CN102860821B - 虚拟视频成像的医用红外热像仪装置及其数据传输的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，具体公开了一种虚拟视频成像的医用红外热像仪装置及其数据传输的方法，该装置包括：红外热像无线发射系统及无线音视频虚拟视频眼镜成像系统，所述红外热像无线发射系统内包括医用红外热像仪、与医用红外热像仪通信连接的第一无线音视频收发模块，无线音视频虚拟视频眼镜成像系统内包括第二无线音视频收发模块、分别与第二无线音视频收发模块通信连接的虚拟视频眼镜及耳麦。本发明使用嵌入式技术实现红外图像的采集处理和视频合成，通过无线音视频模块将红外热图视频图像进行发射，不同地方的多个医生只需要佩戴具有无线接收的虚拟视频眼镜，就可以在一米左右的正前方形成一47英寸的虚像，实现多人同时观看、教学和会诊。

Description

虚拟视频成像的医用红外热像仪装置及其数据传输的方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种具有无线传输的虚拟视频眼镜成像的医用红外热像仪装置，以及利用其进行远程无线数据传输的方法。

背景技术

人体是一个天然红外辐射源，人体皮肤的红外辐射波段为3-50mm。当人体患病时，人体的热平衡受到破坏，因此测定人体温度的变化是临床医学诊断疾病的一项重要指标。热像仪可以显示和记录人体的温度分布，将病变时的人体热像和正常生理状态下的人体热像进行比较，便可从热像是否有异变化来判断病理状态。

红外热像技术被应用到医学领域已有40多年历史，自从1956年英国医生Lawson用红外热像技术诊断乳腺癌以来，医用红外热像技术逐步受到人们的关注。红外热像技术在我国起步较晚，一直以来进展较为缓慢。近几年来，随着光电技术、计算机多媒体技术，尤其是半导体技术的发展，使热像仪的分辨能力、及清晰度达到了临床需求的水平，因此医用红外热像仪的应用逐渐受到广泛重视，成为国际上新的研究热点。

目前的医用红外热像仪一般不能进行无线传播，其只能由热像仪探头通过数据传输线与PC机有线连接，才能实现红外热图的采集、处理及分析。因此现有的医用红外热像仪一般只能由一个医生进行诊断，不能实现多人同时观察红外热图。若想多人同时观看诊断时，只能在同一个显示终端上进行观察，不仅较为不便，且很多热图细节不能清晰的展示给每个人。此外，现有的这种医用红外热像仪不能移动和野外状态下使用，不便于实现远程传输和资料共享。

发明内容

本发明的一目的在于，提出一种虚拟视频成像的医用红外热像仪装置，其可以将红外热图视频图像进行远程无线传输，并进行虚拟成像显示，可实现多人同时观看及远程会诊；

本发明的另一目的在于，提出一种虚拟视频成像的医用红外热像仪装置进行数据传输的方法，其通过将红外热图视频图像与本地音频信号进行远程无线传输，并进行虚拟成像显示，可实现多人同时观察红外热图，多人一起会诊的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种虚拟视频成像的医用红外热像仪装置，其包括：红外热像无线发射系统及无线音视频虚拟视频眼镜成像系统，所述红外热像无线发射系统内包括医用红外热像仪、与医用红外热像仪通信连接的第一无线音视频收发模块，无线音视频虚拟视频眼镜成像系统内包括第二无线音视频收发模块、分别与第二无线音视频收发模块通信连接的虚拟视频眼镜及耳麦；所述医用红外热像仪的红外热图视频图像与本地的音频信号通过第一无线音视频收发模块进行无线发射，第二无线音视频收发模块接收该红外热图视频图像及音频信号，并将其分别传送至虚拟视频眼镜及耳麦，虚拟视频眼镜将接收到的红外热图视频图像形成一虚像进行显示，耳麦将接收到的音频信号转换成声音进行播放。

