CN107920739B - 用于检查皮肤损伤的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用户将手持式检查设备朝向包括目标皮肤损伤的皮肤区域移动。当前由手持式检查设备获取的包括目标皮肤损伤的皮肤区域或皮肤区域的一部分的当前图像被显示在屏幕上，其中，目标皮肤损伤被标记。当到达距目标皮肤损伤的近距离处时，执行近距离检查。如果该目标皮肤损伤在当前图像中丢失，则中断近距离检查过程，并且指示用户将手持式检查设备移动至距皮肤区域的远距离处以重新开始检查过程。

Description

用于检查皮肤损伤的装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年6月10日提交的美国临时专利申请第62/173,476号的权益，其全部内容通过引用并入本文中，如同在本文中阐述一样。
技术领域
本发明涉及医学检查，并且尤其涉及用于皮肤癌的早期发现的皮肤损伤的检查。
背景技术
有时检查皮肤损伤用于患皮肤癌的早期发现，其中，早期干预是避免其他致命疾病或从其他致命疾病恢复的最佳方式。使用裸眼检查，可疑损伤能够通过损伤的形状、边缘、颜色、大小以及前述内容随时间的变化被粗略检测到。尽管放大的、高分辨率的彩色图像是有帮助的，然而通常被称为“皮肤镜检查”的精密检查技术和技巧在早期阶段提供更可靠的结果。数字皮肤镜检查结合了来自计算机成像、图像处理和医学的知识，用于可疑皮肤损伤的计算机辅助的或自动化的早期检测。美国专利5,836,872、8,213,695、8,337,405、8,543,519、8,837,832和8,908,927是与数字皮肤镜检查有关的技术的示例。
一个典型的人可以具有几十至几百的皮肤损伤，大多数皮肤损伤是无害的并且将保持无害。对皮肤科医生的访问(包括全身视觉筛查)，有时在皮肤镜检查的帮助下可以识别并记载那些需要立即干预或者需要注意并且定期检查以检测变化的少数选定的皮肤损伤。
定期检查选定的皮肤损伤可以由患者和/或在家庭成员或其他人的帮助下在家中进行。虽然日历提醒能够促进及时的皮肤检查，然而包括选定的皮肤损伤的图像和特征的数据库可以帮助确保所有选定的皮肤损伤被检查，并且帮助检测变化——这样的变化是用于触发对皮肤科医生的访问以进行进一步评估的最可靠的患者级检查方法。
对于许多患者特别是那些有很多皮肤损伤(其中，一些皮肤损伤被其他皮肤损伤包围)要检查的患者，在家中定期地检查选定的皮肤损伤可能是繁琐且容易出错的，这可能导致混淆。
发明内容
本公开内容的目的
本公开内容教导用于帮助用户进行皮肤损伤的检查的方法和系统。定义
本文中的“皮肤损伤”意指皮肤上的视觉可检测的斑，例如皮肤痣(痣)、雀斑、晒斑、皮疹或伤口。本文中的“选定的皮肤损伤”意指被选定用于检查的皮肤损伤。本文中的“目标皮肤损伤”意指当前要检查的皮肤损伤。
本文中的“患者”意指具有要使用本公开内容的教导来检查的皮肤损伤的人。本文中的“用户”意指执行方法或使用由本公开内容教导的系统的人。用户可以是患者或帮助患者的另一个人。
概述
根据本发明的优选实施方式，提供了一种对皮肤表面上的区域内的至少一个皮肤损伤进行近距离检查的方法，该区域包括多个皮肤损伤，该方法包括：(a)在由用户放置在距皮肤表面远距离处的手持式检查设备中：获得该区域的图像，其中该远距离的作用是使由手持式检查设备获得该区域的图像；(b)在处理器中：选择在该区域的图像内的目标皮肤损伤；(c)在屏幕上：(i)显示该区域的图像，以及(ii)标记该区域的图像内的目标皮肤损伤，以在视觉上区分目标皮肤损伤与该区域内的其他皮肤损伤；(d)当用户将手持式检查设备朝向皮肤表面移动时：(i)在手持式检查设备中：连续获得皮肤表面的当前图像，以及(ii)在处理器中以及在屏幕上：示出并标记皮肤表面的当前图像内的目标皮肤损伤，并且，如果目标皮肤损伤未包括在皮肤表面的当前图像内，则中断近距离检查的过程并且指示用户从远距离重新开始近距离检查的过程；以及(e)在手持式检查设备中：在小于远距离并且足够靠近皮肤表面以执行目标皮肤损伤的近距离检查的近距离处：执行目标皮肤损伤的近距离检查。
