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一种医用红外透视方法及红外透视仪

阅读：820发布：2021-02-27

IPRDB可以提供一种医用红外透视方法及红外透视仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种医用红外透视方法，它是将人体热场某一断层的热能信息经过体表热能阶所辐射的红外光，依次经过帧扫描。行扫描及红外光学系统、分频滤波后，清晰地聚焦成像于红外探测器内并转换成模拟电信号，该模拟电信号经放大处理、模数转换器转换后变成数字电信号后输送到计算机中，计算机用专用红外透视软件将该信号以改色不改温的原则经伪彩色显示。温窗选定调节。色带编辑和颜色编辑等处理后，将反映该断层的人体深层结构的清晰图像从显示器实时显示出来。用该方法制成的红外透视仪，改变传统医学诊断模式，可以在对人体完全无损伤的情况下，提高热图诊断价值，成为具备定位、定性双重价值的影像诊断设备，造福人类。，下面是一种医用红外透视方法及红外透视仪专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种医用红外透视方法，它包括如下的步骤： (1)由计算机控制，截取人体热场某一断层的热能信息经过体表热能阶所辐射的红外光，依次经过帧扫描。行扫描及红外光学系统，进行分频滤波，选取出波长为9.2微米～10.4微米的红外光，使这种能够反映人体深层结构的红外光清晰地聚焦成像于红外探测器内；

(2)红外探测器将该红外光转换成模拟电信号，该模拟电信号经放大处理、模—数转换器转换后变成数字电信号；

(3)将转换后的数字电信号输送到计算机中，计算机用专用红外透视软件将该信号以改色不改温的原则经伪彩色显示.温窗选定调节.色带编辑和颜色编辑等处理后，将反映该断层的人体深层结构的清晰图像从显示器实时显示出来。

2.如权利要求1所述的医用红外透视方法，其特征在于所述的由计算机控制截取人体热场某一断层是通过下述三种方式进行控制的：(1)通过计算机及其相应的软件通过人体热场控制座对人体所处的方位、位置进行自动控制，它包括： ①坐姿.立姿.卧姿的控制；

②以上姿势的方位精确控制；

③肢体位置的控制；

(2)通过计算机及其相应的软件通过摄像头三维控制座对红外光学系统的整体位置的自动控制，它包括： ①联动：按照设置的默认物/像距函数关系联动步骤；

②手动：根据实际需要，随时调节步骤；

③自动：按照设置的默认参数，自动定位聚焦到预定的位置，扫描成像；

(3)通过计算机及其相应的软件通过专用伺服电机系统对红外光学系统内的各个元器件的位置的自动控制，它包括： ①联动：按照设置的默认物/像距函数关系联动步骤；

②手动：根据实际需要，随时调节步骤；

③自动：按照设置的默认参数，自动定位聚焦到预定的位置，扫描成像；

3.如权利要求1所述的医用红外透视方法，其特征在于所述的伪彩色显示、温窗选定与上下限调节、色带编辑和颜色编辑的处理包括： (1)伪彩色显示色带调节步骤

①色带长度调节步骤，

②色带颜色比例调节步骤；

(2)温窗上下限与间距绝对值调节步骤；

(3)色带编辑：将色带中的颜色进行置换的调节步骤；

(4)颜色编辑：

①全色与分色的色调调节步骤，

②全色与分色亮度调节步骤，

③全色与分色对比度调节步骤，

④全色与分色黑度调节步骤；

(5)图像实时处理：

①视野锁定、缩放、比例控制步骤， ②光滑度调节步骤，

③多层图像叠加步骤；

(6)显示步骤：

扫描成像过程观察的成像框，

已经完成扫描成像过程的图像展示框，设置图标编辑框储存已经从展示框退出、以图标形式显示的图样，这些图标可以随时调入框放大显示，可以对图标进行图像编辑，如复制.粘贴.删除等；

(7)热图保存步骤：

①图像经复查合格、删除不满意者后，批量存盘；

②自动形成受检者文件夹和序列化的各种文件名；

③存盘文件包括——伪彩色图像、温度信息、使用中调整过或未调整的色带文件名、操作过程宏记录，

④自动进入数据库储存，便于网络使用。

4.如权利要求1所述的医用红外透视方法，其特征在于所述的行扫描采用单向转动的反光圆柱，其反射面呈拟正弦曲面，以实现快速线性逐行双向扫描。

5.如权利要求1的方法制成的红外透视仪，其特征在于：包括有均分别与控制台(3)的计算机连接的摄像头三维控制座(2)、红外透视摄像头 (1)、人体热场控制座(20)，与设置在摄像头三维控制座(2)上的红外透视摄像头(1)相对应的位置处设置有人体热场控制座(20)。

