伤口面积测量系统辅助测距装置

摘要

一种伤口面积测量系统辅助测距装置，是伤口面积测量系统的辅助装置，伤口面积测量系统由伤口面积测量软件及带有摄像头的电子设备组成。该装置包括外壳、处理模块、测距模块、通信模块、自锁开关、电源、充电模块、开关、升压模块。外壳包括底板、侧面板、正面板、固定夹，底板、侧面板、正面板由固体胶固定连接，共同组成长方体结构固定。固定夹通过固体胶固定在底板上，固定夹包括可伸缩夹和转轴，可伸缩夹可根据需要夹持的电子设备尺寸调节宽度，转轴可360°旋转以调整最佳拍摄角度。固定夹的功能是减小测量拍摄点与实际拍摄点的距离。伤口面积测量系统辅助测距装置准确测量拍摄距离，并通过蓝牙传输到伤口面积测量系统中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种伤口面积测量系统辅助测距装置，属于医学图像 处理技术领域。

背景技术

全世界约有1％的人口被持续性的创面问题所困扰，约5％的医疗 费用花费在创面修复上；创面尤其是慢性、难愈性创面发病率呈逐年 增高趋势。临床上，皮肤损伤面积的测量结果可作为一项观察指标来 评估皮肤损伤的严重程度以及相关治疗的恢复情况。对伤口区域进行 准确采样并进行图像处理可完成对皮肤损伤面积的计算，拍摄距离的 远近是影响图像处理结果准确度的重要参数，因此对拍摄距离的准确 测量十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提出一种伤口面积测量系统辅助测距装置，是 伤口面积测量系统的辅助装置，伤口面积测量系统辅助测距装置可完 成对拍摄点至伤口图像区域的拍摄距离的准确测量，并将拍摄距离数 据用于之后的图像处理中，也可用于其他医学图像处理问题中拍摄距 离的测量。

伤口面积测量系统由伤口面积测量软件及带有摄像头的电子设 备组成。伤口面积测量系统通过摄像头采集的伤口图像和由伤口面积 测量系统辅助测距装置读取的拍摄距离进行伤口实际面积的计算，进 而评估伤势的严重程度，例如用于对糖尿病坏疽的治疗及图像记录。 带有摄像头的电子设备采集伤口图像，伤口面积测量软件完成图像处 理及对伤口图像的分析和计算，图像处理步骤包括裁剪图像、图像二 值化、转换灰度图、剔除无效区域、提取有效区域五个步骤。为了解 决由拍摄距离远近而引起的实际面积计算误差，伤口面积测量系统辅 助测距装置测量自拍摄点至伤口图像的距离，将拍摄距离数据通过通 信模块的蓝牙传输技术传输到伤口面积测量软件中，伤口面积测量软 件将拍摄距离数据用于图像处理步骤中完成对伤口面积的计算。最后 用红色高亮标注伤口区域，将高亮标注的伤口区域、伤口面积数据及 伤口图像所占像素数显示在电子设备屏幕上。

另外，在完成对拍摄点至伤口图像区域距离的测量过程中需避免 直接接触人体等对患者造成不适感的操作，因此采用Arduino  URM37V3.2带温度补偿串口的测距模块完成无创、间接测距，并通 过HC-05无线蓝牙主从一体串口通讯模块的蓝牙传输技术完成对拍 摄距离的传输，避免了使用者手动在伤口面积测量软件输入拍摄距离 的繁琐，节省了人力并且提高了伤口面积测量系统的使用效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种伤口面积测量系 统辅助测距装置，其特征在于：该装置包括外壳、处理模块、测距模 块、通信模块、自锁开关、电源、充电模块、开关、升压模块；利用 测距模块测量伤口面积测量系统与伤口之间的距离，利用通信模块将 该距离数据传输到伤口面积测量系统中，利用充电模块不仅能实现对 伤口面积测量系统辅助测距装置的充电还能为其他电子设备充电。