其中，所述医用红外热像仪内包括光学系统、非制冷焦平面阵列及外围电路、FPGA红外采集校正滤波模块及ARM嵌入式系统；所述非制冷焦平面阵列及外围电路与光学系统电性连接，ARM嵌入式系统与FPGA红外采集校正滤波模块电性连接；所述ARM嵌入式系统还分别电性连接一复合视频输出模块、音频放大及音频输入输出模块，该复合视频输出模块与音频放大及音频输入输出模块另一端均与第一无线音视频收发模块电性连接。

具体的，所述光学系统内包括红外镜头，该红外镜头可以为一广角红外镜头。

本发明中，所述非制冷焦平面阵列及外围电路与FPGA红外采集校正滤波模块之间依次电性连接有预处理电路及A/D转换电路。

进一步地，所述非制冷焦平面阵列及外围电路内包括有非致冷焦平面探测器及读出电路，该读出电路一端与非致冷焦平面探测器电性连接，另一端与预处理电路电性连接。

所述ARM嵌入式系统内包括有ARM处理器，该ARM处理器可以采用ARM11内核的CPU。

再者，所述医用红外热像仪内还包括一电源电路，该电源电路分别与非制冷焦平面阵列及外围电路、预处理电路、A/D转换电路、FPGA红外采集校正滤波模块及ARM嵌入式系统电性连接。

本发明中，所述第一无线音视频收发模块与第二无线音视频收发模块均采用2.4GHZ的无线音视频收发模块。

进一步地，本发明还提供了一种虚拟视频成像的医用红外热像仪装置进行数据传输的方法，其包括如下步骤：

人体的红外辐射通过光学系统成像在非致冷焦平面探测器的光敏面上后，输出序列模拟图像信号，该模拟图像信号进放大和阻抗变换处理后，通过A/D转换电路输出；

FPGA红外采集校正滤波模块将经过A/D转换电路输出的图像信号进行非均匀性校正、滤波以降低噪声提高信噪比和死点补偿后，产生中断信号通知ARM嵌入式系统读取图像数据；

ARM嵌入式系统对读取的图像数据进行温度计算，将灰度数据转换成温度数据，形成温度分布红外热图，然后将红外热图视频图像合成为标准的复合视频信号后输送至第一无线音视频收发模块；

本地的音频信号经ARM嵌入式系统采集后，与复合视频信号一起通过第一无线音视频收发模块进行无线传输；

第二无线音视频收发模块接收第一无线音视频收发模块发射的复合视频信号及音频信号，并将其分别传送至虚拟视频眼镜及耳麦，虚拟视频眼镜将接收到的红外热图的复合视频信号形成一虚像进行显示，耳麦将接收到的音频信号转换成声音进行播放。

本发明中，所述形成温度分布红外热图后，ARM嵌入式系统还根据分析需要，通过温窗变换，对关心的温度段和部位进行图像增强处理，然后将红外热图视频图像经过视频编码电路合成为标准的复合视频信号，进而通过复合视频输出模块进行输出；所述虚拟视频眼镜将接收到的红外热图的复合视频信号在人眼前方1-2米范围内形成一47英寸的虚像进行显示。

本发明的虚拟视频成像的医用红外热像仪装置及其数据传输的方法，其可以将红外热图视频图像进行无线传输，并将其输入虚拟视频眼镜，在人眼前形成虚像，音频信号通过耳麦转换成声音，从而实现多人同时观察红外热图，多人一起会诊的目的，不仅可以方便清晰的观看医用热图的图像和细节，且可以解决在野外或移动状态下进行红外图像数据远程传输、远程会诊和资料共享的问题，使得现场诊断可以运用于远程会诊、培训、教学等活动，实现医疗与培训教学等活动的紧密结合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明虚拟视频成像的医用红外热像仪装置一种具体实施例的模块结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种虚拟视频成像的医用红外热像仪装置，其包括：红外热像无线发射系统10及无线音视频虚拟视频眼镜成像系统20，所述红外热像无线发射系统10内包括医用红外热像仪、与医用红外热像仪通信连接的第一无线音视频收发模块12，无线音视频虚拟视频眼镜成像系统20内包括第二无线音视频收发模块22、分别与第二无线音视频收发模块22通信连接的虚拟视频眼镜24及耳麦26；所述医用红外热像仪的红外热图视频图像与本地的音频信号通过第一无线音视频收发模块12进行无线发射，第二无线音视频收发模块22接收该红外热图视频图像及音频信号，并将其分别传送至虚拟视频眼镜24及耳麦26，虚拟视频眼镜24将接收到的红外热图视频图像形成一虚像进行显示，耳麦26将接收到的音频信号转换成声音进行播放。本发明使用嵌入式技术实现红外图像的采集和视频合成，然后通过无线音视频模块将红外热图视频图像进行发射，不同地方的多个医生只需要佩戴具有无线接收的虚拟视频眼镜24，就可以在一米左右的正前方形成一47英寸的虚像，实现多人同时观察红外热图，能更加方便和清晰的观看医用热图的图像和细节，解决医用红外热像仪在野外或移动状态下的图像的远程传输、远程会诊和资料共享的问题。

