本發(fā)明涉及醫(yī)療輔助設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種便攜式多光譜攝像裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

人體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和組織是人眼無法直接看到的。僅僅依靠人體的外部輪廓和人體解剖知識(shí)是難以精確地找到和定位皮下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組織的。

人體血管隱藏在表皮下面，往往被皮下脂肪，甚至骨骼所遮擋，在可見光的環(huán)境下圖像信號(hào)及其微弱，甚至完全不為人眼可見。雖然在穿刺之前，醫(yī)生往往會(huì)要求患者攥緊拳頭或用拍打穿刺部位皮膚的方式讓血管更加可見，但是根據(jù)患者的年齡，皮下脂肪的厚薄等因素，皮下血管的可視性依然不理想。根據(jù)隱約可見的血管圖像和醫(yī)學(xué)知識(shí)，對(duì)血管所做的穿刺往往錯(cuò)位，導(dǎo)致病患者的痛苦，延誤治療時(shí)機(jī)，甚至造成注射事故。除了直接對(duì)血管所做的抽血和注射以外，針灸和其他醫(yī)療手術(shù)等操作，都需要準(zhǔn)確地知道血管乃至人體皮下其他組織比如骨骼的位置，根據(jù)多種光譜的圖像信息進(jìn)行綜合判斷，以便在操作時(shí)能避開血管或者對(duì)血管做特別處理。目前應(yīng)用在市場上的靜脈圖像增強(qiáng)設(shè)備，可以將紅外攝像所得到的血光影像投影到人體皮膚表面，方便治療醫(yī)師用肉眼直接觀察和對(duì)靜脈血管進(jìn)行穿刺等。然而此種設(shè)備不僅無法將人體的其他光譜范圍的圖像信息同時(shí)顯示出來，而且體積龐大和耗電，不適合需要便攜和迅速的醫(yī)療觀察和治療的場合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供便攜式多光譜攝像裝置及其使用方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中的困難，達(dá)成集紅外攝像，圖像處理和顯示多功能于一體的輕便裝置，能夠準(zhǔn)確地知道血管和其他組織結(jié)構(gòu)的位置，以便在醫(yī)師觀察患者時(shí)能夠即時(shí)獲得包括可見光，紅外和x射線圖像的綜合信息，在得到充分的和綜合的信息的情況下，醫(yī)師就可以進(jìn)行更加精準(zhǔn)的對(duì)病癥的診斷和操作。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種便攜式多光譜攝像裝置，包括：

一第一圖像傳感器組件，所述第一圖像傳感器組件包括一對(duì)于第一類波長范圍的光輻射和第二類波長范圍的光輻射均敏感，且能分別或者同時(shí)采集和輸出第一類波長范圍的圖像信息和第二類波長范圍的圖像信息的第一圖像傳感器；

一個(gè)包含復(fù)數(shù)個(gè)光源的光源組件，所述光源組件的光源設(shè)置在所述第一圖像傳感器的入射光一側(cè)，所述光源組件中包括至少一個(gè)人眼不可見的輻射的光源；

一物鏡片組和一對(duì)焦鏡片組，所述物鏡片組和對(duì)焦鏡片組與所述第一圖像傳感器共享同一光軸；以及

一平板顯示屏，所述平板顯示屏設(shè)置在和所述第一圖像傳感器的入射光一側(cè)相反的另外一側(cè)，所述平板顯示屏顯示是2d顯示器，或者是3d顯示器，或者是可切換為2d顯示器或者3d顯示器的可見光圖像顯示器，所述可見光圖像包含，疊加或者融合了至少兩種以下形式的信息：所述第一圖像傳感器采集到的第一類波長范圍的圖像信息、所述第一圖像傳感器采集到的第二類波長范圍的圖像信息、預(yù)先保存的第三類波長范圍的圖像信息、關(guān)于被攝物體的其他形式的信息、以及所述便攜式多光譜攝像裝置的操作和環(huán)境參數(shù)的相關(guān)信息。

優(yōu)選地，所述第一類波長范圍的光輻射的波長范圍是0.4微米到0.76微米的可見光，所述第二類波長范圍的光輻射的波長范圍是0.76微米到10微米的紅外光，所述第三類波長范圍的光輻射為x射線，其波長范圍是0.01納米到10納米。

所述光源組件的同一類波長范圍的光源有復(fù)數(shù)個(gè)的場合，優(yōu)選地，同一類波長范圍的光源按照所述第一圖像傳感器組件的中心對(duì)稱的方式排列，并且所述光源組件至少包括了發(fā)射可見光的光源和發(fā)射紅外光的光源的一種。

