CN104374479A - 一种红外热像检查用降噪背景装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种红外热像检查用降噪背景装置。该红外热像检查用降噪背景装置，包括带有内部空腔的背景箱体，所述箱体的内部空腔内设有制冷装置，所述箱体内还设有与制冷装置连接的温度控制装置。该背景装置在配合红外热像检查使用时其能有效地提高信噪比，极大地提高成像质量。

Description

一种红外热像检查用降噪背景装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种红外热像检查用降噪背景装置。

背景技术

在使用远红外摄像仪(无论采用的是制冷或非制冷红外探测器)进行热像采集时通常存在下列问题：

(1)如果环境和背景温度与被采集目标自身的温度接近时(大概在＜5℃)，也即红外摄像仪视场内景物的高低温差较小时，则所摄热图的温差与整个采集系统中热噪声的比值(信噪比)相对降低，这会大大影响热成像的质量。好的热像质量对于热图的分析解读是十分重要的。所以通常的使用者都会用空调来降低环境温度,但是低温环境在临床应用当中可能会造成一部分体弱有病的人群不适应。

(2)如果使用远红外摄像仪对被摄物体的绝对温度进行测量，通常测量结果与实际物体温度绝对会存在误差的。首先要对红外摄像仪取得的热图影像经过换算才能得到被测物体的温度；而在计算时与计算结果有关的因素大致可分为两方面，即被测物体和测试环境。

其中，与被测物体自身相关的因素包括：物体表面特性(发射率、吸收率)、被测物体的距离和物体反射辐射。

与环境相关的因素包括：大气透射率、大气发射率、大气温度、环境温度、大气压力、大气中的相对湿度以及环境反射辐射等等，都是对温度换算有重要影响的参数；要想在实际测温中准确给出这些参数的确切数值，几乎是不可能的；这还没有考虑到红外探测器自身的测量误差(≥10％)、温度测量的非线性、红外摄像仪内部电路的信号噪声以及热漂移等等。

(3)在用远红外摄像仪对被摄物体进行拍摄取得热像后，往往要对热像中的被测物体的外形尺寸、表面面积进行计算，以利分析。这一计算是与红外镜头的空间分辨率、视场角和被测目标与镜头之间的距离等因素有关，空间分辨率和视场角是红外摄像仪的物理性能参数，生产厂家会明确给出的；因此只要使用者在采集图像时准确测量被测目标与镜头之间的距离，并输入给计算机就可以大致算出被测目标的尺寸。但是，如果没有精确的自动测距设备，则在临床应用当中往往难以进行测距操作。

本发明正是针对上述红外热像仪在医学临床的应用中遇到的三个实际问题给出的解决方案：

1、首先对于提高红外热像采集时的信噪比问题，如果在被采集目标的背景上加一个低温背景(比被测目标低10℃以上)人为加大被测目标与背景的温差，就可以提高信噪比，从而使热成像质量得以提高。

2、对于利用红外热像仪进行测温的问题，一般情况下可以认为在测量过程中整个红外测温系统所带来的误差是已经确定了的，但是摄像仪(要经过非均匀性校正)视场内的所有点的测量误差应该都是相同的；那么，如果在测量某被测物体的同时，摄像仪视场中有一个已知温度的参照物体，则测量结果对参照物体的测量误差和被测物体的测量误差是一致的；也即在用远红外摄像仪对被摄物体的绝对温度进行测量时，可以得到被测物体和参照物体的温度测量值，假设参照物体的温度已知且是准确的，则：

被测物体的实际温度＝被测物体温度测量值+(参照物体实际温度值-参照物体温度测量值)；

在本发明中由于我们采用低温技术让构成采图背景的装置的温度低于被测目标温度(例如低10℃以上)，并且采用其它测温技术精确测取背景的温度作为参照温度，把这个参照温度通过数字传输电路传给计算机就可以作为对红外热图进行实时校正的依据。

3、此外，如果在热图中同时存在有已知实际尺寸(在垂直方向和水平方向上)物体的热像，提取这一热像的尺寸就会给计算被测目标实际尺寸提供参照。假设已知物体为一个宽为Xo，高为Yo的矩形，又设该物体在热图中可被分辨，利用图像提取技术分别可得到它的宽和高分别为xp和yp；则可得到在物体宽度方向上和高度方向上的两个比值rx＝xp/Xo和ry＝yp/Yo；根据这两个比值和几何算法就不难计算热图中其它实际被测物体的实际尺寸。

发明内容

本发明的技术目的是克服现有技术的不足，提供一种红外热像检查用降噪背景装置，该背景装置在配合红外热像检查使用时其能有效地提高信噪比，极大地提高成像质量。

为了克服上述技术目的，本发明是按以下技术方案实现的：

本发明所述的一种红外热像检查用降噪背景装置，其特征在于：包括带有内部空腔的背景箱体，所述箱体的内部空腔内设有制冷装置，所述箱体内还设有与制冷装置连接的温度控制装置。