本发明中，所述医用红外热像仪内包括光学系统13、非制冷焦平面阵列及外围电路14、现场可编程门阵列（FPGA：Field-Programmable Gate Array）红外采集校正滤波模块15及ARM嵌入式系统16。其中，所述非制冷焦平面阵列及外围电路14与光学系统13电性连接，ARM嵌入式系统16与FPGA红外采集校正滤波模块15电性连接。所述ARM嵌入式系统16还分别电性连接一复合视频输出模块162、音频放大及音频输入输出模块164，该复合视频输出模块162与音频放大及音频输入输出模块164另一端均与第一无线音视频收发模块12电性连接。

其中，所述的光学系统13用于接收被测物体的红外辐射，根据视场大小和像质的要求而由不同红外光学透镜组成，起着对被测物体的红外辐射进行汇聚、滤波和聚焦等作用。具体的，该光学系统13内包括有红外镜头（未图示），该红外镜头可以为一8um~12um的广角红外镜头。该广角红外镜头是一种焦距短于标准镜头、视角大于标准镜头、焦距长于鱼眼镜头、视角小于鱼眼镜头的摄影镜广角红外镜头。

本发明中，所述非制冷焦平面阵列及外围电路14与FPGA红外采集校正滤波模块15之间还依次电性连接有预处理电路17及A/D转换电路18。在本发明中，所述非制冷焦平面阵列及外围电路14内包括有非致冷焦平面探测器及读出电路（未图示），该读出电路一端与非致冷焦平面探测器电性连接，另一端与预处理电路17电性连接。人体的红外辐射经8um~12um的红外镜头，成像在非致冷焦平面探测器的光敏面上，其产生的信号经读出电路读出，并输出序列模拟图像信号，进而经过预处理电路17进行放大和阻抗变换处理后，通过A/D转换电路18输出。所述FPGA红外采集校正滤波模块15将经过A/D转换电路18输出的图像信号进行非均匀性校正、滤波以降低噪声提高信噪比和死点补偿后，产生中断信号通知ARM嵌入式系统16读取图像数据。

作为本发明的一种选择性实施例，所述ARM嵌入式系统16内包括有ARM处理器（未图示），该ARM处理器可以采用ARM11内核的CPU，该ARM 11内核的CPU可以运行嵌入式Wince6.0操作系统。ARM嵌入式系统16对从FPGA红外采集校正滤波模块15读取的图像数据进行温度计算，将灰度数据转换成温度数据，形成温度分布热图，然后再根据分析需要，通过温窗变换，对关心的温度段和部位进行图像增强处理，然后通过视频编码电路、音频放大电路及复合视频输出模块162将图像合成视频序列输出至第一无线音视频收发模块12。同时，本地的音频信号经过ARM嵌入式系统16的采集后，与复合视频信号一起，通过第一无线音视频收发模块12进行无线传输。作为本发明的一种优选实施例，所述第一无线音视频收发模块12与第二无线音视频收发模块12均采用2.4GHZ的无线音视频收发模块。第二无线音视频收发模块12接收红外热像无线发射系统10发射的红外视频图像和本地音频信号后，红外视频图像输入虚拟视频眼镜24，在人眼正前方约一米处形成一47英寸的虚像，音频信号通过耳麦26转换成声音。

