智能可编程光源DOT成像系统、方法和装置

摘要

本申请公开了一种智能可编程光源DOT成像系统、方法和装置，本申请通过使用预设图形模板并配以智能图像识别方式动态生成模板的方案，可以生成形状不受限制的静态或动态的图形化光源，能广泛适用于各类DOT成像应用，光源的可靠性高，寿命高，且极大降低了维护成本，造成较好的社会效益。

权利要求

1.一种智能可编程光源DOT成像系统，其特征在于，包括：图像采集模块，用于获取图像数据；

图像处理模块，用于接收所述图像采集模块的图像数据；

光束整形模块，用于接收外部的光源，并转换成适合成像引擎模块的光束形态，将转换后的光束射向成像引擎模块；

成像引擎模块，基于所述图像处理模块的结果将光束整形模块发出的光束转换成光源图形模板后射向投影镜头；

投影镜头模块，获取成像引擎模块的光源图形模板，并投射至所述图像采集模块的物场，照射被检测目标；

所述图像处理模块具体包括：

DOT图像处理子模块，用于实现医学DOT成像的功能，对相机采集的检测目标图像进行医学图像处理；

光源图形模板子模块库，用于存储预先设定的各种形态的光源的图形模板；

光源模板图像识别子模块，用于动态生成光源图形模板；

成像引擎接口子模块，用于将光源图形模板传输到成像引擎，形成相应形态的光源投射到被检测目标。

2.根据权利要求1所述的智能可编程光源DOT成像系统，其特征在于，所述光源图形模板子模块库中的各个图形模块对应设置有唯一标签单元；所述成像引擎模块用于根据标签选取对应的图形模块。

3.根据权利要求2所述的智能可编程光源DOT成像系统，其特征在于，所述光源模板图像识别子模块获取相机的图像，对图像中的实物场景进行边界检测和轮廓提取，根据提取的结果生成光源模板，并将生成的光源图形模板存入光源图形模板子模块库中。

4.根据权利要求3所述的智能可编程光源DOT成像系统，其特征在于，所述成像引擎模块中包括：DMD模块，内置有微反射镜阵列，用于获取光束整形模块所发射的光图像并向投影镜头发射光源；

DMD控制模块，通过图像接口总线连接DMD模块；用于获取光源图形模板的数据；所述DMD控制模块利用接收到的源图形模板数据控制DMD模块的微反射镜阵列上每个镜片的偏转角度。

5.一种智能可编程光源DOT成像方法，其特征在于，包括：基于实际的检测目标形状获取光源图形；

基于所形成的光源图形，调节成像引擎的出光形状和出光角度，照亮被测目标所在托盘底部；

获取被测目标的图像数据；

获取分析图像数据，调整被测目标所在托盘底部所接受的光源图形；

所述基于所形成的光源图形，调节成像引擎的出光形状和出光角度，照亮被测目标所在托盘底部包括：获取外部的光源，并转换成适合成像引擎模块的光束形态，将转换后的光束射向成像引擎；

基于被检测目标的图像数据，调整成像引擎内部的微反射镜阵列，利用接收到的数据控制微反射镜阵列上每个镜片的偏转角度；

所述获取外部的光源，并转换成适合成像引擎模块的光束形态，将转换后的光束射向成像引擎包括：获取外部的光源照射图像；

整形光束图像，将所得到的不同的光源图形数据设置标签，形成唯一的光源图形，以数据库形式存储；

调取数据库内的不同光源图形作为向托盘照射的光源图形。

6.根据权利要求5所述的智能可编程光源DOT成像方法，其特征在于，所述整形光束图像，将所得到的不同的光源图形数据设置标签，形成唯一的光源图形，以数据库形式存储包括：对图像中的实物场景进行边界检测和轮廓提取；

基于提取的结果生成光源图形数据，并内置唯一的标签；

将生成的光源图形数据形成数据库。

7.一种成像装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机可执行指令，所述处理器运行所述存储器上的计算机可执行指令时实现权利要求1‑4任意一项所述的方法。