優(yōu)選地，在所述第一圖像傳感器的入射光一側(cè)設(shè)有至少一涂層，所述涂層覆蓋了所述便攜式多光譜攝像裝置的第一圖像傳感器一側(cè)，除了采集多光線和發(fā)射光線的鏡頭或窗口以外的絕大部分，所述涂層吸收大部分投射到其表面的第一類波長范圍的光線以及第二類波長范圍的光線。

優(yōu)選地，還包括：

一攝像裝置本體，所述第一圖像傳感器組件設(shè)置于所述攝像裝置本體的一側(cè)；

一手柄，所述手柄連接所述攝像裝置本體，所述手柄的內(nèi)部設(shè)有容置空間，所述容置空間設(shè)有電源和控制電路，所述手柄的表面設(shè)有控制面板或控制按鈕，所述控制電路分別連接所述電源、第一圖像傳感器組件、控制面板或控制按鈕，光源以及平板顯示屏。

優(yōu)選地，還包括：一第二圖像傳感器組件和一第三圖像傳感器組件；所述第二圖像傳感器和第三圖像傳感器均為同一類光譜或者波長范圍的圖像傳感器，并且都位于所述第一圖像傳感器的入射光一側(cè)；

所述第一圖像傳感器組件到所述第二圖像傳感器組件的距離，與第一圖像傳感器到第三圖像傳感器組件的距離相等。

優(yōu)選地，所述第一圖像傳感器組件、第二圖像傳感器組件與第三圖像傳感器組件分別采集到的多光譜的圖像信息被重組形成被攝像實(shí)物的三維多光譜的圖像信息，并顯示在具有三維顯示能力的所述平板顯示屏上，或者根據(jù)所述三維圖像信息調(diào)整或修正所述平板顯示屏所顯示的二維多光譜的圖像信息。

優(yōu)選地，所述平板顯示屏的輸出光面包括一第一偏光片，所述第一圖像傳感器組件還包括一第二偏光片，所述第一偏光片的偏光方向與所述第二偏光片的偏光方向相互垂直。

優(yōu)選地，所述平板顯示屏的背光照明元件為可見光的led，所述led的照明方式為脈沖式，所述led的脈沖式背光照明的時(shí)段，和所述第一圖像傳感器具有的對(duì)于可見光圖像的采集時(shí)段，在時(shí)間上不重疊。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種便攜式多光譜攝像裝置的使用方法，采用上述的便攜式多光譜攝像裝置，包括以下步驟：向被檢測的身體部位至少照射紅外光線，通過所述第一圖像傳感器采集該被檢測區(qū)域的紅外光和可見光的圖像信息，所述采集到的紅外光的圖像信息和可見光的圖像信息經(jīng)過圖像處理或圖像融合后，得到加工后的圖像包含或重疊有被攝身體部位的皮下組織的紅外圖像信息和皮膚表面的可見光的圖像信息，所述加工后的圖像最后被顯示在所述的平板顯示屏上。

有鑒于此，本發(fā)明的便攜式多光譜攝像裝置及其使用方法將人體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)或者組織的有關(guān)信息，以兩維，三維甚至動(dòng)態(tài)圖像直接顯示出來，大大提高了皮下血管或體內(nèi)臟器的可視性，使得人眼可以直接和實(shí)時(shí)觀測，能夠準(zhǔn)確地知道血管的位置，便于操作時(shí)能避開血管或者對(duì)血管做特別處理，有助于對(duì)人體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組織進(jìn)行診斷和治療。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明的一種便攜式多光譜攝像裝置的主視圖；

圖2為圖1中的便攜式多光譜攝像裝置的側(cè)視圖；

圖3為圖2中的便攜式多光譜攝像裝置的第一圖像傳感器組件的放大示意圖；

圖4為圖2中的便攜式多光譜攝像裝置的光源光路的示意圖；

圖5為圖1中的便攜式多光譜攝像裝置的手柄的剖視圖；

圖6為圖1中的便攜式多光譜攝像裝置的手柄的側(cè)視圖；

圖7為本發(fā)明的一種便攜式多光譜攝像裝置的顯示屏的第一時(shí)刻的顯示效果示意圖；

圖8為本發(fā)明的一種便攜式多光譜攝像裝置的顯示屏的第二時(shí)刻的顯示效果示意圖；

圖9為本發(fā)明的另一種便攜式多光譜攝像裝置的主視圖；

圖10為圖9中的便攜式多光譜攝像裝置的側(cè)視圖；

圖11為本發(fā)明的另一種便攜式多光譜攝像裝置的主視圖；

圖12為本發(fā)明的另一種便攜式多光譜攝像裝置的使用狀態(tài)示意圖；

圖13為圖12中的便攜式多光譜攝像裝置的第一圖像傳感器組件的放大示意圖；

圖14為圖12中的便攜式多光譜攝像裝置中光源的發(fā)光、第一圖像傳感器組件的采集、顯示屏的發(fā)光的幀周期內(nèi)的對(duì)比圖；

圖15為本發(fā)明的另一種便攜式多光譜攝像裝置中光源的發(fā)光、第一圖像傳感器組件的采集、顯示屏的發(fā)光的幀周期內(nèi)的對(duì)比圖；以及