此外，本发明的虚拟视频成像的医用红外热像仪装置内还包括一电源电路19，该电源电路19分别与非制冷焦平面阵列及外围电路14、预处理电路17、A/D转换电路18、FPGA红外采集校正滤波模块15及ARM嵌入式系统16电性连接。该电源电路19可以为整个医用红外热像仪提供多组电压，以确保该虚拟视频成像的医用红外热像仪装置在任意场合下都能够正常工作。

进一步地，本发明还提供了一种虚拟视频成像的医用红外热像仪装置进行数据传输的方法，其包括如下步骤：

步骤1，人体的红外辐射通过光学系统成像在非致冷焦平面探测器的光敏面上后，输出序列模拟图像信号，该模拟图像信号进放大和阻抗变换处理后，通过A/D转换电路输出。在本发明中，人体的红外辐射可以通过一8um~12um的红外镜头成像在非致冷焦平面探测器的光敏面上，其产生的信号经过读出电路读出，然后输出序列模拟图像信号，再经过一预处理电路进行放大和阻抗变换后，经A/D转换电路输出。

步骤2，FPGA红外采集校正滤波模块将经过A/D转换电路输出的图像信号进行非均匀性校正、滤波以降低噪声提高信噪比和死点补偿后，产生中断信号通知ARM嵌入式系统读取图像数据。

步骤3，ARM嵌入式系统对读取的图像数据进行温度计算，将灰度数据转换成温度数据，形成温度分布红外热图，然后将红外热图视频图像合成为标准的复合视频信号后输送至第一无线音视频收发模块。在该步骤中，形成温度分布红外热图后，ARM嵌入式系统还根据分析需要，通过温窗变换，对关心的温度段和部位进行图像增强处理，然后将红外热图视频图像经过视频编码电路合成为标准的复合视频信号，进而通过复合视频输出模块进行输出。

步骤4，本地的音频信号经ARM嵌入式系统采集后，与复合视频信号一起通过第一无线音视频收发模块进行无线传输。在本发明中，本地的音频信号经ARM嵌入式系统采集后，可以通过音频放大及音频输入输出模块传送至第一无线音视频收发模块，进而与复合视频信号一起通过第一无线音视频收发模块进行无线传输。

步骤5，第二无线音视频收发模块接收第一无线音视频收发模块发射的复合视频信号及音频信号，并将其分别传送至虚拟视频眼镜及耳麦，虚拟视频眼镜将接收到的红外热图的复合视频信号形成一虚像进行显示，耳麦将接收到的音频信号转换成声音进行播放。作为本发明的具体实施例，该第一无线音视频收发模块与第二无线音视频收发模块均可采用2.4GHZ的无线音视频收发模块。本发明中，虚拟视频眼镜可以将接收到的红外热图的复合视频信号在人眼前方1-2米范围内形成一47英寸的虚像进行显示。

综上所述，本发明的虚拟视频成像的医用红外热像仪装置及其数据传输的方法，其可以将红外热图视频图像进行无线传输，并将其输入虚拟视频眼镜，在人眼前形成虚像，音频信号通过耳麦转换成声音，从而实现多人同时观察红外热图，多人一起会诊的目的，不仅可以方便清晰的观看医用热图的图像和细节，且可以解决在野外或移动状态下进行红外图像数据远程传输、远程会诊和资料共享的问题，使得现场诊断可以运用于远程会诊、培训、教学等活动，实现医疗与培训教学等活动的紧密结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种虚拟视频成像的医用红外热像仪装置，其特征在于，包括：红外热像无线发射系统及无线音视频虚拟视频眼镜成像系统，所述红外热像无线发射系统内包括医用红外热像仪、与医用红外热像仪通信连接的第一无线音视频收发模块，无线音视频虚拟视频眼镜成像系统内包括第二无线音视频收发模块、分别与第二无线音视频收发模块通信连接的虚拟视频眼镜及耳麦；所述医用红外热像仪的红外热图视频图像与本地的音频信号通过第一无线音视频收发模块进行无线发射，第二无线音视频收发模块接收该红外热图视频图像及音频信号，并将其分别传送至虚拟视频眼镜及耳麦，虚拟视频眼镜将接收到的红外热图视频图像形成一虚像进行显示，耳麦将接收到的音频信号转换成声音进行播放。

