[发明专利]便携式多光谱摄像和投影装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及多重光谱影像技术领域，尤其涉及一种具备可见光和红外光摄像及投影的一体化功能的便携式多光谱摄像和投影装置及方法。

背景技术

在医疗领域和更广泛的工业领域中，同时获得物体和周边的不可见光谱和可见光谱图像非常重要，根据多重光谱的图像信息，可以将其做相互比较，进行图像处理的运算，抽出有价值的信息，做到更加精准对位的实物投影和显示屏上的模拟显示，以及图像的增强现实和虚拟现实的应用。

以医疗领域为例，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难以精确地找到和定位皮下的内部结构和组织。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皮下组织反射回来的可见光图像信号极其微弱，并夹杂着散射光噪声和各种幻影。虽然在穿刺之前，医生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，对血管所做的穿刺容易发生错位，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。

目前尝试解决此一难题的方法，通过两个数字摄像系统，一个专用于红外摄像，一个专用于可见光图像的摄像，然后对两个图像作对比强化。这种方法需要两个光电转换器件或者半导体晶片，而且需要两个透镜光学系统和伺服聚焦的机械驱动系统，这样不仅体积庞大，耗电高，增加系统的成本，且增加了操作和维护的复杂性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供便携式的多光谱摄像和投影装置及方法，克服现有技术中的困难，能够同时摄取红外光的图像信息和可见光的图像信息，并以可见光的方式将处理后的图像信息实时投影到人体或物体表面以供观察和操作，或者以红外光的形式投影至皮肤表面以便对血管的红外图像做增强处理。

根据本发明的一个方面，提供一种便携式多光谱摄像和投影装置，包括：

一摄像器件，所述摄像器件包括一对于第一类波长范围的光辐射和第二类波长范围的光辐射均敏感的传感器；

一光源组件，所述光源组件用于发出第一类波长范围的光辐射和第二类波长范围的光辐射；

一液晶光阀，位于所述光源组件的出光侧，第一类波长范围的光辐射和/或第二类波长范围的光辐射穿过所述液晶光阀照射被摄像物体表面以供所述摄像器件成像，以及，所述液晶光阀对射入的第一类波长范围的光辐射和/或第二类波长范围的光辐射作二维空间的强度调制以用于投影。

优选地，所述便携式多光谱摄像和投影装置还包括一处理器，所述处理器实时接收并处理所述摄像器件摄取的图像信息，并将处理后的图像信息发送至所述液晶光阀，所述液晶光阀根据所述处理后的图像信息调制穿过的第一类波长范围的光辐射和/或第二类波长范围的光辐射。

优选地，所述便携式多光谱摄像和投影装置还包括一时序控制器，所述时序控制器控制所述光源组件同时或分时发出第一类波长范围的光辐射和第二类波长范围的光辐射。

优选地，所述便携式多光谱摄像和投影装置还包括第一透镜系统，位于所述液晶光阀的出光侧，所述第一透镜系统聚焦穿过所述液晶光阀的第一类波长范围的光辐射和第二类波长范围的光辐射并射出。

优选地，所述光源组件、所述液晶光阀和所述第一透镜系统位于同一光轴。

优选地，第一类波长范围的光辐射为可见光，其波长范围为400nm至760nm，第二类波长范围的光辐射为红外光，其波长范围为760nm至1000nm。

为方便说明以下就以第一类波长范围的光辐射为可见光，第二类波长范围的光辐射为红外光来说明发明内容，但本发明的概念并不限于可见光和红外光的应用，可以扩展到其他波段的电磁辐射，比如微波辐射，紫外线，X射线等。

优选地，所述液晶光阀包括调制可见光和红外光的液晶层和由薄膜晶体管阵列驱动的像素阵列。

优选地，所述像素阵列中每个子像素上覆盖有彩膜，所述彩膜透射红外光和部分波长范围的可见光。

优选地，所述摄像器件包括对于可见光敏感的第一成像面和对于红外光敏感的第二成像面。

优选地，所述便携式多光谱摄像和投影装置还包括第二透镜系统，位于所述摄像器件的入光侧，所述第二透镜系统将其入光侧的可见光聚焦至所述第一成像面、将其入光侧的红外光聚焦至所述第二成像面。