[发明专利]多光谱摄像和投影装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗辅助设备技术领域，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。

背景技术

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”(color wash out)，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。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明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。

本发明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