2.如权利要求1所述的虚拟视频成像的医用红外热像仪装置，其特征在于，所述医用红外热像仪内包括光学系统、非制冷焦平面阵列及外围电路、FPGA红外采集校正滤波模块及ARM嵌入式系统；所述非制冷焦平面阵列及外围电路与光学系统电性连接，ARM嵌入式系统与FPGA红外采集校正滤波模块电性连接；所述ARM嵌入式系统还分别电性连接一复合视频输出模块、音频放大及音频输入输出模块，该复合视频输出模块与音频放大及音频输入输出模块另一端均与第一无线音视频收发模块电性连接。

3.如权利要求2所述的虚拟视频成像的医用红外热像仪装置，其特征在于，所述光学系统内包括红外镜头，该红外镜头为一广角红外镜头。

4.如权利要求2所述的虚拟视频成像的医用红外热像仪装置，其特征在于，所述非制冷焦平面阵列及外围电路与FPGA红外采集校正滤波模块之间依次电性连接有预处理电路及A/D转换电路。

5.如权利要求4所述的虚拟视频成像的医用红外热像仪装置，其特征在于，所述非制冷焦平面阵列及外围电路内包括有非致冷焦平面探测器及读出电路，该读出电路一端与非致冷焦平面探测器电性连接，另一端与预处理电路电性连接。

6.如权利要求2所述的虚拟视频成像的医用红外热像仪装置，其特征在于，所述ARM嵌入式系统内包括有ARM处理器，该ARM处理器采用ARM11内核的CPU。

7.如权利要求4所述的虚拟视频成像的医用红外热像仪装置，其特征在于，所述医用红外热像仪内还包括一电源电路，该电源电路分别与非制冷焦平面阵列及外围电路、预处理电路、A/D转换电路、FPGA红外采集校正滤波模块及ARM嵌入式系统电性连接。

8.如权利要求1所述的虚拟视频成像的医用红外热像仪装置，其特征在于，所述第一无线音视频收发模块与第二无线音视频收发模块均采用2.4GHZ的无线音视频收发模块。

9.一种利用如权利要求1-8中任一项所述的虚拟视频成像的医用红外热像仪装置进行数据传输的方法，其特征在于，包括如下步骤：

人体的红外辐射通过光学系统成像在非致冷焦平面探测器的光敏面上后，输出序列模拟图像信号，该模拟图像信号进行放大和阻抗变换处理后，通过A/D转换电路输出；

FPGA红外采集校正滤波模块将经过A/D转换电路输出的图像信号进行非均匀性校正、滤波以降低噪声提高信噪比和死点补偿后，产生中断信号通知ARM嵌入式系统读取图像数据；

ARM嵌入式系统对读取的图像数据进行温度计算，将灰度数据转换成温度数据，形成温度分布红外热图，然后将红外热图视频图像合成为标准的复合视频信号后输送至第一无线音视频收发模块；

本地的音频信号经ARM嵌入式系统采集后，与复合视频信号一起通过第一无线音视频收发模块进行无线传输；

第二无线音视频收发模块接收第一无线音视频收发模块发射的复合视频信号及音频信号，并将其分别传送至虚拟视频眼镜及耳麦，虚拟视频眼镜将接收到的红外热图的复合视频信号形成一虚像进行显示，耳麦将接收到的音频信号转换成声音进行播放。

10.如权利要求9所述的虚拟视频成像的医用红外热像仪装置进行数据传输的方法，其特征在于，所述形成温度分布红外热图后，ARM嵌入式系统还根据分析需要，通过温窗变换，对关心的温度段和部位进行图像增强处理，然后将红外热图视频图像经过视频编码电路合成为标准的复合视频信号，进而通过复合视频输出模块进行输出；所述虚拟视频眼镜将接收到的红外热图的复合视频信号在人眼前方1-2米范围内形成一47英寸的虚像进行显示。