6.如权利要求5所述的红外透视仪，其特征在于：红外透视摄像头(1) 主要包括有帧扫凹面镜(6)、行扫反光镜(21)、单晶锗透镜(5、7)和红外探测器，设置在单晶锗透镜(5)之后受电机带动且不断摆动的帧扫凹面镜(6)的入射光路对应于人体热场处，受电机带动的行扫反光镜(21)设置于帧扫凹面镜(6)的焦点处，行扫反光镜(21)的反射光路与位于红外探测器(8)之前的单晶锗透镜(7)相对应。

7.如权利要求6所述的红外透视仪，其特征在于：行扫反光镜(21) 是受电机带动且单向转动的拟正弦曲面双向扫描圆柱(23)，其圆周拟正弦波数4≤ω≤20。

8.如权利要求5、6、7所述的红外透视仪，其特征在于：所述摄像头三维控制座(2)的底座(9)上通过进退轨道(10)和进退螺纹杆(11) 设置定位调距底盘(12)，定位调距底盘(12)套装在进退轨道(10)上；定位调距底盘(12)上设有水平调节螺杆(13)和水平调节底盘(14)，垂直于水平调节底盘(14)面上固定有升降轨道(15)和升降调节螺杆(16)，该升降轨道(15)和升降调节螺杆(16)通过套装在其上的固定板(17) 连接红外透视摄像头的平台(18)。

9.如权利要求8所述的红外透视仪，其特征在于：摄像头三维控制座 (2)、红外透视摄像头(1)和人体热场控制座(20)均设置于同一温控室 (19)内。

说明书全文

(一)、所属技术领域

本发明涉及一种医用红外辐射热像技术，特别是一种可以透视人体深层结构的医用红外透视方法，以及按照该方法制成的红外透视仪。

(二)、技术背景

国内外现有的传统红外热像技术一般是人体热场所辐射出的红外光经光机扫描、红外光学系统、分频滤波后进入红外探测器内成像，形成模拟电信号，再经放大处理、模数转换器后变成数字电信号，该数字电信号被输送到计算机中，并从显示器输出影像。其中：1.光机扫描中的行扫描是一个受电机带动且不断往返摆动的平面镜。它主要存在的缺点是扫描成像速度很慢，不能动态显示人体结构形态；2.红外光学系统综合焦距太长，在近摄情况下景深与温深不够，不能摄取完整的或足量的人体热场红外辐射综合波信息，同时因为断层厚度不够，图像也缺乏质感和立体感。因而只能显示人体表面的温度分布情况，对乳腺疾患、皮肤疾患、某些神经功能性疾病及与神经血管功能有关的疾病等虽然有诊断价值，但是对于深层结构情况只能根据相应部位的温度改变间接推断可能存在的疾病或功能异常。因为不能显示人体深层结构(如心、肺等内脏器官)的形态，对疾病或功能异常缺乏准确的解剖形态学定位依据。因此，传统红外热像技术始终没有成为医学界公认的主要诊断方法，得不到推广应用。

(三)、发明内容

本发明的目的就是提供一种改变传统医学诊断模式、造福人类、能够显示人体深层结构的医用红外透视方法。

本发明的另一个目的就是利用上述方法制成的红外透视仪，它可以在对人体完全无损伤的情况下，实现连续动态摄像与显像功能，增加人体结构单位面积的热图像素，达到提高有效空间分辨率和温度分辨率效果。

本发明的医用红外透视方法是通过这样的技术方案实现的，它包括如下的步骤：

(1)由计算机控制，截取人体热场某一断层的热能信息经过体表热能阶所辐射的红外光，依次经过帧扫描。行扫描及红外光学系统，进行分频滤波，选取出波长为9.2微米～10.4微米的红外光，使这种能够反映人体深层结构的红外光清晰地聚焦成像于红外探测器内；

(2)红外探测器将该红外光转换成模拟电信号，该模拟电信号经放大处理、模—数转换器转换后变成数字电信号；

(3)将转换后的数字电信号输送到计算机中，计算机用专用红外透视软件将该信号以改色不改温的原则经伪彩色显示。温窗选定调节。色带编辑和颜色编辑等处理后，将反映该断层的人体深层结构的清晰图像从显示器实时显示出来。

按上述方法制成的红外透视仪是通过这样的技术方案实现的，它包括有均分别与控制台的计算机连接的摄像头三维控制座、红外透视摄像头、人体热场控制座，与设置在摄像头三维控制座上的红外透视摄像头相对应的位置处设置有人体热场控制座。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

