CN106920532B - 医疗图像显示系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗技术领域，提供一种医疗图像显示系统及方法。该系统包括：跟踪单元、检测单元、控制单元及显示装置，所述跟踪单元用于跟踪目标对象的位置，所述检测单元用于检测所述目标对象区域的光亮度，生成第一亮度值，所述控制单元依据所述第一亮度值，调节所述显示装置的亮度。本发明的医疗图像显示系统及方法具有方便医生手术，操作简单，提升医生手术时的舒适度，且降低患者手术的风险的有益效果。

Description

医疗图像显示系统及方法

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体而言，涉及一种应用于临床医学上的医疗图像显示系统及显示方法。

背景技术

近来越来越多的显示技术应用到医疗设备上，促进了医疗技术的进步。例如，诊断内镜检查(diagnostic endoscopy)、治疗内镜术(surgical endoscopy)、机器人手术系统(Robot surgical system)、医用电子显微镜(medical electron microscope)、电子计算机断层扫描(computer tomography，CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)等医疗设备都需要用到图像显示。因此，医生给患者做手术时，能够随时观看输出到上述医疗显示器的画面上的图像进行手术。例如：肾盂旁囊肿切除术。对医生来说，这类手术存在肾脏、血管及肾盂损伤的隐患，手术中易出现大出血，而且术后漏尿的风险也较高。如采取普通腹腔镜手术，由于解剖层次多、血管复杂、手术难度大及二维显示器画面缺乏纵深感的因素，这要求手术医生具有很高的镜下技术。

最近，业界出现一种3D腹腔镜，其在患者体内的腹腔镜镜头包含两个距离非常近的小镜头，两个小镜头各自拍下腔内图像，再通过各自的显示设备把两个角度的图像通过不同偏振态的光同步放映，使有细微差别的两幅图像同时显示在显示屏上。医生使用偏振眼镜观看，左眼只能看到左摄像头拍摄的画面，右眼只能看到右摄像头拍摄的画面，这样组合起来可以看到实时播放的立体影像。

然而，采用这种3D腹腔镜，观看者要佩戴特制的偏振眼镜,画面亮度会明显下降，且对于不习惯带眼镜的医生来说会影响其舒适程度。除此之外，由于医生手术过程中会佩戴口罩，当医生呼吸时会在眼镜上形成一层雾气，给手术带来了不便与危险。再者，佩戴偏振眼镜看所有东西都会比较暗，对于做手术的医生来说，在封闭幽暗的环境中长时间进行手术，有可能会诱发幽闭恐惧、焦虑等心理问题，影响医生的心理健康。在手术过程中，有可能开启手术台上的无影灯。医生在进行手术时需要从不同的位置戴着眼镜观看显示屏幕，此时，无影灯发出来的高亮度会对医生观看3D影像产生影响。即如果无影灯太亮的话，3D影像对比度会降低，医生观看起来容易产生疲劳感；而无影灯过暗的话，显示的3D影像过亮时又过于刺眼。手术过程中随着医生位置的变化，为方便观看3D影像，医生需要不断地手动操作使无影灯亮度与显示屏亮度匹配，这不仅影响了医生手术的进程，对患者手术造成了风险，而且操作繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种医疗图像立体显示系统，旨在解决由现有技术的局限和缺点引起的上述一个或多个技术问题。

本发明提供一种医疗图像显示系统，包括：跟踪单元、检测单元、控制单元及显示装置，所述跟踪单元用于跟踪目标对象的位置，所述检测单元用于检测所述目标对象区域的光亮度，生成第一亮度值，所述控制单元依据所述第一亮度值，调节所述显示装置的亮度。

本发明还提供一种医疗图像显示方法，所述显示方法包括以下步骤：S1跟踪目标对象的位置；S2检测所述目标对象所在区域的光亮度，生成第一亮度值；S3依据所述第一亮度值，调节显示装置的亮度。

