较大，在沿尺度轴方向上，小波变换系数模最大值的位置连线定义为小波变换的“脊”，将其最大值做为当前点的特征函数值输出，这样就得到了视网膜血管的特征函数。

(2)所述基于Gabor小波和SVM的眼底血管优化提取及反向传播网络校正；

Gabor小波变换公式为：

其中，是高斯函数，称为窗函数，其中a>b>0，g_a(t-b)是一个时间局部化的“窗函数”，e为自然指数，其中参数b用于平行移动窗口，以便覆盖整个时域。

(3)基于眼底图片在视网膜的展现特征来进行学习训练和分类识别的深度神经网络技术；

其网神经络微调时反向更新权重的公式为：

其中，w为权重，L(w)为网络一次微调后的loser，N为一次微调输入数据的大小，l_w(xⁱ)为标签值与预测值之间的距离差值，λr(w)为权重常量。梯度的求解方式是将L(w)展开为关于权重W的函数后对W进行求导，通过梯度和上一次更新权重V的线性组合更新权重。

小波变换是空间和频率的局部变换，因而能有效地从信号中提取信息，并通过伸缩和平移等运算功能对函数和信号进行多尺度的细化分析，相比较其他特征提取算法来说，该方法的时效性以及准确性都非常优秀，其对眼底血管、视盘等基础特征的提取非常有效。

神经网络算法是分类效果最好的一类模式匹配算法，其通过对少量标识数据进行特征提取、对不同的网络层次进行微调训练，以及对网络特征的聚合来处理大数据集的分类和回归问题，该网络可以选择生物工程网络、人工神经网络等，更真实有效的模拟临床实践环境，通过对眼底图片特征的筛选、分类，从而实现对临床医疗的辅助分析。

本申请的优点主要集中在以下三个方面：

一、人性化、可视化的交互终端

眼底拍摄装置6、显示设备，使用者可以通过友好便捷的操作，快速完成眼底照片的拍摄及健康检查结果的显示。

本设备载有图像预处理功能，可在运行中提高待检测图片的辨识度；提示使用者实时校正拍摄姿势，同时本装置的眼底相机设计为可移动伸缩模式，即根据使用者不同的需求以及身高情况移动眼底相机，以达到最优的拍摄体验，可实现在无人指导的情况下，迅速采集低光照、高质量、高辨识度的样本。

为适应不同人群的需要，本设备提供多种信息服务和多种网络输出形式，既可以通过显示屏查看详细的检测结果，也可以打印所有数据信息，还可以使用蓝牙、无线网等形式将信息推送到使用者的手机终端设备上，一键式操作即可随时了解自己的健康信息。

二、少量信息的多种图像特征的辨识

目前的医疗设备基本都针对人体的某一项或某一个部位进行检查，这样对于患者来说，检查过程较为繁琐，且等候时间较长；而作为家庭医疗，便携式的设备也都是有针对性的，不能全面检查常见疾病。

本装置根据临床医学的理论和实践，以图像处理、人工智能为核心技术，通过检测、识别、数据分析、筛选、分类等方法，仅提取眼底血管、视盘、斑区等几个重要区域特征数据，可对眼底图像的特征数据进行分析，辅助使用者客观、全面地了解是否发生病变，对一些疾病的早期发现、诊断、治疗以及诊疗等有着非常重要的意义。

三、云端的健康服务跟踪

本设备内置了多种网络模式，在使用者同意跟踪个人健康信息的情况下，可为用户建立个人健康信息档案，并通过云端辅助处理，进一步为使用者提供更为详尽的信息，比如就诊建议、专家推荐等。还可以通过本装置的“记忆”以及定时检查提醒功能，提示使用者定期关注个人健康状况，使用户能够近距离、低成本的获得连续的个人健康状况监测报告，为用户建立一个“移动的病历本”。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微型体检设备，其特征在于，包括：显示器、控制面板、眼底拍摄装置、主机、打印机和壳体；所述显示器、控制面板下方设置有眼底拍摄装置，该眼底拍摄装置下方安装有主机、打印机；所述主机分别与显示器、控制面板、眼底拍摄装置、打印机相连，所述控制面板还与打印机相连，所述眼底拍摄装置还与显示器相连；所述显示器、控制面板、眼底拍摄装置、主机、打印机置于壳体内部。

2.根据权利要求1所述一种微型体检设备，其特征在于，上述设备还包括投币机，置于打印机上方，分别与控制面板、主机相连。

3.根据权利要求1所述一种微型体检设备，其特征在于，所述主机上配置有蓝牙模块和无线网络传输模块。

4.一种微型体检装置，其特征在于，包括：

图像预处理模块，通过降噪、滤波、增强等预处理方法，对拍摄的眼底图片进一步处理；

眼底特征检测模块，根据处理后的图片，对眼底图片中的血管、视盘、斑区等区域特征进行提取；

眼底特征识别模块，对提取到的特征或特征区域，进行异常信息识别，得到眼底图像数据信息；

数据转换模块，根据提取的眼底图像数据信息，转换成医学结果数据；

数据分类模块，将转换后的医学结果数据，进行分类。

5.根据权利要求4所述一种微型体检装置，其特征在于，上述装置还包括：数据信息存储模块，存储有眼底照片、眼底图像数据信息、医学结果数据、分类结果，进而建立个人健康信息档案。

6.根据权利要求5所述一种微型体检装置，其特征在于，数据信息存储模块将信息保存在装置内部后，同时在云端进行备份，并将专家建议实时推送到使用者的信息终端。

7.根据权利要求4所述一种微型体检装置，其特征在于，上述装置还包括：故障监测管理模块，实时检测设备内器件、装置内模块的状态信息；

如果设备内器件发生故障，则向管理人员的终端及时发送报警信息；

如果装置内模块存在故障，则向云端或管理人员的终端发出预警，同时远程对装置进行检测和修复；

如果发现整个检测***宕机，则重新启动。

8.根据权利要求4-7任一项所述一种微型体检装置，其特征在于，上述装置还包括，校正模块，使用人脸识别、姿势识别技术进行智能姿势校正。

9.一种检测***使用方法，该检测***包括上述微型体检设备和上述微型体检装置，其特征在于：

S1、接通电源后，捕捉到使用者的眼球位置；

S2、眼底拍摄装置进行眼底拍照；

S3、成像后，体检装置自动对拍摄到的眼底图像进行检测、分析；

S4、分析完毕，将最终结果发送到显示器，以供查看。

10.根据权利要求9所述一种检测***使用方法，其特征在于：在捕捉到使用者的眼球位置之前，启动校正模块，使用人脸识别技术校正头部姿势；在捕捉到使用者的眼球位置之后，使用姿势识别技术校正身体姿势。