具有智能救护功能的轮椅及方法 |
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申请号 | CN201710578890.8 | 申请日 | 2017-07-17 | 公开(公告)号 | CN107212975A | 公开(公告)日 | 2017-09-29 |
申请人 | 徐彬; | 发明人 | 徐彬; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及一种具有智能救护功能的 轮椅 ,所述轮椅使用这样的救护系统,所述系统包括:激光发射设备,朝向轮椅前方的正下方 水 面发射激光;激光接收设备,从水面反射的激光,以及接收从水底反射的激光;时间确定设备,确定发射激光的时间,确定接收从水面反射的激光的时间以及确定接收从水底反射的激光的时间;速度确定设备,确定激光在空气中的传播速度以及确定激光在水下的传播速度;水位判断设备,基于发射激光的时间、接收从水面反射的激光的时间、接收从水底反射的激光的时间、激光在空气中的传播速度以及激光在水下的传播速度确定当前下方水位。本发明还涉及一种轮椅救护方法。 | ||||||
权利要求 | 1.一种具有智能救护功能的轮椅,其特征在于,所述轮椅使用这样的救护系统,所述系统包括: |
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说明书全文 | 具有智能救护功能的轮椅及方法技术领域[0001] 本发明涉及轮椅控制领域,尤其涉及一种具有智能救护功能的轮椅及方法。 背景技术[0002] 轮椅的每个车轮均有刹车,当然偏瘫者只能用一只手时,只好用单手刹车,但也可装延长杆,操纵两侧刹车。刹车有两种:⑴凹口式刹车。此刹车安全可靠,但较费力。调整后在斜坡上也能刹住,若调到1级在平地上不能刹住为失效。⑵肘节式刹车。利用杠杆原理,通过几个关节而后制动,其力学优点比凹口式刹车强,但失效较快。为加大患者的刹车力,常在刹车上加延长杆,但此杆易损伤,如不经常检查会影响安全。对于轮椅上的肢体缺失的患者,在利用手刹就十分不便。现有的触摸屏轮椅控制机制难以搭建患者和轮椅之间的沟通通信链路,从而造成患者与轮椅之间操作困难,无法灵活方便地控制轮椅。特别在患者户外出行时,遇到复杂路况(例如雨后水坑等)时,如果患者无法灵活控制轮椅,则十分容易出意外。在提高轮椅灵活控制的同时,如果可以增强轮椅的灵活性,提前判断路况并做出救护措施,则可以大大增强患者的安全性。例如,现有技术的轮椅无法探测前方水深,容易造成跨水失败,无法对前方水深进行有效检测以及无法建立与肢体残疾的患者之间的沟通模式。 发明内容[0003] 为了解决上述问题,本发明提供了一种具有智能救护功能的轮椅及方法,对前方水深探测和肢体残缺患者与轮椅之间的沟通进行了有效的探讨和实现。 [0004] 根据本发明的一方面,提供了一种具有智能救护功能的轮椅,所述轮椅使用这样的救护系统,所述系统包括: [0005] 激光发射设备,用于朝向轮椅前方的正下方水面发射激光; [0006] 激光接收设备,用于从水面反射的激光,以及接收从水底反射的激光; [0007] 时间确定设备,用于确定发射激光的时间,确定接收从水面反射的激光的时间以及确定接收从水底反射的激光的时间; [0008] 速度确定设备,用于确定激光在空气中的传播速度以及确定激光在水下的传播速度; [0009] 水位判断设备,用于基于发射激光的时间、接收从水面反射的激光的时间、接收从水底反射的激光的时间、激光在空气中的传播速度以及激光在水下的传播速度确定当前下方水位。 [0010] 更具体地,在所述具有智能救护功能的轮椅中,所述速度确定设备还包括: [0011] 气温检测仪,用于检测当前环境气温; [0012] 第一速度分析仪,用于接收所述当前环境气温,并基于所述当前环境气温确定激光在空气中的传播速度。 [0013] 更具体地,在所述具有智能救护功能的轮椅中,所述速度确定设备还包括: [0015] 第二速度分析仪,用于接收所述实时水体温度,并基于所述实时水体温度确定激光在水下的传播速度。 [0016] 更具体地,在所述具有智能救护功能的轮椅中,所述系统还包括: [0017] FLASH存储卡,用于预先存储N个基准手臂关键点图案和M个基准腿部关键点图案,所述N个基准手臂关键点图案为预先对N个手臂关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应手臂关键点的图像,所述M个基准腿部关键点图案为预先对M个基准腿部关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应腿部关键点的图像。 [0018] 更具体地,在所述具有智能救护功能的轮椅中:N个手臂关键点和M个腿部关键点自人体躯干模型处提取,所述人体躯干模型为基于人体骨骼模型和人体关节模型建立而成。 [0019] 更具体地,在所述具有智能救护功能的轮椅中,所述系统还包括: [0020] 气垫释放设备,设置在轮椅座椅下方,包括气泵、左气垫和右气垫,用于接收当前下方水位,在当前下方水位大于等于最大行走水深时,气泵自动启动以将左气垫和右气垫充气后分别释放到轮椅左后轮侧面和右后轮侧面; [0022] 尺度归一化设备,与所述图像采集设备连接,用于接收所述高清目标图像,对所述高清目标图像进行尺度归一化处理以获得归一化图像; [0023] 噪声复杂度检测设备,与所述尺度归一化设备连接,用于接收所述归一化图像,对所述归一化图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度; [0024] 图像分块设备,与所述噪声复杂度检测设备连接,用于接收所述图像噪声复杂度和所述归一化图像,并基于所述图像噪声复杂度对所述归一化图像进行分块处理以获得多个图像块,其中,所述图像噪声复杂度越高,对所述归一化图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多; [0025] 组合滤波设备,与所述图像分块设备连接,用于接收所述多个图像块,对每一个图像块执行以下处理:对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型,基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块;所述组合滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像; [0026] 肢体检测设备,分别与FLASH存储卡和组合滤波设备连接,用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准手臂关键点图案匹配的对象,如果对应基准手臂关键点图案匹配的对象搜索到,则确定存在对应手臂关键点,否则确定不存在对应手臂关键点,用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准腿部关键点图案匹配的对象,如果对应基准腿部关键点图案匹配的对象搜索到,则确定存在对应腿部关键点,否则确定不存在对应腿部关键点,还用于在N个基准手臂关键点图案和M个基准腿部关键点图案分别对应的搜索都结束后,当确定存在P个以上对应手臂关键点时,发出上肢存在信号,当确定存在小于P个对应手臂关键点时,发出上肢缺失信号,当确定存在Q个以上对应腿部关键点时,发出下肢存在信号,当确定存在小于Q个对应腿部关键点时,发出下肢缺失信号,其中,P小于N且大于0,Q小于M且大于0; [0027] 模式切换设备,用于在接收到上肢缺失信号或下肢缺失信号时,确定是否切换轮椅当前的控制模式。 [0028] 根据本发明的另一方面,还提供了一种轮椅救护方法,所述方法包括: [0029] 朝向轮椅前方的正下方水面发射激光; [0030] 接收从水面反射的激光,以及接收从水底反射的激光; [0031] 确定发射激光的时间,确定接收从水面反射的激光的时间以及确定接收从水底反射的激光的时间; [0032] 确定激光在空气中的传播速度以及确定激光在水下的传播速度; [0033] 基于发射激光的时间、接收从水面反射的激光的时间、接收从水底反射的激光的时间、激光在空气中的传播速度以及激光在水下的传播速度确定当前下方水位。 [0034] 更具体地,在所述轮椅救护方法中,确定激光在空气中的传播速度包括: [0035] 使用气温检测仪检测当前环境气温; [0036] 接收所述当前环境气温,并基于所述当前环境气温确定激光在空气中的传播速度。 [0037] 更具体地,在所述轮椅救护方法中,确定激光在水下的传播速度包括: [0038] 使用水温检测仪检测轮椅前方的正下方的实时水体温度; [0039] 接收所述实时水体温度,并基于所述实时水体温度确定激光在水下的传播速度。 [0040] 更具体地,在所述轮椅救护方法中,还包括: [0041] 使用FLASH存储卡,用于预先存储N个基准手臂关键点图案和M个基准腿部关键点图案,所述N个基准手臂关键点图案为预先对N个手臂关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应手臂关键点的图像,所述M个基准腿部关键点图案为预先对M个基准腿部关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应腿部关键点的图像。 [0042] 更具体地,在所述轮椅救护方法中:N个手臂关键点和M个腿部关键点自人体躯干模型处提取,所述人体躯干模型为基于人体骨骼模型和人体关节模型建立而成。 [0043] 更具体地,在所述轮椅救护方法中,还包括: [0044] 使用气垫释放设备,设置在轮椅座椅下方,包括气泵、左气垫和右气垫,用于接收当前下方水位,在当前下方水位大于等于最大行走水深时,气泵自动启动以将左气垫和右气垫充气后分别释放到轮椅左后轮侧面和右后轮侧面; [0045] 使用图像采集设备,用于对轮椅上的患者进行高清图像数据采集,以获取高清目标图像,所述高清目标图像的分辨率根据环境亮度自适应变化,环境亮度越低,所述高清目标图像的分辨率越高; [0046] 使用尺度归一化设备,与所述图像采集设备连接,用于接收所述高清目标图像,对所述高清目标图像进行尺度归一化处理以获得归一化图像; [0047] 使用噪声复杂度检测设备,与所述尺度归一化设备连接,用于接收所述归一化图像,对所述归一化图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度; [0048] 使用图像分块设备,与所述噪声复杂度检测设备连接,用于接收所述图像噪声复杂度和所述归一化图像,并基于所述图像噪声复杂度对所述归一化图像进行分块处理以获得多个图像块,其中,所述图像噪声复杂度越高,对所述归一化图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多; [0049] 使用组合滤波设备,与所述图像分块设备连接,用于接收所述多个图像块,对每一个图像块执行以下处理:对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型,基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块;所述组合滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像; [0050] 使用肢体检测设备,分别与FLASH存储卡和组合滤波设备连接,用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准手臂关键点图案匹配的对象,如果对应基准手臂关键点图案匹配的对象搜索到,则确定存在对应手臂关键点,否则确定不存在对应手臂关键点,用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准腿部关键点图案匹配的对象,如果对应基准腿部关键点图案匹配的对象搜索到,则确定存在对应腿部关键点,否则确定不存在对应腿部关键点,还用于在N个基准手臂关键点图案和M个基准腿部关键点图案分别对应的搜索都结束后,当确定存在P个以上对应手臂关键点时,发出上肢存在信号,当确定存在小于P个对应手臂关键点时,发出上肢缺失信号,当确定存在Q个以上对应腿部关键点时,发出下肢存在信号,当确定存在小于Q个对应腿部关键点时,发出下肢缺失信号,其中,P小于N且大于0,Q小于M且大于0; [0052] 以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述,其中: [0053] 图1为根据本发明实施方案示出的具有智能救护功能的轮椅的结构方框图。 [0054] 图2为根据本发明实施方案示出的轮椅救护方法的步骤流程图。 [0055] 附图标记:1激光发射设备;2激光接收设备;3时间确定设备;4速度确定设备;5水位判断设备;S101朝向轮椅前方的正下方水面发射激光;S102接收从水面反射的激光,以及接收从水底反射的激光;S103确定发射激光的时间,确定接收从水面反射的激光的时间以及确定接收从水底反射的激光的时间;S104确定激光在空气中的传播速度以及确定激光在水下的传播速度;S105基于发射激光的时间、接收从水面反射的激光的时间、接收从水底反射的激光的时间、激光在空气中的传播速度以及激光在水下的传播速度确定当前下方水位具体实施方式 [0056] 下面将参照附图对本发明的具有智能救护功能的轮椅及方法的实施方案进行详细说明。 [0057] 为了克服上述不足,本发明搭建了一种具有智能救护功能的轮椅及方法,能够解决上述技术问题。本发明所述的具有智能救护功能的轮椅使用救护系统。图1为根据本发明实施方案示出的救护系统的结构方框图,所述系统包括: [0058] 激光发射设备,用于朝向轮椅前方的正下方水面发射激光; [0059] 激光接收设备,用于从水面反射的激光,以及接收从水底反射的激光; [0060] 时间确定设备,用于确定发射激光的时间,确定接收从水面反射的激光的时间以及确定接收从水底反射的激光的时间; [0061] 速度确定设备,用于确定激光在空气中的传播速度以及确定激光在水下的传播速度; [0062] 水位判断设备,用于基于发射激光的时间、接收从水面反射的激光的时间、接收从水底反射的激光的时间、激光在空气中的传播速度以及激光在水下的传播速度确定当前下方水位。 [0063] 接着,继续对本发明的具有智能救护功能的轮椅的具体结构进行进一步的说明。 [0064] 所述具有智能救护功能的轮椅中,所述速度确定设备还包括: [0065] 气温检测仪,用于检测当前环境气温; [0066] 第一速度分析仪,用于接收所述当前环境气温,并基于所述当前环境气温确定激光在空气中的传播速度。 [0067] 所述具有智能救护功能的轮椅中,所述速度确定设备还包括: [0068] 水温检测仪,用于检测轮椅前方的正下方的实时水体温度; [0069] 第二速度分析仪,用于接收所述实时水体温度,并基于所述实时水体温度确定激光在水下的传播速度。 [0070] 所述具有智能救护功能的轮椅中还包括: [0071] FLASH存储卡,用于预先存储N个基准手臂关键点图案和M个基准腿部关键点图案,所述N个基准手臂关键点图案为预先对N个手臂关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应手臂关键点的图像,所述M个基准腿部关键点图案为预先对M个基准腿部关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应腿部关键点的图像。 [0072] 所述具有智能救护功能的轮椅中:N个手臂关键点和M个腿部关键点自人体躯干模型处提取,所述人体躯干模型为基于人体骨骼模型和人体关节模型建立而成。 [0073] 所述具有智能救护功能的轮椅中,还包括: [0074] 气垫释放设备,设置在轮椅座椅下方,包括气泵、左气垫和右气垫,用于接收当前下方水位,在当前下方水位大于等于最大行走水深时,气泵自动启动以将左气垫和右气垫充气后分别释放到轮椅左后轮侧面和右后轮侧面; [0075] 图像采集设备,用于对轮椅上的患者进行高清图像数据采集,以获取高清目标图像,所述高清目标图像的分辨率根据环境亮度自适应变化,环境亮度越低,所述高清目标图像的分辨率越高; [0076] 尺度归一化设备,与所述图像采集设备连接,用于接收所述高清目标图像,对所述高清目标图像进行尺度归一化处理以获得归一化图像; [0077] 噪声复杂度检测设备,与所述尺度归一化设备连接,用于接收所述归一化图像,对所述归一化图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度; [0078] 图像分块设备,与所述噪声复杂度检测设备连接,用于接收所述图像噪声复杂度和所述归一化图像,并基于所述图像噪声复杂度对所述归一化图像进行分块处理以获得多个图像块,其中,所述图像噪声复杂度越高,对所述归一化图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多; [0079] 