1.按照“衰减性温阶透视叠影”原理，通过软件编程实现操作规范化、程序化，满足临床、科研以及网络查询需要。尤其是实时图像显示控制程序，为国内外首创。

2.采用本方法和透视仪具备人体深层结构透视效果。

3.能够根据需要，进行定位深部透视。

4.伪彩色显示效果比传统红外热像清晰、协调，视觉效应好。

5.设计新型红外扫描装置，达到提高现有设备的成像速度10～15 倍以上。

6.改进红外摄像光学系统的结构与性能，拓宽温深，提高红外透视的定位选择性断层厚度的可控范围1倍以上。

7.设计了“拟正弦曲面扫描系统”进一步大幅度提高扫描成像速度。

8.实现连续动态摄像与显像功能，成像速度达到每秒30帧的效果。

9.增加热像素4倍(512×512)以上，达到提高有效空间分辨率和温度分辨率的效果。

(四)、附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为红外透视成像原理流程图；

图2为本发明的红外透视仪的整体结构示意图；

图3为本发明的红外透视仪的摄像头三维控制座的结构示意图；

图4为本发明的红外透视仪的红外摄像头的光路原理图；

图5为图4中的拟正弦曲面双向扫描圆柱结构示意图；

图6为正常人腹部红外透视图；

图7为正常人胸部红外透视图。

图中：1.红外透视摄像头；2.摄像头三维控制座；3.控制台；4. 行扫反光镜；5.单晶锗透镜；6.帧扫凹面镜；7.单晶锗透镜；8.红外探测器；9.底座；10.进退轨道；11.进退螺纹杆；12.定位调距底盘；13. 水平调节螺杆；14.水平调节底盘；15.升降轨道；16.升降调节螺杆；17. 固定板；18.连接红外摄像头的平台；19.温控室；20.人体热场控制座； 21.数据传输线；22.显示器；23.拟正弦曲面双向扫描圆柱。

(五)、具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明作进一步说明：

本发明包括如下的步骤：

(2)红外探测器将该红外光转换成模拟电信号，该模拟电信号经放大处理、模—数转换器转换后变成数字电信号；

参见图1，人体各部分产热的40％～60％形成由血流系统、气流系统、非血流性液体、实质组织和皮肤构成的人体热场，各区域热场中的热场温度向体表端层依次衰减，反映深层结构形态和功能的衰减性温阶透视叠影红外辐射，该衰减性温阶透视叠影红外辐射经上述的方法，就可能得到反映人体深层结构的红外透视图。

上述步骤中，所述的由计算机控制截取人体热场某一断层是通过下述三种方式进行控制的：

(1)通过计算机及其相应的软件通过人体热场控制座对人体所处的方位、位置进行自动控制，它包括：

①坐姿.立姿.卧姿的控制；

②以上姿势的方位精确控制；

③肢体位置的控制；

(2)通过计算机及其相应的软件通过摄像头三维控制座对红外光学系统的整体位置的自动控制，它包括：(调节镜头前伸参数，优化显示层次)

