和交流信號檢測子電路，用于檢測模擬紅外光電壓中的直流成分和交流成分，以作為第一直流電壓和第一交流電壓輸出，還用于檢測模擬紅光電壓中的直流成分和交流成分，以作為第二直流電壓和第二交流電壓輸出；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，與所述信號檢測電路連接，用于對第一直流電壓、第一交流電壓、第二直流電壓和第二交流電壓分別進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以獲得第一數(shù)字化直流電壓、第一數(shù)字化交流電壓、第二數(shù)字化直流電壓和第二數(shù)字化交流電壓；數(shù)字信號處理器，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、所述靜態(tài)存儲設(shè)備和所述面部膚色檢測設(shè)備分別連接，將第二數(shù)字化交流電壓與第二數(shù)字化直流電壓的比值除以第一數(shù)字化交流電壓與第一數(shù)字化直流電壓的比值以獲得吸收光比值因子，并基于吸收光比值因子計(jì)算血氧飽和度，其中，血氧飽和度與吸收光比值因子成線性關(guān)系；所述數(shù)字信號處理器還與所述第二雙路運(yùn)算放大器的輸出端連接以獲得所述脈搏電壓，并當(dāng)所述脈搏電壓在預(yù)設(shè)脈搏范圍之外時，發(fā)出脈搏異常識別信號；其中，所述數(shù)字信號處理器將計(jì)算獲得的血氧飽和度與所述四種血氧飽和度區(qū)間進(jìn)行匹配，將匹配成功的血氧飽和度區(qū)間所對應(yīng)的血氧飽和度等級作為目標(biāo)血氧飽和度等級；其中，所述光電轉(zhuǎn)換器為一光電二極管；其中，在所述信號放大器和所述信號檢測電路之間還設(shè)置信號濾波電路，用于濾除模擬紅外光放大電壓和模擬紅光放大電壓中的噪聲成分；其中，當(dāng)紅外發(fā)射二極管和紅外接收二極管之間無脈搏時，脈搏電壓為2.5V，當(dāng)紅外發(fā)射二極管和紅外接收二極管之間存在跳動的脈搏時，血脈使耳部透光性變差，脈搏電壓大于2.5V ;其中，所述數(shù)字信號處理器將目標(biāo)膚色等級與預(yù)設(shè)膚色權(quán)重相乘，將目標(biāo)血氧飽和度等級與預(yù)設(shè)血氧飽和度權(quán)重相乘，將兩個乘積相加以獲得總權(quán)衡值，當(dāng)總權(quán)衡值小于等于預(yù)設(shè)權(quán)衡下限閾值時，發(fā)出血氧不足識別信號，當(dāng)總權(quán)衡值大于等于預(yù)設(shè)權(quán)衡上限閾值時，發(fā)出血氧過量識別信號。
[〇〇11] 更具體地，在所述血氧供給檢測儀中，所述檢測儀還包括:藍(lán)牙通信接口，與所述數(shù)字信號處理器連接，用于將脈搏異常識別信號、血氧不足識別信號或血氧過量識別信號發(fā)送給遠(yuǎn)端的醫(yī)療監(jiān)護(hù)云服務(wù)器。
[0012]更具體地，在所述血氧供給檢測儀中:所述發(fā)光二極管發(fā)射的紅外光的波長為940nm，所述發(fā)光二極管發(fā)射的紅光的波長為660nm。
[0013]更具體地，在所述血氧供給檢測儀中:第一雙路運(yùn)算放大器和第二雙路運(yùn)算放大器都為TI公司的雙路運(yùn)算放大器。
[0014]更具體地，在所述血氧供給檢測儀中:圖像預(yù)處理子設(shè)備、二值化處理子設(shè)備、列邊緣檢測子設(shè)備、行邊緣檢測子設(shè)備、目標(biāo)分割子設(shè)備、膚色提取子設(shè)備和膚色等級識別子設(shè)備分別采用不同的FPGA芯片來實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0015]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0016]圖1為本發(fā)明的血氧供給檢測儀的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0017]附圖標(biāo)記:1面部膚色檢測設(shè)備；2脈搏監(jiān)控設(shè)備；3血氧飽和度監(jiān)控設(shè)備；4數(shù)字信號處理器
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將參照附圖對本發(fā)明的血氧供給檢測儀的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]缺氧是機(jī)體氧供與氧耗之間出現(xiàn)的不平衡，即組織細(xì)胞代謝處于乏氧狀態(tài)。機(jī)體是否缺氧取決于各組織接受的氧運(yùn)輸量和氧儲備能否滿足有氧代謝的需要。缺氧的危害與缺氧程度、發(fā)生速度及持續(xù)時間有關(guān)。嚴(yán)重低氧血癥是麻醉死亡的常見原因，約占心臟驟?；驀?yán)重腦細(xì)胞損害死亡的1/3到2/3。
[0020]缺氧對機(jī)體有著巨大的影響。比如對CNS，肝、腎功能的影響。低氧時首先出現(xiàn)的是代償性心率加速，心搏及心排血量增加，循環(huán)系統(tǒng)以高動力狀態(tài)代償氧含量的不足。同時產(chǎn)生血流再分配，腦及冠狀血管選擇性擴(kuò)張以保障足夠的血供。但在嚴(yán)重的低氧狀況時，由于心內(nèi)膜下乳酸堆積，ATP合成降低，產(chǎn)生心肌抑制，導(dǎo)致心動過緩，期前收縮，血壓下降與心排血量降低，以及出現(xiàn)室顫等心率失常乃至停搏。