所述的外壳包括底板、侧面板、正面板、固定夹，固定夹包括可 伸缩夹、转轴，底板、侧面板、正面板通过固体胶固定连接，底板与 4块侧面板夹角为90°，正面板与4块侧面板夹角为90°，正面板与底 板平行，共同组成长方体结构固定，固定夹通过固体胶固定在底板上。

所述的伤口面积测量系统辅助测距装置，其特征还在于，该装置 的尺寸是长6cm，宽5cm,厚1cm,便于通过固定夹夹持在带有摄像头 的电子设备背部。

所述的伤口面积测量系统辅助测距装置，其特征还在于，所述的 外壳的底板及侧面板用于固定处理模块、测距模块、通信模块、自锁 开关、电源、充电模块、开关、升压模块。

所述的伤口面积测量系统辅助测距装置，其特征还在于，所述的 测距模块的探头部分、自锁开关的按动部分、充电模块的USB充电 口部分置于正面板的外侧。

所述的可伸缩夹可根据需要夹持的带有摄像头的电子设备的尺 寸调节可伸缩夹的宽度，转轴可360°旋转以调整最佳拍摄角度；固定 夹的功能是减小测量的拍摄点即测距模块探头位置与实际拍摄点即 电子设备摄像头位置的距离，由伤口面积测量系统的测距装置厚度引 起的测量误差可在伤口面积测量软件中减去以提高测量精度。

所述的通信模块可通过无线蓝牙传输技术建立伤口面积测量系 统辅助测距装置与伤口面积测量系统的连接。

所述的充电模块设置有充电口；将带有micro USB接口的充电线 插入伤口面积测量系统辅助测距装置充电口部分可实现对伤口面积 测量系统辅助测距装置的充电。

所述的开关由控制低电平的开关和控制高电平的开关组成，控制 处理模块与通信模块的连接状态。

所述的测距模块可通过内置温度传感器对外界温度进行测量，并 在计算拍摄距离时实现温度补偿，减小由温度对超声波传播速度影响 导致的拍摄距离测量的误差。

所述的处理模块可以是Arduino Nano ATMEGA328V3.0。

所述的测距模块可以是Arduino URM37V3.2带温度补偿串口测 距模块。

所述的通信模块可以是HC-05无线蓝牙主从一体串口通讯模 块。

所述的电源可以是聚合物锂电池。

所述的充电模块可以是锂电池专用充电模块。

所述的升压模块是5V升压模块(DC-DC)。

所述的自锁开关设置有按键，按动自锁开关后伤口面积测量系统 处于测量拍摄距离状态，再次按动自锁开关后，自锁开关按键部分弹 起，伤口面积测量系统辅助测距装置处于关闭状态，不能进行测量拍 摄距离功能。

所述的处理模块、通信模块、充电模块、升压模块分别具有提示 灯，所述的测量拍摄距离功能为按动自锁开关后，处理模块、通信模 块、充电模块、升压模块的提示灯亮，测距模块测量拍摄距离，通过 处理模块的计算、处理、连接功能将拍摄距离的数据传输给通信模块， 通信模块将拍摄距离通过蓝牙传输技术传输到伤口面积测量软件。

所述的充电功能为自锁开关控制由电源、充电模块、开关、升压 模块组成的充电电路的工作状态；按动所述自锁开关后伤口面积测量 系统辅助测距装置处于充电状态，自锁开关弹起后，不能进行充电功 能。

所述的处理模块为Arduino Nano ATMEGA328V3.0，所述的测 距模块为Arduino URM37V3.2带温度补偿串口测距模块，所述的通 信模块为HC-05无线蓝牙主从一体串口通讯模块，所述的伤口面积 测量系统辅助测距装置连接关系为：测距模块的+5V管脚一端连接在 处理模块的5V管脚处，另一端连接在通信模块的VCC管脚处；测 距模块的GND管脚连接处理模块的GND管脚、通信模块的GND管 脚，另该管脚连接一个5KΩ电阻后再连接通信模块的IN管脚；测距 模块的PWM管脚连接处理模块的D8管脚；测距模块的COMP/TRIG 管脚连接处理模块的D9管脚；通信模块的TXD管脚连接控制高电 平的开关，再连接处理模块的RX0管脚；通信模块的RXD管脚连接 控制低电平的开关，再连接处理模块的TX1管脚；自锁开关的三个 端点分别为A₀、A₁、A₂，其中A₀为动端，A₁、A₂为不动端；电源的 正极连接自锁开关的动端A₀，不动端A₁连接升压模块的正极，升压 模块的负极连接充电模块的BAT-端，充电模块的BAT+端连接自锁 开关的不动端A₂，充电模块的BAT-端连接电源的负极构成充电电路。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