圖16為本發(fā)明的另一種便攜式多光譜攝像裝置中光源的發(fā)光、第一圖像傳感器組件的采集、顯示屏的發(fā)光的幀周期內(nèi)的對(duì)比圖。

附圖標(biāo)記

1被檢測區(qū)域

11血管網(wǎng)絡(luò)

2光源

21光源的出射光

22光源的發(fā)光周期

3攝像裝置本體

31手柄

32電源

33控制面板

34控制按鈕

4平板顯示屏

41平板顯示屏的出射光

42平板顯示屏的發(fā)光周期

43第一偏光片

5第一圖像傳感器組件

51物鏡片組

52對(duì)焦鏡片組

53第二偏光片

54第一圖像傳感器

541涂層

55第二圖像傳感器組件

56第三圖像傳感器組件

57第四圖像傳感器組件

58第五圖像傳感器組件

59第一圖像傳感器組件的采集時(shí)段

6吸光肩臺(tái)

8操作者

81操作者的手臂

9醫(yī)用注射針

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本發(fā)明將全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略對(duì)它們的重復(fù)描述。

所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到，沒有特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更多，或者采用其它的方法、組元、材料等，也可以實(shí)踐本發(fā)明的技術(shù)方案。在某些情況下，不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、材料或者操作以避免模糊本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明的一種便攜式多光譜攝像裝置的主視圖。圖2為圖1中的便攜式多光譜攝像裝置的側(cè)視圖。圖3為圖2中的便攜式多光譜攝像裝置的第一圖像傳感器組件的放大示意圖。如圖1至3所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種便攜式多光譜攝像裝置，包括：一第一圖像傳感器組件5、一個(gè)包含復(fù)數(shù)個(gè)光源2的光源組件、一物鏡片組51、一對(duì)焦鏡片組52以及一平板顯示屏4。

第一圖像傳感器組件5包括一對(duì)于第一類波長范圍的光輻射和第二類波長范圍的光輻射均敏感，且能分別或者同時(shí)采集和輸出第一類波長范圍的圖像信息和第二類波長范圍的圖像信息的第一圖像傳感器54。本發(fā)明中的第一圖像傳感器組件5包括一對(duì)于紅外光和可見光均敏感的第一圖像傳感器54。第一圖像傳感器54可以是對(duì)紅外和可見光領(lǐng)域敏感的固體攝像器件，比如ccd或者cmos圖像感應(yīng)器件，但不以此為限。由于第一圖像傳感器54分別對(duì)可以對(duì)紅外和可見光領(lǐng)域都敏感，所以第一圖像傳感器54可以在同一光軸、同時(shí)地采集到紅外光的圖像信息和第一可見光的圖像信息。

光源組件的同一類波長范圍的光源2設(shè)置在第一圖像傳感器54的入射光一側(cè)，光源組件中包括至少一個(gè)人眼不可見的輻射的光源2。由于自然環(huán)境中充滿了可見光，所以光源2至少需要提供人眼不可見的輻射就能使得第一圖像傳感器54采集到可見光的圖像信息和不可見光的圖像信息。在一個(gè)優(yōu)選例中，光源組件的光源2按照第一圖像傳感器組件5的中心對(duì)稱的方式排列，并且光源組件至少包括了發(fā)射可見光的光源2和發(fā)射紅外光的光源2的一種。例如：多個(gè)光源2環(huán)繞第一圖像傳感器組件5，光源2中包括至少一紅外光源2。參照?qǐng)D1所示，多個(gè)光源2以第一圖像傳感器組件5為圓心中心對(duì)稱地放置了8個(gè)。在這8個(gè)光源2中可以全部是紅外光源?；蛘撸谶@8個(gè)光源2中部分是紅外光源，部分是白色可見光源(例如：led光源)。本實(shí)施例中優(yōu)選地，紅外光源2的波長范圍是760nm到1000nm，以便能更明顯地看到血管網(wǎng)絡(luò)等。

物鏡片組51和對(duì)焦鏡片組52與第一圖像傳感器54共享同一光軸，以便為第一圖像傳感器54進(jìn)行精準(zhǔn)的成像對(duì)焦。物鏡片組51和對(duì)焦鏡片組52與第一圖像傳感器54的運(yùn)行原理參照常規(guī)照相機(jī)或是攝影機(jī)，此處不再贅述。