说明书

智能可编程光源DOT成像系统、方法和装置

技术领域

[0001] 本申请涉及医疗设备图像处理技术领域，尤其涉及一种智能可编程光源DOT成像系统、方法和装置。

背景技术

[0002] DOT成像在医疗设备领域越来越得到广泛的应用，在DOT成像系统中，光源的作用非常重要，要能得到质量合格的图像，首先必须要有符合要求的光源。随着DOT成像在各个医学领域的使用，光源的要求也越来越复杂，呈现多样化的趋势。不仅在形式上多样，对于扫描轨迹、扫描周期等动态参数要求也更高。传统的光源解决方案一般采用灯的排列组合加上机械运动完成扫描过程，离散化的灯组无法适用于要求照明分别率高的应用，过于复杂的机械装置容易造成较高的故障率，而且使用寿命也比较低，给使用者造成较高的维护成本。

发明内容

[0003] 为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种智能可编程光源DOT成像系统、方法和装置。

[0004] 本申请实施例第一方面提供了一种智能可编程光源DOT成像系统，可包括：

[0005] 图像采集模块，用于获取图像数据；

[0006] 图像处理模块，用于接收所述图像采集模块的图像数据；

[0007] 光束整形模块，用于接收外部的光源，并转换成适合成像引擎模块的光束形态，将转换后的光束射向成像引擎模块；

[0008] 成像引擎模块，基于所述图像处理模块的结果将光束整形模块发出的光束转换成光源图形模板后射向投影镜头；

[0009] 投影镜头模块，获取成像引擎模块的光源图形模板，并投射至所述图像采集模块的物场，照射被检测目标。

[0010] 进一步地，所述图像处理模块具体包括：

[0011] DOT图像处理子模块，用于实现医学DOT成像的功能，对相机采集的检测目标图像进行医学图像处理；

[0012] 光源图形模板子模块库，用于存储预先设定的各种形态的光源的图形模板；

[0013] 光源模板图像识别子模块，用于动态生成光源图形模板；

[0014] 成像引擎接口子模块，用于将光源图形模板传输到成像引擎，形成相应形态的光源投射到被检测目标。

[0015] 进一步地，所述光源图形模板子模块库中的各个图形模块对应设置有唯一标签单元；所述成像引擎模块用于根据标签选取对应的图形模块。

[0016] 进一步地，所述光源模板图像识别子模块获取相机的图像，对图像中的实物场景进行边界检测和轮廓提取，根据提取的结果生成光源模板，并将生成的光源图形模板存入光源图形模板子模块库中。

[0017] 进一步地，所述成像引擎模块中包括：

[0018] DMD模块，内置有微反射镜阵列，用于获取光束整形模块所发射的光图像并向投影镜头发射光源；

[0019] DMD控制模块，通过图像接口总线连接DMD模块；用于获取光源图形模板的数据；所述DMD控制模块利用接收到的源图形模板数据控制DMD模块的微反射镜阵列上每个镜片的偏转角度。