该方法还可以包括照射目标皮肤损伤。近距离检查可以包括以下中的至少一个：获得目标皮肤损伤的高分辨率图像，提取目标皮肤损伤的特征，或者执行目标皮肤损伤的数字皮肤镜检查。此外，近距离检查还可以包括从手持式检查设备投射在目标皮肤损伤内或目标皮肤损伤附近进行照射的至少一个激光束，以及执行以下中的至少一个：在视觉上识别皮肤表面上的目标皮肤损伤，测量手持式检查设备与皮肤表面之间的距离，或者测量手持式检查设备的光轴与皮肤表面之间的角度。
还提供了一种用于对皮肤表面上的区域内的至少一个皮肤损伤进行近距离检查的系统，该区域包括多个皮肤损伤，该系统包括：(a)手持式检查设备，其能够被放置在距皮肤表面可选择的距离处，手持式检查能够进行操作以：(i)获得皮肤图像，(ii)从远距离：获得区域的图像，以及(iii)从与远距离相比更靠近皮肤表面的近距离：执行皮肤损伤的近距离检查；(b)屏幕，其能够进行操作以：(i)显示由手持式检查设备捕获的皮肤图像，以及(ii)显示处理器生成的标记以在视觉上区分包括多个损伤的皮肤图像内的选定的皮肤损伤；以及处理器，其被编程为至少：(i)从手持式检查设备接收图像，(ii)检查从手持式检查设备接收的图像是否包括目标皮肤损伤，(iii)如果检查的结果是否定的：则中断近距离检查并且指示用户从远距离重新开始近距离检查的过程，(iv)如果检查的结果是肯定的：则生成当前图像，该当前图像包括从手持式检查设备接收的、目标皮肤损伤图像被标上标记的图像，以及(v)将当前图像发送至屏幕。
由系统执行的近距离检查可以包括照射目标皮肤损伤。屏幕与处理器可以形成手持式检查设备的一部分，或者该系统还可以包括与手持式检查设备分开的计算机，其中，屏幕与处理器形成计算机的一部分。
由该系统执行的近距离检查还可以包括以下中的至少一个：获得目标皮肤损伤的高分辨率图像，或者执行目标皮肤损伤的数字皮肤镜检查。近距离检查还可以包括提取目标皮肤损伤的特征。
该系统中包括的手持式检查设备还可以包括激光器，激光器投射用于在目标皮肤损伤内或目标皮肤损伤附近进行照射的至少一个激光束，用于以下中的至少一个：(i)在视觉上识别皮肤表面上的目标皮肤损伤，(ii)测量手持式检查设备与皮肤表面之间的距离，或者(iii)测量手持式检查设备的光轴与皮肤表面之间的角度。
还提供了一种用于对皮肤表面的区域内的至少一个皮肤损伤进行近距离检查的手持式检查设备，该区域包括多个皮肤损伤，该手持式检查设备包括：(a)摄像机，其能够进行操作以：(i)获得皮肤图像，(ii)从远距离：获得该区域的图像，以及(iii)从与远距离相比更靠近皮肤表面的近距离：执行皮肤损伤的近距离检查；(b)屏幕，其能够进行操作以：(i)显示由摄像机捕获的皮肤图像，以及(ii)显示处理器生成的标记以在视觉上区分包括多个损伤的皮肤图像内的选定的皮肤损伤；以及(c)处理器，其被编程为至少：(i)从摄像机接收图像，(ii)检查从摄像机接收的图像是否包括目标皮肤损伤，(iii)如果检查的结果是否定的：则中断近距离检查并且指示用户从远距离重新开始近距离检查的过程，(iv)如果检查的结果是肯定的：则生成当前图像，该当前图像包括从手持式检查设备接收的、目标皮肤损伤图像被标上标记的图像，并且将当前图像发送至屏幕。