平板顯示屏4設(shè)置在和第一圖像傳感器54的入射光一側(cè)相反的另外一側(cè)，平板顯示屏4是2d顯示器，或者是3d顯示器，或者是可切換為2d顯示器或者3d顯示器的可見光圖像顯示器?？梢姽鈭D像包含，疊加或者融合了至少兩種以下形式的信息：第一圖像傳感器54采集到的第一類波長范圍的圖像信息、第一圖像傳感器54采集到的第二類波長范圍的圖像信息、預(yù)先保存的第三類波長范圍的圖像信息、關(guān)于被攝物體的其他形式的信息、以及便攜式多光譜攝像裝置的操作和環(huán)境參數(shù)的相關(guān)信息。本發(fā)明中的第一類波長范圍的光輻射的波長范圍是0.4微米到0.76微米的可見光，第二類波長范圍的光輻射的波長范圍是0.76微米到10微米的紅外光，第三類波長范圍的光輻射為x射線，其波長范圍是0.01納米到10納米，但不以此為限。在一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)施例中，平板顯示屏4顯示根據(jù)第一圖像傳感器54采集到的紅外光的圖像信息和第一可見光的圖像信息相互疊加后獲得的第二可見光圖像信息。平板顯示屏4可以是液晶顯示器或者自發(fā)光的oled顯示器，不以此為限。

本發(fā)明主要利用了血管中血紅蛋白對(duì)波長從760nm到1000nm的近紅外光的吸收率與周圍其他人體組織不同的原理，首先將攝取血管的近紅外圖像，然后進(jìn)行圖像處理后與可見光的圖像共同顯示，將血管網(wǎng)絡(luò)等的精確位置(紅外光的圖像信息)疊加到操作者肉眼可以觀察到的圖像(第一可見光的圖像信息)之上，實(shí)現(xiàn)了一種視覺上的疊加效果。優(yōu)選地，本發(fā)明中無論哪種疊加效果，都可以保證能夠清晰地看到血管網(wǎng)絡(luò)，并且可以基本清楚地看到操作者肉眼可以觀察到的圖像，以便提高皮下血管或體內(nèi)臟器的可視性。在其他變形例中，也可以將半透明的操作者肉眼可以觀察到的圖像(第一可見光的圖像信息)疊加到血管網(wǎng)絡(luò)等的精確位置(紅外光的圖像信息)之上，實(shí)現(xiàn)了另一種視覺上的疊加效果，但不以此為限。通過使用本發(fā)明，大大提高了皮下血管或體內(nèi)臟器的可視性，在醫(yī)用上可以在常規(guī)患者身體外部的圖像畫面之上精確地看到患者體內(nèi)的血管網(wǎng)絡(luò)。

本實(shí)施例中，平板顯示屏4的第二可見光圖像信息中包括第一可見光的圖像信息和紅外光的圖像信息，半透明的紅外光的圖像信息所表示的圖像畫面疊加在第一可見光的圖像信息的圖像畫面之上，以便得到更好地疊加顯示效果，但不以此為限。平板顯示屏4的第二可見光圖像信息可以是用于表示血管網(wǎng)絡(luò)等的精確位置與操作者肉眼可以觀察到畫面的視覺疊合的兩維圖像，三維圖像甚至動(dòng)態(tài)圖像，但不以此為限。

在一個(gè)優(yōu)選例中，在第一圖像傳感器54的入射光一側(cè)設(shè)有至少一涂層541，涂層541覆蓋了便攜式多光譜攝像裝置的第一圖像傳感器54一側(cè)除了采集光線和發(fā)射光線的鏡頭或窗口以外的表面積的90％以上的部分，涂層541吸收超過90％的投射到該涂層的第一類波長范圍的光線以及第二類波長范圍的光線。通過涂層541來吸收掉不用被第一圖像傳感器54采集的干擾光線，以便增強(qiáng)第一圖像傳感器54的采集到的紅外光的圖像信息和第二可見光圖像信息的反差和對(duì)比，進(jìn)一步優(yōu)化圖像信息的視覺效果。

本發(fā)明的便攜式多光譜攝像裝置還包括一攝像裝置本體3、一手柄31以及吸光肩臺(tái)6，但不以此為限。攝像裝置本體3包括第一面以及與第一面相對(duì)應(yīng)的第二面。第一面設(shè)置第一圖像傳感器組件5以及紅外光源2，第二面設(shè)置平板顯示屏4。通過將第一圖像傳感器組件5以及平板顯示屏4盡量遠(yuǎn)離地分別設(shè)置在攝像裝置本體3相背的兩面，來減少平板顯示屏4的光線對(duì)攝像裝置本體3采集圖像的干擾。(圖1中通過圓點(diǎn)填充的方式表示涂層541的覆蓋區(qū)域。在一個(gè)優(yōu)選例中，可以包括攝像裝置本體3的第一面上除了光源2和第一圖像傳感器54意外的全部表面，甚至包括手柄31的表面，但不以此為限。)