[0020] 本申请实施例第二方面提供了一种智能可编程光源DOT成像方法，包括：

[0021] 基于光源获取光源图形；

[0022] 基于所形成的光源图形，调节成像引擎的出光形状和出光角度，照亮被测目标所在托盘底部；

[0023] 获取被测目标的图像数据；

[0024] 获取分析图像数据，调整被测目标所在托盘底部所接受的光源图形。

[0025] 进一步地，所述基于所形成的光源图形，调节成像引擎的出光形状和出光角度，照亮被测目标所在托盘底部包括：

[0026] 获取外部的光源，并转换成适合成像引擎模块的光束形态，将转换后的光束射向成像引擎；

[0027] 基于被检测目标的图像数据，调整成像引擎内部的微反射镜阵列，利用接收到的数据控制微反射镜阵列上每个镜片的偏转角度。

[0028] 进一步地，所述获取外部的光源，并转换成适合成像引擎模块的光束形态，将转换后的光束射向成像引擎包括：

[0029] 获取外部的光源照射图像；

[0030] 整形光束图像，将所得到的不同的光源图形数据设置标签，形成唯一的光源图形，以数据库形式存储；

[0031] 调取数据库内的不同光源图形作为向托盘照射的光源图形。

[0032] 进一步地，所述整形光束图像，将所得到的不同的光源图形数据设置标签，形成唯一的光源图形，以数据库形式存储包括：

[0033] 对图像中的实物场景进行边界检测和轮廓提取；

[0034] 基于提取的结果生成光源图形数据，并内置唯一的标签；

[0035] 将生成的光源图形数据形成数据库。

[0036] 第三方面，本申请实施例提供了一种成像装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机可执行指令，所述处理器运行所述存储器上的计算机可执行指令时实现第一方面的方法。

[0037] 在本申请实施例中，本申请通过使用预设图形模板并配以智能图像识别方式动态生成模板的方案，可以生成形状不受限制的静态或动态的图形化光源，能广泛适用于各类DOT成像应用，光源的可靠性高，寿命高，且极大降低了维护成本，造成较好的社会效益。

附图说明

[0038] 为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0039] 图1是本申请所涉及的成像方法的流程图；

[0040] 图2是DOT成像系统可编程光源装置系统的框图；

[0041] 图3是图像处理模块功能子模块框图；

[0042] 图4是光源图形模板与图像采集模块物场光源照射面对应关系示意图；

[0043] 图5是图像处理模块流程图；

[0044] 图6是基于DLP引擎可编程光源DOT成像系统示意图；

[0045] 图7基于LCD引擎可编程光源DOT成像系统示意图；

[0046] 图8是本申请实施例提供的一种成像装置的结构示意图。

具体实施方式

[0047] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

[0048] 应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

[0049] 还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

[0050] 还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

[0051] 如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

[0052] 如图1所示，是本申请所涉及的一种智能可编程光源DOT成像方法的流程图，包括：

[0053] S101:基于光源获取光源图形。

[0054] 可以理解的是，光源图形的选择一般情况要根据实际的检测目标形状，以及所要检测的部位进行选择，作为本方法的初始步骤，这里的光源图形主要是在亮度上的可调整，直接对光束的光源进行调整就可以。

[0055] S102:基于所形成的光源图形，调节成像引擎的出光形状和出光角度，照亮被测目标所在托盘底部。

[0056] 可以理解的是，本步骤的主要作用就是对光源的形状进行调整，一般情况根据在获取外部的光源之后，转换成适合成像引擎模块的光束形态，将转换后的光束射向成像引擎。成像引擎内选择合适的光源图像模型，并向托盘进行光照。

[0057] 在成像引擎内部设置有所得到的不同的光源图形数据，并通过设置标签形成唯一的光源图形的方式以便于后续在进行其他检测或者同类检测的时候能够快速地调取本方案所对应的光源图像。所有的官员图像数据以数据库形式存储在成像引擎中，一般情况下，随着本方案实施地越来越久，就会使得本方案的数据库更加的庞大，在后续的成像过程中，基本上只需要直接调用对应的光源图像数据就可以。

[0058] 在对光源图像数据进行提取时，是对图像中的实物场景进行边界检测和轮廓提取，基于提取的结果生成光源图形数据，并内置唯一的标签，将生成的光源图形数据形成数据库。

[0059] 在获取了数据库内的合适光源图形之后，还光源图像作为向托盘照射的光源图形。

[0060] 在成像引擎的硬件上，一般都是利用微反射镜阵列的形式，以控制微反射镜阵列上每个镜片的偏转角度的方式来实现光源图形的变化。

[0061] S103:获取被测目标的图像数据。

[0062] 可以理解的是，这里根据所获取的图像数据，一般有三个目的，第一是用于当前的被测目标的图像获取进行后续的检测，第二是作为光源图像的数据进行数据库的扩展，第三是作为反馈内容由操作者来选择是否还要调整成像引擎内部的微反射镜阵列的局部角度。