本发明提供的医疗图像立体显示系统及方法，具有减少了医生手动调节的繁琐，提升医生手术时的舒适度，且降低患者手术的风险的有益效果。

附图说明

图1示出了本发明实施方式一的医疗图像显示系统的结构示意图。

图2示出了本发明实施方式二的医疗图像显示系统的结构示意图。

图3示出了本发明实施方式三的医疗图像显示系统的结构示意图。

图4示出了本发明实施方式四的医疗图像显示方法的流程示意图。

图5示出了本发明实施方式五的医疗图像显示方法的流程示意图。

图6为图5中步骤S21的详细流程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施方式的限制。

实施方式一

请参见图1，图1为本发明实施方式一的医疗图像显示系统的结构示意图。如图1所示，本发明的医疗图像显示系统1包括：跟踪单元10、检测单元20、控制单元30及显示装置40，该跟踪单元10用于跟踪目标对象的位置，该检测单元20用于检测前述目标对象区域的光亮度，生成第一亮度值，该控制单元30依据前述第一亮度值，调节该显示装置40的亮度。其中，跟踪单元10采用常见的人眼追踪摄像头，追踪人眼(目标对象)的位置。较佳地，前述人眼追踪摄像头采用双目摄像机。还有，可以是其它追踪装置，如红外线传感器，跟踪人(目标对象)所在的位置。跟踪单元10较好是设置于显示装置40上。检测单元20主要是检测目标对象所在区域的光亮度，检测单元20可以为常见的光电传感器。此外，需要说明的是，本发明的显示设备主要是辅助手术的医疗设备。该显示设备可以是眼镜式立体显示设备，也可以是裸眼式立体显示设备，显示立体图像，以帮助医生手术时真实且实时地观看到患者体内的三维面貌，以便医生基于显示的图像开展手术。该显示装置可以应用到诊断内镜检查(diagnostic endoscopy)、治疗内镜术(surgical endoscopy)、机器人手术系统(Robotsurgical system)、医用电子显微镜(medical electron microscope)、电子计算机断层扫描(computer tomography，CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)等医疗设备中。

本发明实施方式一的医疗图像显示系统通过跟踪单元10在跟踪到目标对象后，控制检测单元20对跟踪到的目标对象所在区域的亮度进行检测，生成第一亮度值，依据第一亮度值的大小变化实时自动调节显示装置40的亮度，减少了医生手动调节的繁琐，提升医生手术时的舒适度，且降低患者手术的风险。

进一步地，当前述检测单元20检测前述光亮度变化后的持续时间达到预定时间时，调节前述显示装置的亮度。例如当检测单元20检测到亮度从前一亮度变化为后一亮度时持续时间延续了n秒(例如选择5秒，或10秒)达到对应的预定时间时，控制单元30控制显示装置调节显示亮度。具体而言，是控制单元30控制显示装置的背光单元调节发光亮度。如果没有达到预定时间，比如预定时间是5秒，而亮度变化在3秒时，变化后的后一亮度恢复到变化前的前一亮度，则无需发出控制指令，这样，节约了频繁调节对显示装置寿命造成的影响，同时在几秒内的反复变化，也会给医生带来眼睛的不舒适，影响医生的手术。

进一步地，当前述第一亮度值大于或等于预定阈值时，调节前述显示装置40的亮度。显示装置40的调节，需要在第一亮度值大于或等于预定阈值时进行，这样可以忽略了微小的亮度变化，因为轻微的亮度变化并不会在医生观看显示装置40时带来影响，控制单元30无需对此发出控制指令，既减少了频繁地调节显示装置40带来的能耗增加，同时又不会对医生造成任何影响。

进一步地，这里所说的第一亮度值，可以是在跟踪到目标对象所在区域亮度发生变化前的前一亮度基础上的亮度变化值，也可以是单纯测得的目前对象所在区域的亮度值。例如，在跟踪到的目标对象没有移动前，亮度值为a，在跟踪到目标对象移动后，测得的亮度值为b，此时b减去a的差值作为第一亮度值(例如，差值为正，表示变亮了；差值为负数，表示变暗了)，或者直接以测得的亮度值b作为第一亮度值，系统判断第一亮度值大小，再作出是否调节显示装置的亮度，以及相应地调节亮度的大小。

实施方式二

请参见图2，图2是本发明实施方式二的医疗图像显示系统的结构示意图。如图2所示，本发明实施方式二的医疗图像显示系统是在实施方式一的基础上进行进一步改进，区别主要在于：所述医疗图像显示系统，还包括：显示亮度传感器50，用于检测所述显示装置40的亮度，生成第二亮度值；以及亮度调节计算器60，用于计算所述第一亮度值和所述第二亮度值之间的差值或比值，判断是否在各自相应的参考值范围内，并输出判断的结果。这里的第二亮度值也可以是如第一亮度值一样，可以是亮度变化值，也可以是测定的亮度值，具体参见实施方式一对第一亮度值描述，在此不再赘述。在比较所述第一亮度值和所述第二亮度值大小时，二者需要用同一标准来比较，例如当第一亮度值取亮度变化值时，则第二亮度值也应取亮度变化值。