攝像裝置本體3包括第一面以及與第一面相對(duì)應(yīng)的第二面。第一面設(shè)置第一圖像傳感器組件5以及紅外光源2，第二面設(shè)置平板顯示屏4。通過將第一圖像傳感器組件5以及平板顯示屏4盡量遠(yuǎn)離地分別設(shè)置在攝像裝置本體3相背的兩面，來減少平板顯示屏4的光線對(duì)攝像裝置本體3采集圖像的干擾。

圖4為圖2中的便攜式多光譜攝像裝置的光源光路的示意圖。如圖4所示，本發(fā)明的便攜式多光譜攝像裝置的吸光肩臺(tái)6位于第一圖像傳感器組件5與光源2之間，吸光肩臺(tái)6隔絕光源2和第一圖像傳感器組件5之間的直線光路。吸光肩臺(tái)6的外表面涂有吸光材料。吸光肩臺(tái)6是一個(gè)表面有可吸收雜散光線涂層的臺(tái)階或是圍墻結(jié)構(gòu)，保證從周邊的燈源2的光線無法直接進(jìn)入攝像器件，以便提高圖像畫面的對(duì)比度、亮度，改善圖片質(zhì)量。

圖5為圖1中的便攜式多光譜攝像裝置的手柄的剖視圖。圖6為圖1中的便攜式多光譜攝像裝置的手柄的側(cè)視圖。如圖5和6所示，本發(fā)明的便攜式多光譜攝像裝置的手柄31連接攝像裝置本體3。手柄31的外表面設(shè)有控制面板33和多個(gè)控制按鈕34。這些控制按鈕34可以是機(jī)械式按鈕形，也可以是和控制面板33集成在一起的電子觸摸控制屏。手柄31的內(nèi)部設(shè)有容置空間，容置空間設(shè)有電源32和控制電路，控制電路分別連接電源32、第一圖像傳感器組件5、光源2、控制面板33和多個(gè)控制按鈕34以及平板顯示屏4?？刂齐娐房梢园刂瞥绦虻募呻娐反鎯?chǔ)器和芯片。電源32可以是充電型或者是非可充電型。通過把體積較大和可能集中發(fā)熱的元器件安置在手柄31中，既可以將顯示和攝像部分做的更加輕薄，還可以避免電池和一些電路和器件的發(fā)熱造成對(duì)顯示特性和紅外攝像特性的不良影響?？刂齐娐房梢赃M(jìn)行將第一圖像傳感器組件5中的第一圖像傳感器54采集到的紅外光的圖像信息和第一可見光的圖像信息結(jié)合后的第二可見光圖像信息，然后將第二可見光圖像信息傳輸?shù)狡桨屣@示屏4，由平板顯示屏4來顯示第二可見光圖像信息。握把31既可以由操作者直接用手拿著，也可以固定在一個(gè)操作機(jī)臺(tái)甚至可以旋轉(zhuǎn)的云臺(tái)上面。在一個(gè)變形例中，握把31可以連接一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，從而旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)攝像裝置本體3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而進(jìn)行多個(gè)角度的觀測使用。

圖7為本發(fā)明的一種便攜式多光譜攝像裝置的平板顯示屏的第一時(shí)刻的顯示效果示意圖。如圖7所示，平板顯示屏4中顯示了患者手部(以患者手部作為被檢測區(qū)域)的圖案以及患者手部皮膚之下的血管網(wǎng)絡(luò)11。血管網(wǎng)絡(luò)11疊加在患者手部的圖案之上非常明顯，使得操作者可以準(zhǔn)確、直觀地找到患者手部皮膚之下的血管的準(zhǔn)確位置。圖8為本發(fā)明的一種便攜式多光譜攝像裝置的平板顯示屏4的第二時(shí)刻的顯示效果示意圖。如圖8所示，操作者在圖7種狀態(tài)的基礎(chǔ)上，使用醫(yī)用注射針9進(jìn)行注射。在注射的過程中，醫(yī)用注射針9是被通過可見光的形式采集到第一圖像傳感器組件5之中，所以，操作者可以從平板顯示屏4中看到醫(yī)用注射針9的實(shí)物圖像。并且在注射的全程都可以準(zhǔn)確地觀察到醫(yī)用注射針9與患者手部皮膚之下的血管之間的位置關(guān)系。