[0063] S104:获取分析图像数据，调整被测目标所在托盘底部所接受的光源图形。

[0064] 本申请实施例还提供一种智能可编程光源DOT成像系统，该系统用于执行前述任一项上述识别方法。具体地，参见图2，包括：图像采集模块1‑6，图像处理模块1‑1，成像引擎模块1‑2，光束整形模块1‑3，投影镜头模块1‑5和光源1‑4。

[0065] 上述的图像采集模块1‑6，用于获取图像数据；

[0066] 上述的图像处理模块1‑1，用于接收所述图像采集模块的图像数据；

[0067] 上述的光束整形模块1‑3，用于接收外部的光源，并转换成适合成像引擎模块的光束形态，将转换后的光束射向成像引擎模块；

[0068] 上述的成像引擎模块1‑2，基于所述图像处理模块的结果将光束整形模块发出的光束转换成光源图形模板后射向投影镜头；

[0069] 上述的投影镜头模块1‑5，获取成像引擎模块的光源图形模板，并投射至所述图像采集模块的物场，照射被检测目标。

[0070] 图像处理模块1‑1是一块嵌入式图像处理器模块，可以选用诸如TI公司生产的66AK2x系列的ARM_DSP图像处理芯片实现，图像处理模块1‑1通过USB线缆或其他视频类总线连接图像采集模块1‑6，对图像采集模块1‑6进行设置和控制，并从图像采集模块1‑6接收图像数据；成像引擎模块1‑2可以使用TI公司的DLP光成像模块实现，也可以使用LCD光成像模块或者LCOS光成像模块来实现，成像引擎模块1‑2通过LVDS信号或HDMI信号连接图像处理模块1‑1，从图像处理模块1‑1接收图像数据，成像引擎模块1‑2接收从光束整形模块1‑3照射过来的光束，并利用从图像处理模块1‑1接收的图像数据将光束转换成光图象射向投影镜头；光束整形模块1‑3接收光源1‑4射来的光束，并转换成适合成像引擎的光束形态，并射向成像引擎1‑3，光源1‑4向光束整形模块1‑3发射光束，可以选用LED或激光类型的光源；
投影镜头1‑5接收成像引擎模块1‑2射过来的光图像，并将光图像投射向图像采集模块1‑6的物场，照射被检测目标。

[0071] 如图3所示是图像处理模块功能子模块框图，DOT图像处理子模块2‑1负责实现医学DOT成像的功能，对相机采集的检测目标图像进行医学图像处理；光源图形模板子模块库2‑2负责保存预先设定的各种形态的光源的图形模板，实际应用中需要某个形态的模板，可直接从中调取模板输出给成像引擎；光源模板图像识别子模块2‑3负责动态生成光源的图形模板，当需要动态生成光源图形模板时，光源模板图像识别子模块2‑3读入相机的图像，对图像中的实物场景进行边界检测、轮廓提取等处理，根据提取的结果生成光源模板；并将生成的光源图形模板存入光源图形模板子模块库2‑2中；成像引擎接口子模块2‑4负责将光源图形模板传输到成像引擎，形成相应形态的光源投射到DOT检测目标。

[0072] 如图4所示是光源图形模板与图像采集模块物场光源照射面对应关系示意图，光源图形模板上的选定区域3‑1和非选定区域3‑3分别表示需要在物场照射面上需要点亮的区域和无光区域，选定区域3‑1对应在相机物场光源照射面的区域就是发光区域3‑2，也就是作为DOT系统的光源，非选定区域3‑3对应在相机物场光源照射面的区域就是无光区域3‑4。