①联动：按照设置的默认物/像距函数关系联动步骤；

②手动：根据实际需要，随时调节步骤；

③自动：按照设置的默认参数，自动定位聚焦到预定的位置，扫描成像；

(3)通过计算机及其相应的软件通过专用伺服电机系统对红外光学系统内的各个元器件的位置的自动控制，它包括：

①联动：按照设置的默认物/像距函数关系联动步骤；

②手动：根据实际需要，随时调节步骤；

③自动：按照设置的默认参数，自动定位聚焦到预定的位置，扫

描成像；

上述相应的计算机软件采用参数控制方式完成摄像系统的控制功能。最佳参数的外在表现为按需要的部位层面成像，成像的层次与轮廓较为清晰。

上述步骤中，所述的伪彩色显示、温窗选定调节、色带编辑和颜色编辑的处理包括：

(1)伪彩色显示色带调节步骤

伪彩色显示是指彩色形式表达温度差异变化而提高温度变化的视

觉敏感效应的“以色代温”显示方法。色带则指与温度值一一对应的、

按规定次序排列的颜色范围，表现为一个带状矩形框，颜色上下限之

间像素量不低于2048(便于图像放大时像素平滑过渡间插和色调调节

等功能实现)。调节后的色带可以存盘保存。

①色带长度调节步骤：动态调节色带矩形框的长度，使之能够表

达的颜色范围随之动态变化，温窗刻度不变化，颜色代表的温度起变

化。影响成像过程。

②色带颜色比例调节步骤：对色带中某部分颜色范围所占的比例

做动态调整，温窗温度刻度不变化，颜色所代表的温度范围也就不同

了，随之影响到成像。

(2)温窗上下限与间距绝对值调节步骤：温窗是指与色带中的颜色值一一对应的温度刻度表。对温窗上下限及间距的调整，温窗范围所对应的颜色也就不同了，影响到成像。

(3)色带编辑：将色带中的颜色进行置换的调节步骤；

(4)颜色编辑：

①全色与分色的色调调节步骤，

②全色与分色亮度调节步骤，

③全色与分色对比度调节步骤，

④全色与分色黑度调节步骤；

(5)图像实时处理：

①视野锁定、缩放、比例控制步骤：锁定指保持图像框内的视野

范围不变、像素量不变，不受距离远近调节改变的影响，其余功能较

为明确。

②光滑度调节步骤：光滑度调节功能主要通过纵横运动模糊和高

斯氏模糊方法解决图像的粗糙、不光滑问题。

③多层图像叠加步骤；

(6)显示步骤：

扫描成像过程观察的成像框，

已经完成扫描成像过程的图像展示框，

设置图标编辑框储存已经从展示框退出、以图标形式显示的图样，

这些图标可以随时调入框放大显示，可以对图标进行图像编辑，如复

制.粘贴.删除等；

(7)热图保存步骤：

①图像经复查合格、删除不满意者后，批量存盘；

②自动形成受检者文件夹和序列化的各种文件名；

③存盘文件包括——伪彩色图像、温度信息、使用中调整过或未

调整的色带文件名、操作过程宏记录，

④自动进入数据库储存，便于网络使用。

上述步骤中，所述的行扫描采用单向转动的柱体，其反射面呈拟正弦曲面，以实现快速线性逐行双向扫描。

如图2所示，按上述方法制成的红外透视仪，其特征在于：包括有均分别与控制台3的计算机连接的摄像头三维控制座2、红外透视摄像头1、人体热场控制座20，与设置在摄像头三维控制座2上的红外透视摄像头1 相对应的位置处设置有人体热场控制座20。

如图4所示，红外透视摄像头1主要包括有帧扫凹面镜6、行扫反光镜 21、单晶锗透镜5、单晶锗透镜7和红外探测器，设置在单晶锗透镜5之后受电机带动且不断摆动的帧扫凹面镜6的入射光路对应于人体热场处，受电机带动的行扫反光镜21设置于帧扫凹面镜6的焦点处，行扫反光镜21 的反射光路与位于红外探测器8之前的单晶锗透镜7相对应。

如图5所示，行扫反光镜21可以是受电机带动且单向转动的拟正弦曲面双向扫描圆柱23，其圆周拟正弦波数4≤ω≤20。拟正弦曲面双向扫描圆柱23是根据正弦波曲线逢拐点即改变相位的原理设计而成。它具备单向高速旋转的特征，可以大幅度提高行扫描速度将近100倍。拟正弦曲面的正反相位圆弧特性又同时满足了线性扫描的需要。

如图3所示，所述摄像头三维控制座2的底座9上通过进退轨道10和进退螺纹杆11设置定位调距底盘12，定位调距底盘12套装在进退轨道10 上；定位调距底盘12上设有水平调节螺杆13和水平调节底盘14，垂直于水平调节底盘14面上固定有升降轨道15和升降调节螺杆16，该升降轨道 15和升降调节螺杆16通过套装在其上的固定板17连接红外透视摄像头的平台18。

如图1所示，摄像头三维控制座2、红外透视摄像头1和人体热场控制座20均设置于同一温控室19内。

用本发明对100多名自愿进行不同部位透视检查、验证，均达到预期的形态与功能显示效果。参见图7，它是22岁正常男性的胸部红外透视图，图中，心肺显示清晰，符合正常解剖形态；周围的比邻结构，如升主动脉、胸膜反折等，均显示良好；无异常温度改变，功能正常。如图6所示，它是正常33岁男性的腹部腹膜后透视断层图，放大图中可以看到正常胰腺形态结构，比邻的肠系膜上静脉、脾静脉、门静脉、肠系膜上动脉等均清晰地显示。而这些深层血管，在不注射造影剂的情况下，其他当今的影像手段(如X线、CT、核磁共振等)是无法或难以实现形态与功能同时显示的 (注：核磁共振在不注射造影剂情况下显示血管需要用造价昂贵的高磁场强度设备)。红外透视冠状断层观察角度方向为自然视角方向，比CT、核磁共振的横断层图容易定位、识别、分析、而且包括的视野范围也大于CT、核磁共振。

标题	发布/更新时间	阅读量
计算机断层扫描系统-专利编号CN107106109A	2020-05-13	413
计算机断层扫描系统-专利编号CN101297758B	2020-05-12	207
计算机断层扫描设备-专利编号CN106328344B	2020-05-13	292
计算机断层扫描设备-专利编号CN104274196A	2020-05-11	365
计算机断层扫描系统-专利编号CN101297758A	2020-05-12	683
计算机断层扫描设备-专利编号CN104274196B	2020-05-12	186
计算机断层扫描系统-专利编号CN103505233A	2020-05-11	247
计算机断层扫描设备-专利编号CN110013265A	2020-05-11	879
计算机断层扫描装置-专利编号CN1242976A	2020-05-13	833
计算机断层扫描-专利编号CN108240998A	2020-05-11	513

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