1、通过实际测试，本发明中的伤口面积测量系统辅助测距装置 可以完成对拍摄距离的准确测量，并可通过蓝牙传输技术将拍摄距离 数据传输到伤口面积测量软件进一步用于伤口图像处理及伤口面积 计算中，也可用于其他医学图像处理研究中对拍摄距离的测量。

2、相比于其他超声波测距装置或测距仪，本发明中的测距模块 采用带温度补偿串口的测距模块，可对因温度变化引起的超声波传播 速度的变化进行补偿，大大减小了测量误差。

3、本发明中采用的通信模块可通过蓝牙传输技术可靠、快速、 稳定地进行数据传输，避免了将测量数据手动输入伤口面积测量软件 的繁琐，且在配对时选择一次通信模块后无需再次选择。

4、本发明中自带充电电路，充电模块和测距模块等工作模块一 体，减少了充电的步骤，增加了装置使用效率。自带充电电路不仅能 实现对伤口面积测量系统辅助测距装置的充电还能为其他电子设备 充电。

5、本发明中固定夹通过可调节宽度的伸缩夹将伤口面积测量系 统辅助测距装置固定在安装有伤口面积测量软件的带有摄像头的电 子设备后方，使测量的拍摄点即超声波测距模块探头位置与实际拍摄 点即电子设备摄像头位置近似在同一平面，减小了拍摄距离的测量误 差。

6、本发明集成度高、装置体积小巧、外形美观、材料的成本较 低、便携性好、节能环保。

附图说明

图1为伤口面积测量系统辅助测距装置的内部结构图；

图2.1为伤口面积测量系统辅助测距装置的外壳侧视图；

图2.2为伤口面积测量系统辅助测距装置的外壳后视图；

图3为伤口面积测量软件与HC-05无线蓝牙主从一体串口通讯 模块建立连接的界面图；

图4为伤口面积测量软件查找附近区域蓝牙设备的界面图；

图5为伤口面积测量软件接收拍摄距离的界面图；

图6为伤口面积测量软件保存拍摄距离的界面图。

图7为伤口面积测量系统及辅助测距装置的使用流程图。

图中：1、外壳，2、处理模块，3、测距模块，4、通信模块，5、 自锁开关，6、电源，7、充电模块，8、开关，9、升压模块，11、底 板，12、侧面板13、正面板，14、固定夹，141、可伸缩夹，142、 转轴，31、测距传感器探头，51、自锁开关按键，71、充电口，81、 控制低电平的开关，82、控制高电平的开关。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例

如图1-7所示，一种伤口面积测量系统辅助测距装置，所述的处 理模块可以是Arduino Nano ATMEGA328V3.0，测距模块可以是 Arduino URM37V3.2带温度补偿串口的测距模块，通信模块可以是 HC-05无线蓝牙主从一体串口通讯模块，电源可以是3.7V.800mA聚 合物锂电源，充电模块可以是1A锂电源专用充电模块，升压模块是 5V升压模块(DC-DC)。

其中所述的处理模块Arduino Nano ATMEGA328V3.0可由其他 型号处理模块代替，由于对制作体积的考虑选择用体积小巧、计算效 率高的Arduino Nano ATMEGA328V3.0处理模块。所述的带温度补 偿串口的测距模块Arduino URM37V3.2可用其他型号的测距模块 (如：HC-SR04)完成对拍摄距离的测量，由于温度会影响超声波的 传播速度，带来拍摄距离的测量误差，因此，内置温度传感器的测距 模块的测量误差更小，能够达到1％。所述的通信模块可由其他型号 的通信模块代替，HC-05无线蓝牙主从一体串口通讯模块具有主从一 体的结构，因此可直接发送接收数据，效率更高。