[0073] 如图5所示是图像处理模块流程图，首先判断是否采用已有的光源图形模板进行照明，如果是，则直接从光源图形模板子模块库中调入；如果不是，则通过图像提取的方式实时形成模板，首先，将整个光源模板图形层设定为选定区域并通过成像引擎显示，此时，整个相机物场将是发光区域，相机采集图像，被检测目标的区域将被遮挡，形成暗区，利用边缘检测和轮廓提取，将暗区提取出来作为选定区域，其余作为非选定区域，这样在相机物场光源照射面就形成相应的发光区域的光源。

[0074] 如图6所示是基于DLP引擎可编程光源DOT成像系统示意图，图像处理模块1‑1通过USB线缆连接相机1‑8(照射区域为A)，控制相机采集被测目标的图像并读取图像，图像处理模块1‑1通过LVDS线缆连接成像引擎中的DMD控制模块5‑2并将光源的图形模板的数据传给DMD控制模块5‑2，DMD控制模块5‑2通过图像接口总线连接DMD模块5‑3，DMD控制模块5‑2利用接收到的图形模板数据控制DMD模块5‑3的微反射镜阵列上每个镜片的偏转角度。

[0075] 光源1‑4发出的光束经过光束整形模块1‑3的调整投射到DMD模块5‑3的微反射镜阵列上，微反射镜阵列根据DMD控制模块5‑2的控制数据结合入射的光形成光图像反射到投影镜头，照射在乳房托盘5‑7上，乳房托盘5‑7是被测目标B所在的相机物场光源照射面。如前所述，图形模板数据上选定区域数据对应的微透镜镜片将把自己接收到的光线反射向投影镜头，形成发光区域，也就是光源；非选定区域数据对应的微透镜镜片将不反射入射光线，这样就在投影镜头方向形成不发光区域。

[0076] 如图7所示是基于DLP引擎可编程光源DOT成像系统示意图，工作原理与基于DLP引擎可编程光源DOT成像系统非常类似，所不同的是成像引擎中的控制模块换成LCD控制模块6‑2，DMD模块5‑3换成LCD模块6‑3。

[0077] 图8是本申请实施例提供的一种成像装置的结构示意图。该对象检测设备4000包括处理器41，还可以包括输入装置42、输出装置43和存储器44。该输入装置42、输出装置43、存储器44和处理器41之间通过总线相互连接。

[0078] 存储器包括但不限于是随机存储记忆体(random access memory，RAM)、只读存储器(read至only memory，ROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read only memory，EPROM)、或便携式只读存储器(compact disc read至only memory，CD至ROM)，该存储器用于相关指令及数据。

[0079] 输入装置用于输入数据和/或信号，以及输出装置用于输出数据和/或信号。输出装置和输入装置可以是独立的器件，也可以是一个整体的器件。

[0080] 处理器可以包括是一个或多个处理器，例如包括一个或多个中央处理器(central processing unit，CPU)，在处理器是一个CPU的情况下，该CPU可以是单核CPU，也可以是多核CPU。处理器还可以包括一个或多个专用处理器，专用处理器可以包括GPU、FPGA等，用于进行加速处理。

[0081] 存储器用于存储网络设备的程序代码和数据。

[0082] 处理器用于调用该存储器中的程序代码和数据，执行上述方法实施例中的步骤。具体可参见方法实施例中的描述，在此不再赘述。

[0083] 可以理解的是，图8仅仅示出了对象检测设备的简化设计。在实际应用中，动作识别装置还可以分别包含必要的其他元件，包含但不限于任意数量的输入/输出装置、处理器、控制器、存储器等，而所有可以实现本申请实施例的动作识别装置都在本申请的保护范围之内。

[0084] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0085] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，该单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所显示或讨论的相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0086] 作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0087] 在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行该计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。该计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。该计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过该计算机可读存储介质进行传输。该计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。该计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是只读存储器(read至only memory，ROM)，或随机存储存储器(random access memory，RAM)，或磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带、磁碟、或光介质，例如，数字通用光盘(digital versatile disc，DVD)、或者半导体介质，例如，固态硬盘(solid state disk，SSD)等。

[0088] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护。