组合滤波设备,与所述图像分块设备连接,用于接收所述多个图像块,对每一个图像块执行以下处理:对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型,基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块;所述组合滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像; [0080] 肢体检测设备,分别与FLASH存储卡和组合滤波设备连接,用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准手臂关键点图案匹配的对象,如果对应基准手臂关键点图案匹配的对象搜索到,则确定存在对应手臂关键点,否则确定不存在对应手臂关键点,用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准腿部关键点图案匹配的对象,如果对应基准腿部关键点图案匹配的对象搜索到,则确定存在对应腿部关键点,否则确定不存在对应腿部关键点,还用于在N个基准手臂关键点图案和M个基准腿部关键点图案分别对应的搜索都结束后,当确定存在P个以上对应手臂关键点时,发出上肢存在信号,当确定存在小于P个对应手臂关键点时,发出上肢缺失信号,当确定存在Q个以上对应腿部关键点时,发出下肢存在信号,当确定存在小于Q个对应腿部关键点时,发出下肢缺失信号,其中,P小于N且大于0,Q小于M且大于0; [0081] 模式切换设备,用于在接收到上肢缺失信号或下肢缺失信号时,确定是否切换轮椅当前的控制模式。 [0082] 图2为根据本发明实施方案示出的轮椅救护方法的步骤流程图,所述方法包括: [0083] 朝向轮椅前方的正下方水面发射激光; [0084] 接收从水面反射的激光,以及接收从水底反射的激光; [0085] 确定发射激光的时间,确定接收从水面反射的激光的时间以及确定接收从水底反射的激光的时间; [0086] 确定激光在空气中的传播速度以及确定激光在水下的传播速度; [0087] 基于发射激光的时间、接收从水面反射的激光的时间、接收从水底反射的激光的时间、激光在空气中的传播速度以及激光在水下的传播速度确定当前下方水位。 [0088] 接着,继续对本发明的轮椅救护方法的具体步骤进行进一步的说明。 [0089] 所述轮椅救护方法中,确定激光在空气中的传播速度包括: [0090] 使用气温检测仪检测当前环境气温; [0091] 接收所述当前环境气温,并基于所述当前环境气温确定激光在空气中的传播速度。 [0092] 所述轮椅救护方法中,确定激光在水下的传播速度包括: [0093] 使用水温检测仪检测轮椅前方的正下方的实时水体温度; [0094] 接收所述实时水体温度,并基于所述实时水体温度确定激光在水下的传播速度。 [0095] 所述轮椅救护方法中,还包括: [0096] 使用FLASH存储卡,用于预先存储N个基准手臂关键点图案和M个基准腿部关键点图案,所述N个基准手臂关键点图案为预先对N个手臂关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应手臂关键点的图像,所述M个基准腿部关键点图案为预先对M个基准腿部关键点分别进行拍摄而获得的只包括对应腿部关键点的图像。 [0097] 所述轮椅救护方法中:N个手臂关键点和M个腿部关键点自人体躯干模型处提取,所述人体躯干模型为基于人体骨骼模型和人体关节模型建立而成。 [0098] 所述轮椅救护方法中,还包括: [0099] 使用气垫释放设备,设置在轮椅座椅下方,包括气泵、左气垫和右气垫,用于接收当前下方水位,在当前下方水位大于等于最大行走水深时,气泵自动启动以将左气垫和右气垫充气后分别释放到轮椅左后轮侧面和右后轮侧面; [0100] 使用图像采集设备,用于对轮椅上的患者进行高清图像数据采集,以获取高清目标图像,所述高清目标图像的分辨率根据环境亮度自适应变化,环境亮度越低,所述高清目标图像的分辨率越高; [0101] 使用尺度归一化设备,与所述图像采集设备连接,用于接收所述高清目标图像,对所述高清目标图像进行尺度归一化处理以获得归一化图像; [0102] 