作为上述技术的进一步改进，所述制冷装置为冷风或液体冷却器；或为半导体制冷器；或为制冷剂压缩循环制冷器、静态低温液体冷却器。

作为上述技术的更进一步改进，所述背景箱体的表面为栅网结构，具体来说，所述栅网网孔的尺寸规格是30～50mm。

在本发明中，所述栅网由非金属制成。

在本发明中，所述背景箱体上设有测温装置，所述测温装置为安装在背景箱体表面栅网上的若干温度传感器，各温度传感器置于若干预计不受被测目标遮挡的位置。

所述背景箱体的背部背板与其前表面的栅网之间的距离是5～10mm，该5～10mm的距离间隙可以隔开背板与被测目标，以减少二者之间温度的相互影响。

在本发明中，所述背景箱体由金属制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明所述的降噪背景装置在配合红外热像检查使用，当环境温度接近被测目标自身温度(＜5℃)时，使用降噪背景装置衬在被测目标背后，可以有效提高热图采集时的信噪比，提高热图的成像质量；

(2)当使用红外热像仪测量被测物体的温度时，使用本发明所述的降噪背景装置可以有效降低所测温度的误差，通常可以做到小于±0.3℃。

(3)当使用红外热像仪测量被测物体的尺寸时，使用本发明所述的降噪背景装置的栅网网格刻度可以作为计算的参照，从而大大简化计算过程。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的说明：

图1是本发明所述的红外热像检查用降噪背景装置结构示意图。

图2是本发明所述的红外热像检查用降噪背景装置应用示意图一；

图3是本发明所述的红外热像检查用降噪背景装置应用示意图二。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的一种红外热像检查用降噪背景装置10，包括带有内部空腔的背景箱体1，所述箱体1由热传导性良好的金属(如铝合金)制成。所述箱体1的内部空腔内设有制冷装置2，当需要对制冷装置2进行温度控制时，所述箱体1内还可设有与制冷装置2连接的温度控制装置3，温度控制装置3的安装位置可以置于背景箱体1的背面位置，并可进行必要的遮挡使得该温度控制装置的温度不会对红外热像的采集构成干扰。。

在本发明中，所述制冷装置2可以根据实际需要为冷风或液体冷却器；或为半导体制冷器；或为制冷剂压缩循环制冷器、静态低温液体冷却器。

例如：较大容量的箱体1适合采用冷风或液体冷却技术；较小容量的箱体1适合采用半导体制冷器技术；此外，还可根据需要采用制冷剂压缩循环制冷、静态低温液体冷却技术。当然，其对前表面的低温冷却不要求恒定在某个具体温度值上，可允许缓慢漂移。

在本发明中，所述背景箱体1的表面为栅网11，具体来说，所述栅网11网孔的尺寸规格是依背景箱体总体外观尺寸而定，一般可定为30～50mm。而且，组成栅网11的水平或垂直网线各自间距应保证相同，且网线的间距尺寸应便于计算；网线的粗细应考虑到红外摄像仪的空间分辨率和探测距离。此外，所述背景箱体1的背部背板12与其前表面的栅网11之间的距离是5～10mm，该5～10mm的距离间隙可以隔开背板12与被测目标，以减少二者之间温度的相互影响。

此外，所述背景箱体1上设有测温装置4，所述测温装置4为安装在背景箱体表面栅网上的若干温度传感器，各温度传感器置于若干预计不受被测目标遮挡的位置，温度传感器与单片机电路相连，共同组成测温电路，测温电路会将测得的温度值转换成数字信号发送给计算机；这些温度值即可被用来对红外热图的温度进行实时校正。

图2及图3分别是将本发明所述的红外热像检查用降噪背景装置应用示意图。

在图2中，本发明的降噪背景装置10水平地至于工作台20上，通过红外热像装置30对人的手臂部40进行红外热像探测，以达到较好的降噪、测温和测量尺寸的目的。

在图3中，将本发明的降噪背景装置10垂直地至于直立的工作台20’上，通过红外热像装置30’对人的脚部40’进行红外热像探测，以达到较好的降噪、测温和测量尺寸的目的。

根据被测目标的情况制作成或大或小的形状以及摆放的形式，其作用都是为了达到前述的降噪、测温和测量尺寸的目的。

本发明并不局限于上述实施方式，凡是对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意味着包含这些改动和变型。

Claims (9)

1.一种红外热像检查用降噪背景装置，其特征在于：包括带有内部空腔的背景箱体，所述箱体的内部空腔内设有制冷装置，所述箱体内还设有与制冷装置连接的温度控制装置。

2.根据权利要求1所述的红外热像检查用降噪背景装置，其特征在于：所述制冷装置为冷风或液体冷却器；或为半导体制冷器；或为制冷剂压缩循环制冷器、静态低温液体冷却器。

3.根据权利要求1或2所述的红外热像检查用降噪背景装置，其特征在于：所述背景箱体的前表面为栅网结构。

4.根据权利要求3所述的红外热像检查用降噪背景装置，其特征在于：所述栅网网孔的尺寸规格是30～50mm。

5.根据权利要求4所述的红外热像检查用降噪背景装置，其特征在于：所述栅网由非金属制成。

6.根据权利要求1所述的红外热像检查用降噪背景装置，其特征在于：所述背景箱体上设有测温装置。

7.根据权利要求6所述的红外热像检查用降噪背景装置，其特征在于：所述测温装置为安装在背景箱体表面栅网上的若干温度传感器，各温度传感器置于若干预计不受被测目标遮挡的位置。

8.根据权利要求1所述的红外热像检查用降噪背景装置，其特征在于：所述背景箱体的背部背板与其前表面的栅网之间的距离是5～10mm。

9.根据权利要求1所述的红外热像检查用降噪背景装置，其特征在于：所述背景箱体由金属制成。