[發明專利]一種紅外熱像檢查用降噪背景裝置

在審

• 申請號: 201410680647.3
• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN104374479A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 蔡佩斯;鄧秀芳;鐘南山;鄧方閣
• 申請（專利權）人: 廣州呼研所紅外科技有限公司;北京愛爾慈紅外醫學科技有限公司
• 主分類號: G01J5/06
• 分類號: G01J5/06
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 曹愛紅

技術領域

本發明屬于醫療器械技術領域，特別涉及一種紅外熱像檢查用降噪背景裝置。

背景技術

在使用遠紅外攝像儀(無論采用的是制冷或非制冷紅外探測器)進行熱像采集時通常存在下列問題：

(1)如果環境和背景溫度與被采集目標自身的溫度接近時(大概在＜5℃)，也即紅外攝像儀視場內景物的高低溫差較小時，則所攝熱圖的溫差與整個采集系統中熱噪聲的比值(信噪比)相對降低，這會大大影響熱成像的質量。好的熱像質量對于熱圖的分析解讀是十分重要的。所以通常的使用者都會用空調來降低環境溫度,但是低溫環境在臨床應用當中可能會造成一部分體弱有病的人群不適應。

(2)如果使用遠紅外攝像儀對被攝物體的絕對溫度進行測量，通常測量結果與實際物體溫度絕對會存在誤差的。首先要對紅外攝像儀取得的熱圖影像經過換算才能得到被測物體的溫度；而在計算時與計算結果有關的因素大致可分為兩方面，即被測物體和測試環境。

其中，與被測物體自身相關的因素包括：物體表面特性(發射率、吸收率)、被測物體的距離和物體反射輻射。

與環境相關的因素包括：大氣透射率、大氣發射率、大氣溫度、環境溫度、大氣壓力、大氣中的相對濕度以及環境反射輻射等等，都是對溫度換算有重要影響的參數；要想在實際測溫中準確給出這些參數的確切數值，幾乎是不可能的；這還沒有考慮到紅外探測器自身的測量誤差(≥10％)、溫度測量的非線性、紅外攝像儀內部電路的信號噪聲以及熱漂移等等。

(3)在用遠紅外攝像儀對被攝物體進行拍攝取得熱像后，往往要對熱像中的被測物體的外形尺寸、表面面積進行計算，以利分析。這一計算是與紅外鏡頭的空間分辨率、視場角和被測目標與鏡頭之間的距離等因素有關，空間分辨率和視場角是紅外攝像儀的物理性能參數，生產廠家會明確給出的；因此只要使用者在采集圖像時準確測量被測目標與鏡頭之間的距離，并輸入給計算機就可以大致算出被測目標的尺寸。但是，如果沒有精確的自動測距設備，則在臨床應用當中往往難以進行測距操作。

本發明正是針對上述紅外熱像儀在醫學臨床的應用中遇到的三個實際問題給出的解決方案：

1、首先對于提高紅外熱像采集時的信噪比問題，如果在被采集目標的背景上加一個低溫背景(比被測目標低10℃以上)人為加大被測目標與背景的溫差，就可以提高信噪比，從而使熱成像質量得以提高。

2、對于利用紅外熱像儀進行測溫的問題，一般情況下可以認為在測量過程中整個紅外測溫系統所帶來的誤差是已經確定了的，但是攝像儀(要經過非均勻性校正)視場內的所有點的測量誤差應該都是相同的；那么，如果在測量某被測物體的同時，攝像儀視場中有一個已知溫度的參照物體，則測量結果對參照物體的測量誤差和被測物體的測量誤差是一致的；也即在用遠紅外攝像儀對被攝物體的絕對溫度進行測量時，可以得到被測物體和參照物體的溫度測量值，假設參照物體的溫度已知且是準確的，則：

被測物體的實際溫度＝被測物體溫度測量值+(參照物體實際溫度值-參照物體溫度測量值)；

在本發明中由于我們采用低溫技術讓構成采圖背景的裝置的溫度低于被測目標溫度(例如低10℃以上)，并且采用其它測溫技術精確測取背景的溫度作為參照溫度，把這個參照溫度通過數字傳輸電路傳給計算機就可以作為對紅外熱圖進行實時校正的依據。

3、此外，如果在熱圖中同時存在有已知實際尺寸(在垂直方向和水平方向上)物體的熱像，提取這一熱像的尺寸就會給計算被測目標實際尺寸提供參照。假設已知物體為一個寬為Xo，高為Yo的矩形，又設該物體在熱圖中可被分辨，利用圖像提取技術分別可得到它的寬和高分別為xp和yp；則可得到在物體寬度方向上和高度方向上的兩個比值rx＝xp/Xo和ry＝yp/Yo；根據這兩個比值和幾何算法就不難計算熱圖中其它實際被測物體的實際尺寸。

發明內容

本發明的技術目的是克服現有技術的不足，提供一種紅外熱像檢查用降噪背景裝置，該背景裝置在配合紅外熱像檢查使用時其能有效地提高信噪比，極大地提高成像質量。

為了克服上述技術目的，本發明是按以下技術方案實現的：

本發明所述的一種紅外熱像檢查用降噪背景裝置，其特征在于：包括帶有內部空腔的背景箱體，所述箱體的內部空腔內設有制冷裝置，所述箱體內還設有與制冷裝置連接的溫度控制裝置。

作為上述技術的進一步改進，所述制冷裝置為冷風或液體冷卻器；或為半導體制冷器；或為制冷劑壓縮循環制冷器、靜態低溫液體冷卻器。

作為上述技術的更進一步改進，所述背景箱體的表面為柵網結構，具體來說，所述柵網網孔的尺寸規格是30～50mm。