[发明专利]一种全自动智能恒光控制的LED手术无影灯系统

说明书

技术领域

本发明涉及到一种医疗专用照明设备，尤其涉及到一种全自动智能恒光控制的LED手术无影灯系统。

背景技术

手术无影灯是医院手术室内重要的专用手术照明设备，所以手术无影灯的主要性能指标、功能特征的改良等，对提高手术的成功率、效率等十分重要。根据长期医疗机构临床应用的各种类型的无影灯，按光源和性能我们可以将无影灯的发展历程分为三个阶段：

第一阶段，也称可称为“第一代手术无影灯”，以传统的卤素灯泡、氙气灯泡为光源的手术无影灯时代，即热光源时代，这个阶段沿用了很长时间。但由于卤素灯泡、氙气灯泡自身固有的重大缺陷，如热辐射、性能指标低、成本高、寿命短等，医疗界迫切需要改进。

第二阶段：以LED为光源的手术无影灯时代，即冷光源时代，我们可称之为“第二代手术无影灯”，这个阶段应该说是近几年才兴起，随着LED技术和光效的不断提高，LED特别是近几年手术无影灯相比于传统无影灯优势就十分明显；如：冷光源热辐射极低，节能、环保、安全、可靠性高、实用性强、性能指标高等优点。因此，以LED绿色光源代替以卤素灯为代表的传统光源手术无影灯将是手术照明光源的发展趋势。

第三阶段：LED光源的数字化、智能化手术无影灯时代，我们也可称之为“第三代手术无影灯”。因为LED光源虽然解决了热辐射、节能、环保等问题，但临床手术过程中发现由于光斑遮挡造成光照度不足、光强分布不均匀等因素，都是采用人工调节无影灯的高度和方位来解决，这种人工调节方式既不方便又不精准，影响手术质量。所以迫切需求一种能自动调光和及时补光的数字化监控的无影灯。

传统的手术无影灯大多采用卤素灯作为光源，它是通过多面反射镜将光线反射到手术部位。这种手术无影灯使用的卤素灯光源使用寿命短，发出的光谱中含有紫外到红外的光线，长时间使用这种手术灯会使病人产生灼热与不适，甚至病人的皮肤和手术部位会造成伤害。LED光源作为一种冷光源，光源温度低，耗电少，使用寿命很长，色温也可调，相对于传统的卤素灯光源具有很大的优势，基于上述原因，目前用LED光源取代传统卤素灯光源成为新一代手术无影灯的基本配置。

手术无影灯的光亮度及无影度等性能的好坏直接关系到手术质量和病人健康。现在的手术无影灯多采用人工方式调节，这种调节是操作者依据自身的适应度人为调整的，光亮度的准确度难以保证，存在很大的局限性，其光照位置及亮度能否得到准确、及时的调整将影响到手术的正常进行。另外手术时，医生的身体、头、手和器械均会对手术部位造成遮挡，形成阴影，如果不及时消除就会影响手术质量。现有的无影灯虽然配有亮度调节器，可进行亮度调节，但是，不能完全消除阴影，只能减弱阴影的影响；同时，这种调节是通过操作者手动完成的，具有一定的模糊性，实时性、精确性不够高，且容易造成手术环境污染，影响手术正常进行。目前，手术无影灯的实时自动调光技术的报道尚不多见。随着全球医疗设备的数字化、信息化、智能化的发展，手术无影灯的自动数字化调光技术正逐步成为一个研究热点。

针对目前普通无影灯技术存在光源发热量大、功率高、寿命短、无影效果不高、安全可靠性差、调整频繁等问题，迫切需求一种新型的照明光源和调光技术替代传统的无影灯。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全自动智能恒光控制的LED手术无影灯系统。该系统能够解决现有的技术中存在的调节品质差、操着繁琐等问题，实现全自动调光及光照度恒定，及无影与精准补光的全自动智能化功能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种全自动智能恒光控制的LED手术无影灯系统，其采用摄像传感技术实现系统的闭环控制；系统包括：CMOS摄像头，超声波测距仪，图像预处理模块，视频帧图像存储单元，模糊视频图像处理模块，智能控制器，恒流控制器，LED光源组件，步进电机控制器等单元模块；系统通过CMOS摄像头获取被照区域的视频图像，通过图像预处理模块对图像进行去噪和增强处理，处理后的数据送入视频帧图像存储单元存放，接着进行模糊视频图像处理，通过图像处理算法获取照明区域的亮度信息和被照物体的颜色信息，并实时分割处理图像中出现的遮挡物，获取遮挡物形成的阴影区域。完成上述处理过程后，智能控制器要根据获取的信息，通过模糊神经网络推算出需调节的LED光源的驱动电流值，再将这些信息发送给LED恒流驱动器，调节相应LED的亮度和色温，从而达到消除阴影、使照明区域的照度均匀、恒定的目地。