电子医生——基于视频的健康监护系统
文/罗佺佺 董全睿 张蒙
摘要:如何通过简便的设备快捷的
帮助医生或病人检测出健康存在
的隐患,为下一步的治疗做好基
础显得尤为重要。本文通过对当
前国内外研究的收集与整理,就
基于视频的健康监护系统进行简
要的阐述,从工作原理到主要功
能进行全方位的介绍,对未来“电
子医生”具有一定的借鉴意义。
【关键词】电子医生 监护系统 健康 视频
随着物质生活的改善,近年来人们对于
健康的重视程度日益提升,健康与养生不再是
富人的“专利”,平常百姓健康意识亦在不断
加强。随着健康问题被关注,催生了健康监测
设备的快速发展,越来越多的便携式、便捷式
的健康监测设备走进了千家万户。文章通过对
当前国内外研究的收集与整理,深入分析了视
频的健康监护系统,从工作原理到主要功能进
行了细致的介绍。
1 系统设计
1.1 设计目的
21 世纪,社会生活节奏不断提升,越来
越多的职场人士乃至家庭主妇们处于亚健康状
态的,在生活与工作双重压力之下健康隐患时
常伴随。因工作和医院人满为患等因素的存在,
难有及时就医的条件,因而便捷式的健康监护
设备成了时代的新宠,成为了人们保护健康的
“利器”。便携式健康监护设备一方面在于帮
助普通非医护人员及时掌握自身健康状况,另
一方面在于帮助医护人员快速检测出病人的疾
病隐患,为后期的治疗节省时间,尤其是大城
市公立医院当中,每位医生的日接诊量都近乎
于“超载”之中,而便捷式的健康设备就可以
为其节省宝贵时间,可谓一举多得。
1.2 工作原理
系统通过视频等录像设备采集图像,获
取基本信息,再对图像进行灰度图像预处理或
数字化处理去除杂志,获取更加精确的信息,
再通过系统内部程序进行相关数据的计算进而
得出疾病的诊断或健康信息的呈现。如对于脸
部信息的收集与处理中,根据扫描人脸对光线
吸收的情况,计算出心率;通过颜色特征提取
和分类的算法对脸部颜色进行比较与选取,面
部不同特征进行比较和组合,最后得出最优空
间下的最优特征和算法的组合,建立利用计算
机自动分析面部特征给出初诊结果的现代化中
医诊断系统,实现肝病初步诊断的功能。
2 功能描述
该系统具备快速操作和便携性,在使用
上具备三大功能,主要如下:
2.1 体质测量
人体制状况是人体健康的重要基础,通
过对体制基本数据的检测即可以在一定程度上
反映出是否存在健康隐患。第一,通过视频等
设备拍摄全面的、精确的、清晰的人体图像,
尽量使用像素较高的数码相机或单反相机,存
储为通用的JPEG 格式图像;第二,将获取的
图片进行灰度化处理,去掉多余的噪声,同时
提升图像的清晰度,得到更加精确度的,对比
度更强的图片;第三,进一步对获取的图片进
行处理,当前图片仅仅得到是表层信息还需要
进一步细化处理以挖掘出更加具体的信息。通
过轮廓跟踪算法(在操作中要注意边缘检测,
这是获取轮廓信息的关键步骤之一),检测出
具体的信息并利用测量的身高和已知的体重来
计算BMI 指数,从而判断人体健康状况,根
据获得的信息医生或病人自身即可以选择下一
步的计划了。
2.2 简单疾病检测
中医提倡“望、闻、问、切”,其中“望”
即查看病人面部等状况获取疾病信息,这是中
医发展史上的一大突破。而人脸部不同区位的
颜色表征在一定程度发映出了人体不同器官的
健康状况如图1 所示,此系统根据这一原理通
过对病人脸部信息采集,分析其颜色症状以进
行简单疾病的诊断。
通过视频工具采集脸部图像,首先,对
图像进而预处理去除噪声,获取信息较为完整
的二值图片;其次,根据中医原理对脸部进行
分割,对各个区域代表不同器官的位置进行精
确定位,主要为心、肝、肾、脾、肺等;再
次,根据获取的信息进行数据的就算,得出心
率数据进而得知心脏健康状况;对脸部颜色数
据进行提取和分类处理,与面部不同特征进行
对比,最后得出最优空间下的最优特征和算法
的组合,建立利用计算机自动分析面部特征给
出初诊结果的现代化中医诊断系统,实现基本
病症初步诊断的功能。尤其要注意肝病症状的
判断,近来年肝病患者人数处于上升趋势,其
脸部基本特征表现为皮肤与眼睛发黄,因此就
可以通过该系统收集的数据进行对比,进而加
以判断以及时进行治疗。
2.3 心率测量
人体心脏时刻处于跳动状态,每分钟跳
动的次数也即为心率。由于血液经过阳光照射
吸收一定的光线,在心脏跳动中血液经过血管
流动的量会发生变化,血液吸收的阳光的量同
样发生着改变。当吸收量增加时,表面皮肤反
射的光线就相对减少,此时通过提取人体血液
周期性变化的曲线即可以获知人体心率信息,
而通过心率信息可以初步的判断健康状况。
在心率信息的获取与处理上,首先要录取
一段时间视频,再将视频的每一帧导出成图片,
然后对图片进行数字化处理获取每一张图片的
灰度值并取得其平均值;其次,将获取的平局
值按照视频的先后排名成线,得到一条连续的
曲线,进而就得到了心率线。此外,为提升数
据的精确性,减少误差,在处理中要对数据进
行再加工以消除干扰和减轻CPU的计算负担,
并对基线进行漂移处理,具体方法有差值拟合
法、小波变换法、平均滤波法等。
3 结束语
此系统具备的便捷式的特点不仅利于医
生快速查询到病人所患的疾病,同时非医护人
员亦可以通过简单的操作查询自身健康存在的
隐患,进而及时到医院进行就诊。在开发设计
中更融入了新的理念,对于未来此类设备的发
展起到了促进作用,当然因技术条件的限制,
此系统在功能设计上还有待提升和改进的空
间,需要后续不断的研究和开发,以进一步推
动人们健康意识的提升,为人类健康工程贡献
更大的力量。
参考文献
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控系统的分析[J]. 信息技术与信息
化,2013(01).
作者单位
吉林大学仪器科学与电气工程学院 吉林省长
春市 130000
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