進(jìn)一步來說，圖7和8中的紅外圖像可以是實(shí)時(shí)拍攝的，也可以是歷史數(shù)據(jù)。x射線的影像則是該被攝物體的歷史數(shù)據(jù)。雖然沒有將紅外圖像直接投影到人體皮膚表面，但是在醫(yī)療操作過程中，注射針，針灸針，醫(yī)師的手指，標(biāo)尺和探針(例如圖8中的醫(yī)用注射針9)都可以被第一圖像傳感器組件5同時(shí)拍攝下來并顯示在該便攜式儀器背面的平板顯示屏4上，從而可以方便，快捷而且比較準(zhǔn)確地找到血管和骨骼等組織的位置，并實(shí)施扎針，注射，點(diǎn)滴，針灸和按摩等醫(yī)療救治的操作。

在其他應(yīng)用中，比如檢測汽車表面油漆的均勻性和事故痕跡，繪畫作品的涂料分析過程中，操作人員則可以直接用筆在被攝物體表面繪出紅外和x光影像的輪廓。然后對(duì)表面繪有紅外，紫外或者x光影像的物體實(shí)施修復(fù)等操作。該儀器的握把既可以直接手持，也可以固定在一個(gè)機(jī)臺(tái)上。這種檢測可以是對(duì)單個(gè)人體部位或者零部件實(shí)施，固定在一個(gè)機(jī)臺(tái)上后也可以對(duì)生產(chǎn)線上的產(chǎn)品做無傷檢驗(yàn)。

本發(fā)明還提供一種便攜式多光譜攝像裝置的使用方法，采用上項(xiàng)的便攜式多光譜攝像裝置，包括以下步驟：向被檢測的身體部位至少照射紅外光線，通過第一圖像傳感器采集該被檢測區(qū)域的紅外光和可見光的圖像信息，采集到的紅外光的圖像信息和可見光的圖像信息經(jīng)過圖像處理或圖像融合后，得到加工后的圖像包含或重疊有被攝身體部位的皮下組織的紅外圖像信息和皮膚表面的可見光的圖像信息，加工后的圖像最后被顯示在的平板顯示屏4上。

在一個(gè)優(yōu)選例中，本發(fā)明的便攜式多光譜攝像裝置的使用方法，采用上項(xiàng)的便攜式多光譜攝像裝置，具體包括以下步驟：向被檢測區(qū)域至少照射紅外光線，通過第一圖像傳感器采集該被檢測區(qū)域的紅外光和可見光的圖像信息，平板顯示屏4顯示根據(jù)第一圖像傳感器采集到的紅外光的圖像信息和第一可見光的圖像信息獲得的第二可見光圖像信息(參考圖7和8)。獲得第二可見光圖像信息的步驟包括將紅外光的圖像信息所表示的圖像畫面疊加在第一可見光的圖像信息的圖像畫面之上。或者，獲得第二可見光圖像信息的步驟包括將半透明的第一可見光的圖像信息的圖像畫面疊加在紅外光的圖像信息所表示的圖像畫面之上。在本發(fā)明的基礎(chǔ)上其他通過調(diào)整圖層透明度等結(jié)合顯示的技術(shù)方案，也落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

圖9為本發(fā)明的另一種便攜式多光譜攝像裝置的主視圖。圖10為圖9中的便攜式多光譜攝像裝置的側(cè)視圖。如圖9和10所示，在另一個(gè)變形例中，本發(fā)明的便攜式多光譜攝像裝置還包括：一第二圖像傳感器組件55和一第三圖像傳感器組件56。第二圖像傳感器55和第三圖像傳感器56均為同一類光譜或者波長范圍的圖像傳感器，并且都位于第一圖像傳感器54的入射光一側(cè)，以便通過多個(gè)圖像傳感器的圖像綜合處理來形成3d圖像信息。進(jìn)一步地，第一圖像傳感器組件5、第二圖像傳感器組件55與第三圖像傳感器組件56分別采集到的多光譜的圖像信息被重組形成被攝像實(shí)物的三維多光譜的圖像信息，并顯示在具有三維顯示能力的平板顯示屏4上，或者根據(jù)三維圖像信息調(diào)整或修正平板顯示屏4所顯示的二維多光譜的圖像信息。第一圖像傳感器組件5到第二圖像傳感器組件55的距離，與第一圖像傳感器54到第三圖像傳感器組件56的距離相等。第一圖像傳感器組件5、第二圖像傳感器組件55與第三圖像傳感器組件56呈三角形排布，第一圖像傳感器組件5、第二圖像傳感器組件55與第三圖像傳感器組件56分別采集到的可見光的圖像信息重組形成實(shí)物3d圖像信息，并根據(jù)3d圖像信息調(diào)整紅外光的圖像信息。第二圖像傳感器組件55、第三圖像傳感器組件56各自與第一圖像傳感器組件5的間距相等。并且，第二圖像傳感器組件55和第三圖像傳感器組件56是相同的圖像傳感器組件。例如，在攝像裝置本體3的左上角和右上角，增加了兩個(gè)完全等同的可見光的圖像探測器(第二圖像傳感器組件55、第三圖像傳感器組件56)。本實(shí)施例中第二圖像傳感器組件55與第三圖像傳感器組件56的完全等同意味著在光譜響應(yīng)，像素?cái)?shù)目，像素排列方式和驅(qū)動(dòng)模式上第二圖像傳感器組件55與第三圖像傳感器組件56是完全等同的。通過比較來自第二圖像傳感器組件55、第三圖像傳感器組件56的圖像，可以得知被攝物體和儀器的實(shí)際距離，以及被攝物體的表面曲面信息。在拍攝過程中可以將距離信息反饋到鏡頭組的聚焦過程中。并且在后期的圖像處理和圖像重組的過程中，可以獲得被攝物體的3d表面信息。這種信息將被用來將數(shù)據(jù)庫中的不可見光的圖像和現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際被攝物體做位置，角度和尺寸比例的匹配。