使用噪声复杂度检测设备,与所述尺度归一化设备连接,用于接收所述归一化图像,对所述归一化图像进行噪声复杂度检测以确定并输出图像噪声复杂度; [0103] 使用图像分块设备,与所述噪声复杂度检测设备连接,用于接收所述图像噪声复杂度和所述归一化图像,并基于所述图像噪声复杂度对所述归一化图像进行分块处理以获得多个图像块,其中,所述图像噪声复杂度越高,对所述归一化图像进行分块处理所获得的图像块的数量越多; [0104] 使用组合滤波设备,与所述图像分块设备连接,用于接收所述多个图像块,对每一个图像块执行以下处理:对每一个图像块进行噪声类型分析以获得主要噪声类型,基于主要噪声类型确定对应类型滤波器对图像块进行滤波处理以获得滤波块;所述组合滤波设备还将所有滤波块进行组合以获得并输出组合滤波图像; [0105] 使用肢体检测设备,分别与FLASH存储卡和组合滤波设备连接,用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准手臂关键点图案匹配的对象,如果对应基准手臂关键点图案匹配的对象搜索到,则确定存在对应手臂关键点,否则确定不存在对应手臂关键点,用于在所述组合滤波图像中搜索与每一个基准腿部关键点图案匹配的对象,如果对应基准腿部关键点图案匹配的对象搜索到,则确定存在对应腿部关键点,否则确定不存在对应腿部关键点,还用于在N个基准手臂关键点图案和M个基准腿部关键点图案分别对应的搜索都结束后,当确定存在P个以上对应手臂关键点时,发出上肢存在信号,当确定存在小于P个对应手臂关键点时,发出上肢缺失信号,当确定存在Q个以上对应腿部关键点时,发出下肢存在信号,当确定存在小于Q个对应腿部关键点时,发出下肢缺失信号,其中,P小于N且大于0,Q小于M且大于0; [0106] 使用模式切换设备,用于在接收到上肢缺失信号或下肢缺失信号时,确定是否切换轮椅当前的控制模式。 [0108] CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器,与CCD有着共同的历史渊源。CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成,这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。 [0109] 在CMOS图像传感器芯片上还可以集成其他数字信号处理电路,如AD转换器、自动曝光量控制、非均匀补偿、白平衡处理、黑电平控制、伽玛校正等,为了进行快速计算甚至可以将具有可编程功能的DSP器件与CMOS器件集成在一起,从而组成单片数字相机及图像处理系统。 [0110] 1963年Morrison发表了可计算传感器,这是一种可以利用光导效应测定光斑位置的结构,成为CMOS图像传感器发展的开端。1995年低噪声的CMOS有源像素传感器单片数字相机获得成功。 [0111] CMOS图像传感器具有以下几个优点:1)、随机窗口读取能力。随机窗口读取操作是CMOS图像传感器在功能上优于CCD的一个方面,也称之为感兴趣区域选取。此外,CMOS图像传感器的高集成特性使其很容易实现同时开多个跟踪窗口的功能。2)、抗辐射能力。总的来说,CMOS图像传感器潜在的抗辐射性能相对于CCD性能有重要增强。3)、系统复杂程度和可靠性。采用CMOS图像传感器可以大大地简化系统硬件结构。4)、非破坏性数据读出方式。5)、优化的曝光控制。值得注意的是,由于在像元结构中集成了多个功能晶体管的原因,CMOS图像传感器也存在着若干缺点,主要是噪声和填充率两个指标。鉴于CMOS图像传感器相对优越的性能,使得CMOS图像传感器在各个领域得到了广泛的应用。 [0112] 采用本发明的具有智能救护功能的轮椅及方法,针对现有技术中轮椅前方水深难以探测以及缺乏与残疾人的沟通机制的技术问题,通过引入水深检测设备完成对轮椅前方水深的探测,关键的是,还使用设置在轮椅座椅下方的气垫释放设备,在当前下方水位大于等于最大行走水深时,气泵自动启动以将左气垫和右气垫充气后分别释放到轮椅左后轮侧面和右后轮侧面,帮助轮椅完成过深水域的涉水,同时,还引入了多个高精度图像检测设备完成对轮椅上的患者的肢体检测,并相应制定不同的轮椅控制模式,从而帮助肢体残疾患者更有效地与轮椅进行沟通。 |