多光谱摄像和投影装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多光谱摄像和投影装置及方法，其中包括一摄像组件，采集和输出一预设区域处的第一类和第二类波长范围光的图像信息；一计算处理器组件，根据从第一类波长范围光的图像信息中获得的预设区域的反射光谱特性，选择包括投影图像的颜色和强度，以及投影背景的颜色和强度的配色方案，根据配色方案将第一类波长范围光和第二类波长范围光的图像信息、投影相关信息和所述投影背景合成为合成投影图像；一投影组件在投影阶段将合成投影图像用第一类波长范围光的形式投影至预设区域。本发明专利技术通过对投影图像和投影背景进行一定的自适应或优化的配色选择，从而增强投影图像的对比度和可辨识性，为基于投影图像的各项操作提供可靠依据。

Multi spectral camera and projection device and method

The invention provides a multi spectral camera and projection device and method, including a camera module, image acquisition and output a predetermined area at the first and second wavelength Fan Weiguang; a computing processor module, according to the spectral characteristics of image information obtained from the preset area the first wavelength in Fan Weiguang. Including the choice of projection image color and intensity, and projection background color and intensity of the color scheme, according to the color scheme of the image information, the first kind of projection wavelength Fan Weiguang and second wavelength range of light related information and the background projection synthesis is a projection image; projection component in the projection phase will be in the form of projection image synthesis the first class of the Fan Weiguang projection to the preset wavelength region. The invention adaptively or optimizes the color selection for projection images and projection backgrounds, thereby enhancing the contrast and identifiability of projection images, and providing reliable basis for all operations based on projection images.

【技术实现步骤摘要】
多光谱摄像和投影装置及方法
本专利技术涉及医疗辅助设备
，尤其涉及一种提高投影图像的颜色对比度和可辨识性的多光谱摄像和投影装置及方法。
技术介绍
人体内部的结构和组织是人眼无法直接看到的。仅仅依靠人体的外部轮廓和人体解剖知识是难以精确地找到和定位皮下的内部结构和组织的。人体血管隐藏在表皮下面，往往被皮下脂肪，甚至骨骼所遮挡，在可见光的环境下从人体皮下组织反射回来的可见光图像信号及其微弱并混杂了各种噪声和幻影，甚至完全不为人眼可见。虽然在穿刺之前，医生往往会要求患者攥紧拳头或用拍打穿刺部位皮肤的方式让血管更加可见，但是根据患者的年龄，皮下脂肪的厚薄等因素，皮下血管的可视性依然非常不理想。根据隐约可见的血管图像和医学知识，对血管所做的穿刺往往错位，导致病患者的痛苦，延误治疗时机，甚至造成注射事故。除了直接对血管所做的抽血和注射以外，针灸和其他医疗手术等操作，都需要准确地知道血管的位置，以便在操作时能避开血管或者对血管做特别处理。针对上述问题，现有技术中出现了一种实时采集静脉血管的红外图像并实时投影到人体皮肤表面的相应位置的技术方案，可以通过投影可见光图像来实时观察血管的位置，和进行各项相关的医疗操作。