测距功能：按动所述自锁开关5后伤口面积测量系统辅助测距装 置处于工作状态，处理模块2、通信模块4、充电模块7、升压模块 9的提示灯亮，Arduino URM37V3.2带温度补偿串口的测距模块通过 发射及接收超声波测量拍摄距离，通过Arduino Nano ATMEGA328 V3.0的计算、处理、连接功能将拍摄距离的数据传输给HC-05无线 蓝牙主从一体串口通讯模块，HC-05无线蓝牙主从一体串口通讯模 块将拍摄距离通过蓝牙传输技术传输到伤口面积测量软件。

充电功能：自锁开关控制由3.7V.800mA聚合物锂电源、1A锂电 源专用充电模块、5V升压模块(DC-DC)组成的充电电路的工作状 态。按动所述自锁开关5后伤口面积测量系统辅助测距装置处于充电 状态，将带有micro USB接口的充电线插入伤口面积测量系统辅助测 距装置充电口部分即可完成对伤口面积测量系统辅助测距装置的充 电，充电时间为2小时，充满电后伤口面积测量系统辅助测距装置的 工作时间为10小时。另外，伤口面积测量系统辅助测距装置也能为 其他电子设备充电，打开自锁开关，将充电线的USB接口插入到伤 口面积测量系统辅助测距装置的充电口，micro USB接口插入到电子 设备的充电口可完成对其他电子设备的充电，比如：手机、平板电脑、 音乐播放器、视频播放器等。

数据传输功能：伤口面积测量系统辅助测距装置中的HC-05无 线蓝牙主从一体串口通讯模块通过蓝牙传输技术将测量得到的拍摄 距离数据传输到伤口面积测量系统，伤口面积测量系统中的带有摄像 头的电子设备开启蓝牙功能，自动搜索周围的蓝牙设备，选择HC (HC-05无线蓝牙主从一体串口通讯模块的蓝牙名称简记为HC)后 伤口面积测量软件接收拍摄距离数据，软件调用系统相机或其他具有 拍摄功能的软件拍摄伤口图像，将拍摄距离数据和伤口图像用于后续 的图像处理步骤中，最后带有摄像头的电子设备显示伤口面积测量软 件高亮标注的伤口区域，计算得到的伤口面积以及伤口图像所占的像 素数。

再次按动所述自锁开关5后，自锁开关按键51弹起，伤口面积 测量系统辅助测距装置处于关闭状态，不能完成测量拍摄距离、充电、 数据传输的功能。

伤口面积测量系统辅助测距装置测量拍摄距离后通过蓝牙传输 技术将拍摄距离传输到伤口面积测量软件，如图3-图6所示为伤口面 积测量软件与HC-05无线蓝牙主从一体串口通讯模块4建立连接并 将保存的拍摄距离数据用于之后图像处理步骤的界面图。

具体操作步骤如下，

第一步，按动自锁开关，打开装置；

第二步，如图3所示，开启伤口面积测量软件，此时“确定”按钮 是不能点击的，点击“从蓝牙读取距离”按钮，伤口面积测量软件会自 动开启电子设备蓝牙功能；

第三步，如图4所示，点击“查找设备”按钮搜索附近蓝牙设备， 点击“取消”则返回上一步操作界面；

第四步，如图5所示，选择HC设备并点击“连接”，点击“清空” 选项则清空读取的拍摄距离数据，重新读取新的数据，点击“保存”进 入如图6所示界面；

第五步，如图6所示，点击“确定”按钮将读取的测量距离进行保 存，实现测量的拍摄距离数据从HC-05无线蓝牙主从一体串口通讯 模块到伤口面积测量系统的快速、准确传输。