较佳地，当第一亮度值取测定的亮度值时，则第二亮度值也取测定的亮度值。当第一亮度值与第二亮度值之间的差值或者比值处于适于目标对象(人眼)观看的取值范围，则无需考虑调节显示装置的亮度，这个范围可以依据人眼感觉亮度柔和舒适的实际情况来确定；若第一亮度值与第二亮度值之间的差值位于目标对象适于观看的取值范围外，则调节显示装置的亮度以使其处于人眼舒适观看的范围内。例如，可以按照以下的函数来进行调节显示装置，假定目标对象所在区域的第一亮度值为m(m≥0)，显示装置的显示区域的第二亮度值为n(n≠0)，环境光亮度为c(c≥0)，则调节时需要按照以下函数的方式进行调节：

m＝f(n)+c (1)

k1＝m–n＝f(n)+c–n (2)或者

k2＝m/n＝(f(n)+c)/n (3)

上述公式(1)中，函数f(n)是显示装置调节后在目标对象处的亮度，这个可以用常见的光学公式，将显示装置发射的光作为光源，然后计算光源在目标对象处的亮度，在调节显示装置时，需要考虑变动后显示装置的亮度变化在目标对象处产生的亮度影响。环境光亮度c通常是一个常量。上述公式(2)和(3)中的k1、k2分别表示差值范围、比值范围，用来与一个人眼观看柔和舒适的参考范围值区间相比较，如果k1与k2之一处于各自的参考值范围区间内，则无需对显示装置进行亮度调节；如果k1与k2之一处于各自的参考值范围区间之外，则根据该取值作相应调节，使其落入参考范围区间值之内，以使医生看到一个较佳的显示效果，更好地提升医生手术时观看显示图像的舒适度。

进一步地，在一个具体的实施例中，前述显示亮度传感器50，包括：第一光电传感器51，用于检测前述显示装置的显示区域的光量；第二光电传感器52用于检测光被遮挡时的暗电流，第二亮度值生成单元53，依据第一光电传感器检测的显示区域的光量和第二光电传感器检测的暗电流，计算出前述显示装置的亮度，生成前述第二亮度值。通过第一光电传感器51和第二光电传感器52的设置，使得生成的第二亮度值更加准确，更便于能显示系统更准确地调节显示装置的亮度。

实施方式三

请参见图3，图3示出了本发明实施方式三的医疗图像显示系统的结构示意图。如图3所示，本实施方式三的医疗图像显示系统在实施方式一或二的基础上，还包括：无影灯亮度传感器70，用于感测无影灯的亮度，生成第三亮度值W；当感测到无影灯关闭时，第三亮度值W取0，这时与实施方式二相同，参见实施方式二的调节显示装置亮度的方式。当无影灯开启时，无影灯亮度传感器70检测无影灯的亮度，得到一个不为0的值w，此时需要考虑无影灯的亮度对人眼的影响。可以按照以下的函数来进行调节显示装置，假定目标对象所在区域的第一亮度值为m’(m’≥0)，显示装置的显示区域的第二亮度值为n’，环境光亮度为c(c≥0)，则调节时需要按照以下函数的方式进行调节：

m'＝f(n’)+c+w (4)

k1＝m’–n’＝f(n’)+c+w–n’ (5)或者

k2＝m’/n’＝(f(n’)+c+w)/n’ (6)

上述公式(4)中，函数f(n’)是显示装置调节后在目标对象处的亮度，这个可以用常见的光学公式，将显示装置发射的光作为光源，然后计算光源在目标对象处的亮度，在调节显示装置时，需要考虑变动后显示装置的亮度变化在目标对象处产生的亮度影响。环境光亮度c通常是一个常量,第三亮度值w是无影灯亮度，是一个确定的测定值，在医生对无影灯亮度进行调节时，则无影灯传感器可测量出w。上述公式(5)和(6)中的k1、k2分别表示差值范围、比值范围，用来与一个人眼观看柔和舒适的参考值范围区间相比较，如果k1与k2之一处于各自的参考值范围区间内，则无需对显示装置进行亮度调节；如果k1与k2之一处于各自的参考范围区间值之外，则根据该取值作相应调节，使其落入参考范围值区间之内，以使医生看到一个较佳的显示效果，更好地提升医生手术时观看显示图像的舒适度。

综上所述，本实施方式三的医疗图像显示系统进一步考虑在实际手术环境下无影灯点亮时，实现对显示装置的亮度调节，使得对显示装置的亮度调节更加准确，这进一步提升了医生手术时的舒适度，降低了患者的手术风险。

实施方式四

请参见图4，图4示出了本发明实施方式四的医疗图像显示方法的流程示意图。如图4所示，本发明实施方式四的医疗图像显示方法对应与实施方式一的医疗图像显示系统，该显示方法主要包括以下步骤：