然而，人体皮肤和通常的白色投影幕布的光学漫反射特性极为不同，人体的皮肤组织，皮肤的表面纹络和褶皱以及毛发都会对入射的光线有吸收和散射作用，而且这种吸收和散射作用还有很强的波长依赖性。从皮肤反射回来的光学图像的颜色和对比度不仅依赖于投影仪器发出的光线，还依赖于环境光线。当环境光线很强烈时候，反射回来的图像的颜色就会被“洗白”(colorwashout)，对比度就会大大降低。这些因素它们从颜色上和对比度上严重衰减了从皮肤表面反射回来的血管图像的清晰度。因此，现有技术中的方案获得的投影图像并不清晰，往往难以作为医学上各项操作的准确参照依据。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种多光谱摄像和投影装置及方法，实时探测投影表面的反射光的光谱特性，然后通过选择或者优化投影图像和投影背景的配色方案，增强投影图像对人眼的对比度和可辨识性，为基于投影图像的各项操作提供可靠依据。本专利技术实施例提供一种多光谱摄像和投影装置，包括：一摄像组件，用于采集和输出一预设区域处的第一类波长范围光的图像信息和第二类波长范围光的图像信息；这些图像信息中包括反射光线强度的空间分布和颜色的空间分布的光谱信息。一计算处理器组件，用于根据所述第一类波长范围光的图像信息获得在投影光线和环境光线照射下所述预设区域的反射光谱特性，并根据所述反射光谱特性选择投影图像和其周边的投影背景的颜色和亮度的配色方案，以使得人眼视网膜所感知的所述投影图像和其周边背景有较高的对比度，具体来说，可以使所述投影图像和所述投影相关信息与所述投影背景的色彩表达在色相环上相对于色相环中心的夹角大于30°，以达到所述投影图像和所述投影相关信息在所述投影背景上显而易见的目的；合成第一类和第二类波长范围光的图像信息并根据所述配色方案将合成投影图像染色。在所述合成投影图像中亦有可能加入其它相关的辅助信息比如患者姓名、拍摄条件、血液流向、脉搏、呼吸等静态或者动态的图标，并根据所述配色方案的原理将其一一染色。一光源组件，所述光源组件用于同时或分时发出第一类波长范围光和第二类波长范围光；一投影组件，所述投影组件用于在摄像阶段将所述光源组件发射的第一类或/和第二类波长范围的光线均匀投射在所述预设区域内，并在投影阶段将按照配色方案染色后的合成投影图像和投影相关信息用可见光的形式投影至所述预设区域。可选地，所述预设区域上的投影图像的颜色和其周边的投影背景的颜色互为对比色，所述对比色为色相环中相对于色相环中心的夹角大于等于120°且小于等于240°的两组颜色。可选地，所述投影图像的颜色和所述投影背景的颜色互为互补色，所述互补色为色相环中相对于色相环中心的夹角大致为180°的两组颜色。可选地，所述计算处理器组件包括：第一类波长范围光处理器，根据采集到的第一类波长范围光的图像信息提取出所述预设区域的包括强度分布和颜色分布的反射光谱特性；第二类波长范围光处理器，将采集到的第二类波长范围光的图像信息经过处理得到投影图像的信息；颜色和强度配比单元，用于根据所述预设区域的背景反射光的强度和颜色的分布选择或优化投影图像的强度和颜色数据，以使所述投影图像与周边背景有较强的对比度；以及图像合成单元，用于合成所述第一类和第二类波长范围光的图像信息，以及相关的说明文字和标示等，并根据上述配色单元的配色方案将投影图像、投影背景和相关的说明文字和图标等染色。可选地，所述第一类波长范围光为波长从0.4微米到0.76微米的可见光，所述第二类波长范围光为波长从0.76微米到10微米的近红外光；在摄像阶段，通过所述投影组件实时将所述可见光和近红外光均匀投射到所述预设区域内，用所述摄像组件采集来自所述预设区域的可见光和近红外光的反射图像。可选地，所述第一类波长范围光为波长从0.4微米到0.76微米的可见光，所述第二类波长范围光为X射线；在摄像阶段，通过所述投影组件实时将可见光均匀投射到所述预设区域内，用所述摄像组件采集来自所述预设区域的可见光反射图像，采用独立的X射线辐射源投射X射线到所述预设区域，并用独立的X射线摄像器采集穿透所述预设区域的X射线图像。可选地，所述计算处理器组件确定所述投影背景的色饱和度，并根据所述投影背景的色饱和度选择所述投影图像的色饱和度。将每种颜色的色饱和度分为m个等级，m为大于1的整数，所述投影图像的色饱和度等级与所述投影背景的色饱和度等级之和等于m+1。可选地，所述合成投影图像中的图像部分、相关信息部分和所述投影背景部分的颜色分别处于色相环中一等腰三角形的顶角位置，以此从颜色上对它们做最大限度地区分。可选地，还包括一时序控制器，所述时序控制器在摄像阶段控制所述光源组件同时或分时发出所述第一类波长范围光和第二类波长范围光，并并控制所述摄像组件和所述计算处理器组件对图像信息做数据采集、图像处理、图像配色、数据存储、数据的输入和输出，在投影阶段控制所述投影组件将合成投影图像投影至所述预设区域。