[0021]由于缺氧對人們身體的危害性，血氧飽和度檢測儀器一直是醫(yī)療儀器研發(fā)商重點(diǎn)研發(fā)的課題之一。然而，當(dāng)前的血氧飽和度檢測儀器檢測對象單一、電路結(jié)構(gòu)冗余度高以及檢測機(jī)理不夠全面，導(dǎo)致血氧飽和度檢測的效果不佳，無法滿足病人和醫(yī)方的當(dāng)前需求。
[0022]為此，本發(fā)明搭建了一種血氧供給檢測儀，優(yōu)化當(dāng)前的血氧飽和度檢測儀器的結(jié)構(gòu)，將脈搏檢測融入血氧飽和度檢測中，更關(guān)鍵的是，采用高精度的圖像識別技術(shù)對被測人員的膚色進(jìn)行識別，將膚色作為血氧飽和度檢測的因素之一，綜合考慮血氧飽和度的檢測結(jié)果，從而提高檢測結(jié)果的合理性。
[0023]圖1為本發(fā)明的血氧供給檢測儀的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)方框圖，所述檢測儀包括面部膚色檢測設(shè)備、脈搏監(jiān)控設(shè)備、血氧飽和度監(jiān)控設(shè)備和數(shù)字信號處理器，所述面部膚色檢測設(shè)備基于被測人員的面部識別確定被測人員的膚色等級，所述脈搏監(jiān)控設(shè)備對被測人員脈搏狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，所述血氧飽和度監(jiān)控設(shè)備確定被測人員的血氧飽和度等級，所述數(shù)字信號處理器基于所述膚色等級和所述血氧飽和度等級確定被測人員的血氧供給情況。
[0024]接著，繼續(xù)對本發(fā)明的血氧供給檢測儀的第二實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0025]所述檢測儀包括:靜態(tài)存儲設(shè)備，預(yù)先存儲了預(yù)設(shè)膚色權(quán)重、預(yù)設(shè)血氧飽和度權(quán)重、預(yù)設(shè)權(quán)衡下限閾值、預(yù)設(shè)權(quán)衡上限閾值、黑白閾值和像素?cái)?shù)閾值，所述黑白閾值用于對圖像執(zhí)行二值化處理，所述靜態(tài)存儲設(shè)備還預(yù)先存儲了四種膚色均值區(qū)間和四種血氧飽和度區(qū)間，所述四種膚色均值區(qū)間分別對應(yīng)四種膚色等級，所述四種血氧飽和度區(qū)間分別對應(yīng)四種血氧飽和度等級。
[0026]所述檢測儀包括:高清攝像頭，用于對被測人員面部進(jìn)行拍攝，以獲得被測人員面部圖像。
[0027]所述檢測儀包括:面部膚色檢測設(shè)備，包括圖像預(yù)處理子設(shè)備、二值化處理子設(shè)備、列邊緣檢測子設(shè)備、行邊緣檢測子設(shè)備、目標(biāo)分割子設(shè)備、膚色提取子設(shè)備和膚色等級識別子設(shè)備，所述圖像預(yù)處理子設(shè)備與所述高清攝像頭連接，以對所述被測人員面部圖像依次執(zhí)行自適應(yīng)邊緣增強(qiáng)和小波濾波處理，以獲得預(yù)處理面部圖像；所述二值化處理子設(shè)備與所述圖像預(yù)處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲設(shè)備分別連接，將所述預(yù)處理面部圖像的每一個像素的亮度與所述黑白閾值分別比較，當(dāng)像素的亮度大于所述黑白閾值時，將像素記為白色像素，當(dāng)像素的亮度小于所述黑白閾值時，將像素記為黑色像素，從而獲得二值化面部圖像；所述列邊緣檢測子設(shè)備與所述二值化處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲設(shè)備分別連接，用于對所述二值化面部圖像，計(jì)算每列黑色像素的數(shù)目，將黑色像素的數(shù)目大于等于所述像素?cái)?shù)閾值的列記為邊緣列；所述行邊緣檢測子設(shè)備與所述二值化處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲設(shè)備分別連接，用于對所述二值化面部圖像，計(jì)算每行黑色像素的數(shù)目，將黑色像素的數(shù)目大于等于所述像素?cái)?shù)閾值的行記為邊緣行；所述目標(biāo)分割子設(shè)備與所述列邊緣檢測子設(shè)備和所述行邊緣檢測子設(shè)備分別連接，將邊緣列和邊緣行交織的區(qū)域作為目標(biāo)存在區(qū)域，并從所述二值化面部圖像中分割出所述目標(biāo)存在區(qū)域以作為面部子圖像輸出，以將面部子圖像從被測人員面部圖像的背景處分開；所述膚色提取子設(shè)備與所述目標(biāo)分割子設(shè)備連接，針對面部子圖像，將其所有像素的亮度累加并除以其所有像素的數(shù)量以獲得目標(biāo)膚色均值；所述膚色等級識別子設(shè)備與所述膚色提取子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲設(shè)備分別連接，將所述目標(biāo)膚色均值與四種膚色均值