圖11為本發(fā)明的另一種便攜式多光譜攝像裝置的主視圖。在另一個(gè)變形例中，本發(fā)明的便攜式多光譜攝像裝置還包括：一第四圖像傳感器組件57和一第五圖像傳感器組件58。第四圖像傳感器組件57包括一對(duì)于可見光均敏感的彩色圖像傳感器，第五圖像傳感器組件58是一對(duì)于可見光均敏感的黑白圖像傳感器，彩色圖像傳感器采集到的彩色圖像信息，黑白圖像傳感器采集到的黑白圖像信息，結(jié)合彩色圖像信息和黑白圖像信息得到可見光加強(qiáng)圖像信息。第五圖像傳感器組件58的黑白圖像傳感器因?yàn)椴皇怯胷gb彩色濾光片，所以圖像具有較高的分辨能力。將第四圖像傳感器組件57與第五圖像傳感器組件58同一時(shí)刻的兩幅圖像結(jié)合起來做圖像處理，就可以提高可見光圖像的整體質(zhì)量。但是該應(yīng)用只限于可見光領(lǐng)域，無法應(yīng)用到紅外，紫外和x射線的圖像應(yīng)用。也無法應(yīng)用到3d曲面信息的獲取上。

圖12為本發(fā)明的另一種便攜式多光譜攝像裝置的使用狀態(tài)示意圖。如圖12所示，本發(fā)明在使用的時(shí)候，操作者8運(yùn)用手臂和手掌81握著儀器的手柄31。由光源2發(fā)出的光源的出射光21(包含了紅外光線和白色可見光)照射到被檢測區(qū)域1，第一圖像傳感器組件5被檢測區(qū)域1對(duì)光源的出射光21的反射光，平板顯示屏4進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。光源的出射光21可以是紅外，紫外或可見光束，不以此為限。從圖中可知，平板顯示屏4發(fā)出的平板顯示屏的出射光41通過反射可能會(huì)被第一圖像傳感器組件5采集。無論平板顯示屏4是液晶顯示器或者oled顯示器，其出射光線都是偏振光。平板顯示屏的出射光41經(jīng)過反射和折射后如圖中光束42所示，到達(dá)第一圖像傳感器組件5，都會(huì)對(duì)于第一圖像傳感器組件5的信噪比和動(dòng)態(tài)范圍造成干擾，降低平板顯示屏4中第二可見光圖像信息的準(zhǔn)確性或是顯示效果。

圖13為圖12中的便攜式多光譜攝像裝置的第一圖像傳感器組件的放大示意圖。圖14為圖12中的便攜式多光譜攝像裝置中光源的發(fā)光、第一圖像傳感器組件的采集、平板顯示屏4的發(fā)光的幀周期(frametimetf)內(nèi)的對(duì)比圖。如圖13和14所示，為了規(guī)避上文(圖12的描述)提到的問題，本實(shí)施例中便攜式多光譜攝像裝置的平板顯示屏4包括一第一偏光片43，平板顯示屏4發(fā)出的顯示屏的出射光41經(jīng)過第一偏光片43向外射出。本實(shí)施例中的第一圖像傳感器組件5也包括一鏡組51、一對(duì)焦鏡片52一第二偏光片53以及第一圖像傳感器54，鏡組51、對(duì)焦鏡片52、第二偏光片53與第一圖像傳感器54依次排列在同一光軸上，入射光經(jīng)過第二偏光片53之后射入第一圖像傳感器54。并且，第一偏光片43的偏光方向與第二偏光片53的偏光方向相互垂直，使得第二偏光片53能夠阻擋平板顯示屏的出射光41進(jìn)入圖像傳感器54，大大減少了平板顯示屏的出射光41對(duì)第一圖像傳感器組件5的光污染。紅外光源2具有紅外光發(fā)射時(shí)段，即：光源的發(fā)光周期22。平板顯示屏4具有可見光發(fā)射時(shí)段，即：顯示屏的發(fā)光周期42。第一圖像傳感器組件5具有圖像采集時(shí)段，即第一圖像傳感器組件的采集時(shí)段59。在一個(gè)優(yōu)選方案中，光源的發(fā)光周期22、顯示屏的發(fā)光周期42以及第一圖像傳感器組件的采集時(shí)段59可以同時(shí)進(jìn)行，而不用擔(dān)心產(chǎn)生相互之間的干擾。

