[發明專利]多光譜攝像和投影裝置及方法

在審

• 申請號: 201710217828.6
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN107411705A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 黃忠守
• 申請（專利權）人: 展譜光電科技（上海）有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 上海隆天律師事務所31282
• 代理人: 鐘宗,夏彬

技術領域

本發明涉及醫療輔助設備技術領域，尤其涉及一種提高投影圖像的顏色對比度和可辨識性的多光譜攝像和投影裝置及方法。

背景技術

人體內部的結構和組織是人眼無法直接看到的。僅僅依靠人體的外部輪廓和人體解剖知識是難以精確地找到和定位皮下的內部結構和組織的。

人體血管隱藏在表皮下面，往往被皮下脂肪，甚至骨骼所遮擋，在可見光的環境下從人體皮下組織反射回來的可見光圖像信號及其微弱并混雜了各種噪聲和幻影，甚至完全不為人眼可見。雖然在穿刺之前，醫生往往會要求患者攥緊拳頭或用拍打穿刺部位皮膚的方式讓血管更加可見，但是根據患者的年齡，皮下脂肪的厚薄等因素，皮下血管的可視性依然非常不理想。根據隱約可見的血管圖像和醫學知識，對血管所做的穿刺往往錯位，導致病患者的痛苦，延誤治療時機，甚至造成注射事故。除了直接對血管所做的抽血和注射以外，針灸和其他醫療手術等操作，都需要準確地知道血管的位置，以便在操作時能避開血管或者對血管做特別處理。

針對上述問題，現有技術中出現了一種實時采集靜脈血管的紅外圖像并實時投影到人體皮膚表面的相應位置的技術方案，可以通過投影可見光圖像來實時觀察血管的位置，和進行各項相關的醫療操作。然而，人體皮膚和通常的白色投影幕布的光學漫反射特性極為不同，人體的皮膚組織，皮膚的表面紋絡和褶皺以及毛發都會對入射的光線有吸收和散射作用，而且這種吸收和散射作用還有很強的波長依賴性。從皮膚反射回來的光學圖像的顏色和對比度不僅依賴于投影儀器發出的光線，還依賴于環境光線。當環境光線很強烈時候，反射回來的圖像的顏色就會被“洗白”(color wash out)，對比度就會大大降低。這些因素它們從顏色上和對比度上嚴重衰減了從皮膚表面反射回來的血管圖像的清晰度。因此，現有技術中的方案獲得的投影圖像并不清晰，往往難以作為醫學上各項操作的準確參照依據。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明的目的在于提供一種多光譜攝像和投影裝置及方法，實時探測投影表面的反射光的光譜特性，然后通過選擇或者優化投影圖像和投影背景的配色方案，增強投影圖像對人眼的對比度和可辨識性，為基于投影圖像的各項操作提供可靠依據。

本發明實施例提供一種多光譜攝像和投影裝置，包括：

一攝像組件，用于采集和輸出一預設區域處的第一類波長范圍光的圖像信息和第二類波長范圍光的圖像信息；這些圖像信息中包括反射光線強度的空間分布和顏色的空間分布的光譜信息。

一計算處理器組件，用于根據所述第一類波長范圍光的圖像信息獲得在投影光線和環境光線照射下所述預設區域的反射光譜特性，并根據所述反射光譜特性選擇投影圖像和其周邊的投影背景的顏色和亮度的配色方案，以使得人眼視網膜所感知的所述投影圖像和其周邊背景有較高的對比度，具體來說，可以使所述投影圖像和所述投影相關信息與所述投影背景的色彩表達在色相環上相對于色相環中心的夾角大于30°，以達到所述投影圖像和所述投影相關信息在所述投影背景上顯而易見的目的；合成第一類和第二類波長范圍光的圖像信息并根據所述配色方案將合成投影圖像染色。在所述合成投影圖像中亦有可能加入其它相關的輔助信息比如患者姓名、拍攝條件、血液流向、脈搏、呼吸等靜態或者動態的圖標，并根據所述配色方案的原理將其一一染色。

一光源組件，所述光源組件用于同時或分時發出第一類波長范圍光和第二類波長范圍光；

一投影組件，所述投影組件用于在攝像階段將所述光源組件發射的第一類或/和第二類波長范圍的光線均勻投射在所述預設區域內，并在投影階段將按照配色方案染色后的合成投影圖像和投影相關信息用可見光的形式投影至所述預設區域。

可選地，所述預設區域上的投影圖像的顏色和其周邊的投影背景的顏色互為對比色，所述對比色為色相環中相對于色相環中心的夾角大于等于120°且小于等于240°的兩組顏色。

可選地，所述投影圖像的顏色和所述投影背景的顏色互為互補色，所述互補色為色相環中相對于色相環中心的夾角大致為180°的兩組顏色。

可選地，所述計算處理器組件包括：

第一類波長范圍光處理器，根據采集到的第一類波長范圍光的圖像信息提取出所述預設區域的包括強度分布和顏色分布的反射光譜特性；

第二類波長范圍光處理器，將采集到的第二類波長范圍光的圖像信息經過處理得到投影圖像的信息；

顏色和強度配比單元，用于根據所述預設區域的背景反射光的強度和顏色的分布選擇或優化投影圖像的強度和顏色數據，以使所述投影圖像與周邊背景有較強的對比度；以及