[发明专利]一种基于RGBD相机的呼吸监测装置及其呼吸监测方法

说明书

本发明公开了一种基于RGBD相机的呼吸监测装置及其呼吸监测方法，呼吸监测装置包括标记物、RGBD相机、相机支架、计算机，相机支架与RGBD相机连接，RGBD相机与计算机电气连接，标记物用于固定在病人的胸腹部位，呼吸监测方法包括如下步骤：步骤1、标记物的选取；步骤2、得到RGBD图像；步骤3、RGBD图像处理；步骤4、标记物的球心空间坐标的提取；步骤5、输出病人呼吸的曲线和相位值，本发明操作简便，不会令其感觉到不适，对病人友好；在穿刺过程中，医生或者医疗机器人根据呼吸相位值让病人在进行CT扫描和穿刺的过程中在同一呼吸相位值屏住呼吸或者医生或者医疗机器人根据输出的呼吸相位实时地调整穿刺位置，从而保证穿刺位置的准确性。

技术领域

本发明涉及一种基于RGBD相机的呼吸监测装置及其呼吸监测方法。

背景技术

在进行肿瘤消融治疗的时候，医生需要根据CT扫描得到的图像，将穿刺针延术前规划好的通道插入病人体内。而在医生进行CT扫描和穿刺的时候，病人需要屏住呼吸，以免对CT扫描和穿刺造成影响。但病人并不能保证每次屏住呼吸的时候都在呼吸的同一个相位上，这就导致医生可能找不到合适的穿刺位置，或者导致穿刺位置不准确，进而给病人带来伤害。

为了解决这个问题，医生在进行CT扫描和穿刺的时候通常利用呼吸监测装置对病人的呼吸进行监测，从而保证病人在CT扫描时和进行穿刺时能在相同的呼吸相位屏息。而且目前有越来越多的医疗机器人产品应用于穿刺手术定位，其能在病人不运动情况下保证很高的定位精度，但是当病人有呼吸时，这些医疗机器人并没有跟随病人呼吸进行调整的功能。而根据病人呼吸进行穿刺位置的调整就需要引入呼吸检测装置。

目前使用的呼吸检测装置大多可分为两类：

1.基于呼吸流量的呼吸监测装置。该类呼吸监测装置一般需要病人佩戴呼吸面罩，通过检测病人呼吸时的气体流量来得到病人呼吸的相位信息。

2.基于压力的呼吸监测装置。该类呼吸监测装置一般需要病人在胸腹部佩戴绑带或气垫装置，通过检测病人呼吸时胸腹部的张力来得到呼吸的相位。

而这两种呼吸检测装置都有一个明显的缺陷，即需要病人佩戴额外的装置，从而给病人带来不适。

发明内容

本发明的目的是克服现有产品中的不足，提供一种基于RGBD相机的呼吸监测装置及其呼吸监测方法。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于RGBD相机的呼吸监测装置，包括标记物、RGBD相机、相机支架、含有处理器的运算模块，所述相机支架与RGBD相机连接，所述RGBD相机与含有处理器的运算模块电气连接，所述RGBD相机用于对拍摄标记物的图像信息，所述标记物用于固定在病人的胸腹部位。

作为优选，所述RGBD相机由RGB相机和深度相机组成。

一种基于RGBD相机的呼吸监测方法，包括如下步骤：

步骤1、标记物的选取：所述标记物为轻质量小球；

步骤2、RGBD相机以俯视的角度对准病标记物进行拍照得到RGBD图像；

步骤3、RGBD图像处理：含有处理器的运算模块对RGBD图像进行处理得到标记物表面的一系列准确点云数据，所述点云数据表示为x_i，y_i，z_i，所述i＝1,2,3...n；

步骤4、标记物的球心空间坐标的提取：采用最小二乘的方法，建立目标函数为所述a,b,c为标记物的球心空间坐标，R为标记物的半径，将点云数据x_i，y_i，z_i和i＝1,2,3...n代入目标函数从而求解出目标函数J最小值对应的a、b、c，所述(a，b，c)即为标记物的球心空间坐标；