S1跟踪目标对象的位置；

S2检测所述目标对象所在区域的光亮度，生成第一亮度值；

S3依据所述第一亮度值，调节显示装置的亮度。

本发明实施方式四的医疗图像显示系统通过跟踪到目标对象的位置后，检测跟踪到的目标对象所在区域的亮度，生成第一亮度值，依据第一亮度值的大小变化实时自动调节显示装置的亮度，减少了医生手动调节的繁琐，提升医生手术时的舒适度，且降低患者手术的风险。

进一步地，当检测到所述光亮度变化后的持续时间达到预定时间时，调节所述显示装置的亮度。这样可以减少频繁调节对手术的影响。

进一步地，当所述第一亮度值大于一第一预定阈值时或所述第一亮度值小于一第二预定阈值时，调节所述显示装置的亮度，其中，所述第一预定阈值大于所述第二预定阈值。这样有助于为手术提供舒适的亮度。

实施方式五

请参见图5，图5示出了本发明实施方式五的医疗图像显示方法的流程示意图。如图5所示，本发明实施方式五的医疗图像显示方法在实施方式四的基础上作进一步改进：所述医疗图像显示方法进一步还包括：

S21检测所述显示装置的亮度，生成第二亮度值；

基于步骤S21，上述步骤S3具体包括：

S31依据所述第一亮度值和所述第二亮度值，计算所述第一亮度值和所述第二亮度值之间的差值或比值；

S32依据所述差值或比值判断是否需要调节显示装置的亮度；

S33若需要调节时，计算所述显示装置的调节幅度。

由于生成第二亮度值，且用于第一亮度值作比较，可以使对显示装置的亮度调节更加准确，更好地提升医生手术时观看显示图像的舒适度。

进一步地，请参见图6，所述S21还包括：

S211检测所述显示装置的显示区域的光量；

S212检测光被遮挡时的暗电流；

S213依据检测到的显示区域的光量和光被遮挡时的所述暗电流，计算出所述显示装置的亮度，生成所述第二亮度值。

进一步地，在一个变形实施例中，在实施方式五的基础上作进一步改进：所述医疗图像显示方法还包括：S22感测无影灯的亮度，生成第三亮度值。这使得对显示装置的亮度调节更加准确，这进一步提升了医生手术时的舒适度，降低了患者的手术风险。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (3)

1.一种医疗图像显示系统，其特征在于，包括：跟踪单元、检测单元、控制单元及显示装置，所述跟踪单元用于跟踪目标对象的位置，所述检测单元用于检测所述目标对象区域的光亮度，生成第一亮度值，所述控制单元依据所述第一亮度值，调节所述显示装置的亮度；

所述医疗图像显示系统，还包括：显示亮度传感器，用于检测所述显示装置的亮度，生成第二亮度值；

所述医疗图像显示系统，还包括：亮度调节计算器，用于计算所述第一亮度值和所述第二亮度值之间的差值或比值，依据所述差值或比值判断是否需要调节显示装置的亮度，若需要调节时，计算所述显示装置的调节幅度；

所述显示亮度传感器，包括：第一光电传感器，用于检测所述显示装置的显示区域的光量；第二光电传感器用于检测所述显示区域的光被遮挡时的暗电流；第二亮度值生成单元，依据第一光电传感器检测的所述显示区域的光量和第二光电传感器检测的暗电流，计算出所述显示装置的亮度，生成所述第二亮度值；

所述医疗图像显示系统还包括：无影灯亮度传感器，用于感测无影灯的亮度，生成第三亮度值。

2.一种医疗图像显示方法，其特征在于，所述显示方法包括以下步骤：S1跟踪目标对象的位置；

S2检测所述目标对象所在区域的光亮度，生成第一亮度值；

S3依据所述第一亮度值，调节显示装置的亮度；

所述医疗图像显示方法还包括：S21检测所述显示装置的亮度，生成第二亮度值；所述步骤S3进一步包括：S31依据所述第一亮度值和所述第二亮度值，计算所述第一亮度值和所述第二亮度值之间的差值或比值；S32依据所述差值或比值判断是否需要调节显示装置的亮度；S33若需要调节时，计算所述显示装置的调节幅度；

所述S21还包括：S211检测所述显示装置的显示区域的光量；

S212检测光被遮挡时的暗电流；

S213依据检测到的显示区域的光量和光被遮挡时的所述暗电流，计算出所述显示装置的亮度，生成所述第二亮度值。

3.如权利要求2所述的医疗图像显示方法，其特征在于，所述医疗图像显示方法还包括：S22感测无影灯的亮度，生成第三亮度值。