除了上述的系统自带的自适应配色方式以外，可选地，所述计算处理器组件还包括用户设定单元，根据用户的喜好和习惯，获取用户设定的投影图像的颜色配比方案，所述计算处理器组件根据用户设定的投影图像的颜色配比方案确定所述投影图像的颜色。本专利技术还提供一种多光谱摄像和投影方法，采用所述的多光谱摄像和投影装置，所述方法包括如下步骤：向一预设区域均匀投射第一类和/或者第二类波长范围的光线；采集自所述预设区域反射的第一类波长范围光的图像信息和反射或者透射的第二类波长范围光的图像信息，并确定所述预设区域的包括颜色分布和光强分布的反射光谱特性；根据所述预设区域的反射光谱特性确定包括所述投影图像的颜色和强度、其周边区域的投影背景的颜色和强度以及投影图像相关信息的颜色和强度的配色方案；合成经过配色的投影图像、投影图像相关信息和投影背景，得到投影仪要输出的合成投影图像；将合成投影图像以可见光的形式投影至所述预设区域。本专利技术所提供的多光谱摄像和投影装置及方法具有下列优点：本专利技术能够同时或分时摄取不可见光线的图像信息，比如近红外图像或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多光谱摄像和投影装置，其特征在于，包括：一摄像组件，用于采集和输出一预设区域处的第一类波长范围光的图像信息和第二类波长范围光的图像信息；一计算处理器组件，用于根据采集的所述第一类波长范围光的图像信息确定所述预设区域的反射光谱特性，并根据所述预设区域的反射光谱特性选择包括投影图像的颜色和强度、投影背景的颜色和强度以及投影相关信息的颜色和强度的配色方案，以使所述投影图像和所述投影相关信息与所述投影背景的色彩表达在色相环上相对于色相环中心的夹角大于30°；根据所述配色方案将所述第一类波长范围光的图像信息、所述第二类波长范围光的图像信息、所述投影相关信息和所述投影背景合成为合成投影图像；一光源组件，所述光源组件用于同时或分时发出第一类波长范围光和第二类波长范围光；一投影组件，所述投影组件用于在投影阶段将所述合成投影图像用第一类波长范围光的形式投影至所述预设区域。

【技术特征摘要】
1.一种多光谱摄像和投影装置，其特征在于，包括：一摄像组件，用于采集和输出一预设区域处的第一类波长范围光的图像信息和第二类波长范围光的图像信息；一计算处理器组件，用于根据采集的所述第一类波长范围光的图像信息确定所述预设区域的反射光谱特性，并根据所述预设区域的反射光谱特性选择包括投影图像的颜色和强度、投影背景的颜色和强度以及投影相关信息的颜色和强度的配色方案，以使所述投影图像和所述投影相关信息与所述投影背景的色彩表达在色相环上相对于色相环中心的夹角大于30°；根据所述配色方案将所述第一类波长范围光的图像信息、所述第二类波长范围光的图像信息、所述投影相关信息和所述投影背景合成为合成投影图像；一光源组件，所述光源组件用于同时或分时发出第一类波长范围光和第二类波长范围光；一投影组件，所述投影组件用于在投影阶段将所述合成投影图像用第一类波长范围光的形式投影至所述预设区域。2.根据权利要求1所述的多光谱摄像和投影装置，其特征在于，所述投影图像的颜色和所述投影背景的颜色互为对比色，所述对比色为色相环上相对于色相环中心的夹角大于等于120°且小于等于240°的两组颜色。3.根据权利要求1所述的多光谱摄像和投影装置，其特征在于，所述投影图像的颜色和所述投影背景的颜色互为互补色，所述互补色为色相环上相对于色相环中心的夹角为180°±15°的两组颜色。4.根据权利要求1所述的多光谱摄像和投影装置，其特征在于，所述计算处理器组件包括：第一类波长范围光处理器，用于从所述摄像组件获取第一类波长范围光的图像信息并据此通过处理得到所述预设区域的反射光谱特性；第二类波长范围光处理器，用于从所述摄像组件获取第二类波长范围光的图像信息并据此通过处理得到投影图像的信息；颜色和强度配比单元，用于根据所述预设区域的反射光谱特性选择包括投影图像的颜色和强度、投影背景的颜色和强度以及投影相关信息的颜色和强度的配色方案，以使所述投影图像和投影相关信息与所述投影背景的色彩表达在色相环上相对于色相环中心的夹角大于30°；以及图像合成单元，用于根据所述配色方案将所述投影图像信息、投影相关信息和所述投影背景合成为合成投影图像。5.根据权利要求1所述的多光谱摄像和投影装置，其特征在于，所述投影组件用于在摄影阶段将所述第一类波长范围光和所述第二波长范围光均匀投射到所述预设区域，在投影阶段将所述合成投影图像用所述第一类波长范围光的形式投影至所述预设区域。6.根据权利要求1所述的多光谱摄像和投影装置，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄忠守，
申请(专利权)人：展谱光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31