圖15為本發(fā)明的另一種便攜式多光譜攝像裝置中光源的發(fā)光、第一圖像傳感器組件的采集、平板顯示屏的發(fā)光的幀周期(frametimetf)內(nèi)的對(duì)比圖。為了規(guī)避上文(圖12的描述)提到的問題，在不通過偏光片組合的情況下(第一圖像傳感器組件5增加偏光片會(huì)降低圖像采集的質(zhì)量)，本實(shí)施例中便攜式多光譜攝像裝置可以通過控制光源的發(fā)光周期22、平板顯示屏的發(fā)光周期42以及第一圖像傳感器組件的采集時(shí)段59三者的工作周期來避免干擾。例如將光源的發(fā)光周期22和平板顯示屏的發(fā)光周期42分時(shí)操作。例如：控制光源的發(fā)光周期22與平板顯示屏的發(fā)光周期42不重疊，第一圖像傳感器組件的采集時(shí)段59與平板顯示屏的發(fā)光周期42不重疊，且第一圖像傳感器組件的采集時(shí)段59包含了光源的發(fā)光周期22。第一圖像傳感器組件5中的第一圖像傳感器54，比如ccd和cmos圖像探測器，都可以有一種電子快門的機(jī)制，精確地限定每個(gè)像素對(duì)于入射光生電荷的積分時(shí)間。在積分時(shí)間完成后，在啟動(dòng)平板顯示屏4的可見光的發(fā)光二極管led。使得可見光的led的脈沖式背光照明的時(shí)段，和第一圖像傳感器54具有的可見光的圖像采集時(shí)段，在時(shí)間上不重疊。這樣既可以不讓平板顯示屏的出射光41干擾第一圖像傳感器組件5中的第一圖像傳感器54的工作，又可以利用來自被攝物體表面的全部反射光線。

由于每幀視屏圖像，通常幀頻在15hz到60hz之間，都有一次短暫的黑色區(qū)間，圖11中的驅(qū)動(dòng)模式可能會(huì)讓人眼感覺閃爍。圖16為本發(fā)明的另一種便攜式多光譜攝像裝置中光源的發(fā)光、第一圖像傳感器組件的采集、平板顯示屏的發(fā)光的幀周期(frametimetf)內(nèi)的對(duì)比圖。如圖16所示，為了減輕這種閃爍，將每個(gè)幀周期內(nèi)的平板顯示屏4的發(fā)光二極管(led)的發(fā)光都更換為短暫的脈沖。當(dāng)脈沖頻率超過人眼的最高時(shí)間相應(yīng)頻率后，人眼則不再能夠感受到任何閃爍。本實(shí)施例中，將可見光發(fā)射時(shí)段內(nèi)的可見光的脈沖頻率控制在高于60hz，但不以此為限。以便超過人眼的最高時(shí)間相應(yīng)頻率，減輕平板顯示屏4的閃爍感受。

綜上，本發(fā)明的便攜式多光譜攝像裝置及其使用方法將人體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)或者組織的有關(guān)信息，以兩維，三維甚至動(dòng)態(tài)圖像直接顯示出來，大大提高了皮下血管或體內(nèi)臟器的可視性，使得人眼可以直接和實(shí)時(shí)觀測，能夠準(zhǔn)確地知道血管的位置，便于操作時(shí)能避開血管或者對(duì)血管做特別處理，有助于對(duì)人體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組織進(jìn)行診斷和治療。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。這里需要聲明的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。本發(fā)明也不局限于本發(fā)明中為了便于闡明基本概念所描述的醫(yī)學(xué)影像應(yīng)用，當(dāng)然也包括其他領(lǐng)域的應(yīng)用比如工業(yè)產(chǎn)品和環(huán)境檢測，個(gè)人身份的判定，虛擬空間和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的游戲以及商業(yè)行為等。