一种多模式动态监测生物组织表面温度场的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多模式动态监测生物组织表面温度场的方法及装置，针对生物组织表面温度场，尤其是对生物组织表面被烧灼过程中的温度场，采用热电偶、红外成像和三维结构光三种模式融合技术，提供一种大面积的、快速响应的、高精度的以及三维立体的温度场动态监测方法，以解决现有方法中难以大面积测温、实时性差、可靠性不高、不能体现生物组织形变信息等技术问题。技术问题。技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多模式动态监测生物组织表面温度场的方法及装置


[0001]本专利技术涉及温度场测量
，更具体地说，涉及一种多模式动态监测生物组织表面温度场的方法及装置。

技术介绍

[0002]温度是表征物体冷热程度的物理量，是各种物质的物理化学变化的重要条件，在工农业生产以及生活中的其它领域中均有大量的温度测量需求，尤其是在烧灼类的生物实验和临床手术过程中更是需要被全程监测的一项重要指标。
[0003]在对生物组织烧灼的过程中，往往被加热的区域面积较大，温度变化快且变化范围广，并且，在生物组织结构受热后很容易发生形变。
[0004]因此，为了更精确的对生物组织进行烧灼，就需要对生物组织表面的温度场进行大面积的、快速响应的、高精度的以及三维立体的动态监测。
[0005]那么，如何提供一种大面积的、快速响应的、高精度的以及三维立体的生物组织表面温度场的动态监测方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供一种多模式动态监测生物组织表面温度场的方法及装置，技术方案如下：
[0007]一种多模式动态监测生物组织表面温度场的方法，所述方法包括：
[0008]建立温度监测系统，所述温度监测系统至少包括第一彩色摄像机、第二彩色摄像机、投影仪、红外摄像机、热电偶阵列以及上位机；
[0009]确定所述第一彩色摄像机、所述第二彩色摄像机、所述红外摄像机的几何位置，以及所述投影仪发出结构光的结构光方程；
[0010]结合所述热电偶阵列对红外纹理图像的温度信息进行动态标定，所述红外纹理图像为所述红外摄像机对待测生物组织表面的红外纹理图像；
[0011]获取待测生物组织表面的彩色图像、红外纹理图像和三维空间信息，确定所述待测生物组织表面的三维表面，所述彩色图像包括所述第一彩色摄像机和所述第二彩色摄像机对所述待测生物组织表面的彩色图像；
[0012]将所述待测生物组织表面的温度信息映射到所述三维表面上。
[0013]优选的，在上述方法中，在将所述待测生物组织表面的温度信息映射到所述三维表面上之后，所述方法还包括：
[0014]在所述上位机的显示屏中实时显示，进行动态监测。
[0015]优选的，在上述方法中，所述确定所述第一彩色摄像机和所述第二彩色摄像机的几何位置，包括：
[0016]确定所述第一彩色摄像机和所述第二彩色摄像机的相对位置。
[0017]优选的，在上述方法中，所述将所述待测生物组织表面的温度信息映射到所述三
维表面上，包括：
[0018]基于重投影的纹理映射方法，以及表面差值方法进行反走样处理，以将所述待测生物组织表面的温度信息映射到所述三维表面上。
[0019]一种多模式动态监测生物组织表面温度场的装置，应用于上述所述的上位机，所述装置包括：
[0020]建立模块，用于建立温度监测系统，所述温度监测系统至少包括第一彩色摄像机、第二彩色摄像机、投影仪、红外摄像机、热电偶阵列以及上位机；
[0021]确定模块，用于确定所述第一彩色摄像机、所述第二彩色摄像机、所述红外摄像机的几何位置，以及所述投影仪发出结构光的结构光方程；
[0022]标定模块，用于结合所述热电偶阵列对红外纹理图像的温度信息进行动态标定，所述红外纹理图像为所述红外摄像机对待测生物组织表面的红外纹理图像；
[0023]获取模块，用于获取待测生物组织表面的彩色图像、红外纹理图像和三维空间信息，确定所述待测生物组织表面的三维表面，所述彩色图像包括所述第一彩色摄像机和所述第二彩色摄像机对所述待测生物组织表面的彩色图像；
[0024]映射模块，用于将所述待测生物组织表面的温度信息映射到所述三维表面上。
[0025]优选的，在上述装置中，所述装置还包括：
[0026]显示模块，用于在所述上位机的显示屏中实时显示，进行动态监测。
[0027]优选的，在上述装置中，所述确定模块具体用于：
[0028]确定所述第一彩色摄像机和所述第二彩色摄像机的相对位置。
[0029]优选的，在上述装置中，所述映射模块具体用于：
[0030]基于重投影的纹理映射方法，以及表面差值方法进行反走样处理，以将所述待测生物组织表面的温度信息映射到所述三维表面上。
[0031]相较于现有技术，本专利技术实现的有益效果为：
[0032]本专利技术提供的一种多模式动态监测生物组织表面温度场的方法，针对生物组织表面温度场，尤其是对生物组织表面被烧灼过程中的温度场，采用热电偶、红外成像和三维结构光三种模式融合技术，提供一种大面积的、快速响应的、高精度的以及三维立体的温度场动态监测方法，以解决现有方法中难以大面积测温、实时性差、可靠性不高、不能体现生物组织形变信息等技术问题。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术实施例提供的一种多模式动态监测生物组织表面温度场的方法的流程示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例提供的一种硬件平台的原理结构示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例提供的另一种多模式动态监测生物组织表面温度场的方法的流程示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例提供的一种多模式动态监测生物组织表面温度场的装置的原理结构示意图；
[0038]图5为本专利技术实施例提供的另一种多模式动态监测生物组织表面温度场的装置的原理结构示意图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]在本专利技术的专利技术创造过程中，专利技术人发现，目前在对生物组织进行烧灼时常用的温度监测方法主要有两种，如下：
[0041]第一种：热电偶测温法；
[0042]其热电偶测温法的特点是感温元件直接与被测生物组织接触，二者之间进行充分的热交换，直至达到热平衡。此时，热电偶的两端电压值就代表了被测生物组织的温度值。
[0043]该热电偶测温法的优点是直观可靠、测温精度高；缺点是只能测量感温元件所接触的单一点的温度，无法同时对多处温度、有限长度或者平面温度分布进行测量。
[0044]基于此，目前也有使用多个热电偶组成多段式或阵列式进行测温的技术，但是，这样会使得测温器结构复杂，连接线繁多，测温的范围不够精确，不适合在生物实验和临床手术这类要求高精度温度控制的场景中应用。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模式动态监测生物组织表面温度场的方法，其特征在于，所述方法包括：建立温度监测系统，所述温度监测系统至少包括第一彩色摄像机、第二彩色摄像机、投影仪、红外摄像机、热电偶阵列以及上位机；确定所述第一彩色摄像机、所述第二彩色摄像机、所述红外摄像机的几何位置，以及所述投影仪发出结构光的结构光方程；结合所述热电偶阵列对红外纹理图像的温度信息进行动态标定，所述红外纹理图像为所述红外摄像机对待测生物组织表面的红外纹理图像；获取待测生物组织表面的彩色图像、红外纹理图像和三维空间信息，确定所述待测生物组织表面的三维表面，所述彩色图像包括所述第一彩色摄像机和所述第二彩色摄像机对所述待测生物组织表面的彩色图像；将所述待测生物组织表面的温度信息映射到所述三维表面上。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述待测生物组织表面的温度信息映射到所述三维表面上之后，所述方法还包括：在所述上位机的显示屏中实时显示，进行动态监测。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述第一彩色摄像机和所述第二彩色摄像机的几何位置，包括：确定所述第一彩色摄像机和所述第二彩色摄像机的相对位置。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述待测生物组织表面的温度信息映射到所述三维表面上，包括：基于重投影的纹理映射方法，以及表面差值方法进行反走样处理，以将所述待测生物组织表面的温度信息映射到所述三维表面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏伟，张浩，龙飞，赵坤，陈立平，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：