手持式检查设备还可以包括其他传感器，并且近距离检查还可以包括：在其他传感器的参与下，执行目标皮肤损伤的数字皮肤镜检查。手持式检查设备可以包括照明器，并且近距离检查可以包括：照射目标皮肤损伤。另外，手持式检查设备还可以包括激光器，激光器投射用于在目标皮肤损伤内或目标皮肤损伤附近进行照射的至少一个激光束，用于以下中的至少一个：(i)在视觉上识别皮肤表面上的目标皮肤损伤，(ii)测量手持式检查设备与皮肤表面之间的距离，或者测量手持式检查设备的光轴与皮肤表面之间的角度。近距离检查可以包括获得目标皮肤损伤的高分辨率图像，并且还可以执行提取目标皮肤损伤的特征。
附图说明
图1A至图1D是描绘根据本发明的优选实施方式的四个配置od系统的框图；
图2A至图2B是描述将皮肤表面分为多个区域的示例性划分的图；
图3是描述患者的皮肤数据库的框图；
图4A至图4C是描述在检查期间如何识别选定的皮肤损伤的示意图；
图5A至图5C和图6A至图6C是描绘用于指向和/或测量的激光器的可选使用的示意图；
图7是描绘手持式检查设备朝向选定的损伤行进的示意图；
图8是描绘使用本公开内容的系统的近距离检查过程的流程图；
图9是示意性地描述用于针对患者建立新的皮肤数据库的过程的流程图。
具体实施方式
本公开内容描述了用于通过使用至少一个手持式检查设备来检查皮肤损伤的系统和方法。图1A至图1D描绘了手持式检查设备与计算机和/或服务器不同的协作的若干实施方式。
独立的手持式检查设备
参照图1A，图1A描述了由手持式检查设备104A组成的系统100A。壳102容纳由图1A的框表示的作为永久部件或者作为临时附件或者作为永久部件与临时附件的组合的要素；例如，摄像机128可以包括形成手持式检查设备104A的一部分的、由暂时附接的附加光学装置来增强的永久传感器和光学装置。微处理器108执行程序代码112A以执行下面描述的系统100A的功能。用户接口110A包括常规的I/O要素，例如键、按钮、麦克风、扬声器、振动生成器以及特别是屏幕116A，屏幕116A可以是触摸屏，该屏幕在手持式检查设备104A的操作期间向用户提供指导。检查时间表和日志120A包括过去和未来检查事件的列表，并且可选地检查时间表和日志120A用于经由用户接口110A来触发提醒。摄像机128包括一个或更多个光学系统和传感器，可选地根据需要包括自动聚焦和变焦特征，以从远距离捕获皮肤图像以覆盖整个皮肤区域，以从近距离捕获皮肤图像以获取选定的皮肤损伤的近距离高分辨率图像，并且以在将手持式检查设备朝向皮肤移动时连续地追踪选定的皮肤损伤以确保选定的皮肤损伤的同一性，其中，选定的皮肤损伤的近距离图像被获取。皮肤损伤数据库124A存储选定的皮肤损伤的过去的检查结果并且记录当前的检查结果，还参见下面的图3。当摄像机128作为捕获选定的皮肤损伤的高分辨率图像的传感器时，可选地包括和操作其他传感器132，以获得如数字皮肤镜检查领域中已知的选定的皮肤损伤的附加信息，并且其他传感器132可以包括例如红外摄像机、热成像摄像机和/或三维立体摄像机。虽然常规的室内照明有时可以足够用于摄像机128的操作，但是可选地增加了照明器136以照射皮肤区域，特别是照射目标皮肤损伤，从而服务于摄像机128以及可选地服务于其他传感器132，同时提供适合于摄像机128和其他传感器132的操作的光波长。
激光器140被可选地包括在手持式检查设备104A中作为部件或附件，以将至少一个激光束投射至目标皮肤损伤内或接近目标皮肤损伤，用于以下中的至少一个：在视觉上标识皮肤表面上的选定的皮肤损伤，这可以在检查操作期间在将手持式检查设备朝向选定的皮肤损伤移动的过程中帮助用户；测量手持式检查设备与皮肤表面之间的距离；或者测量手持式检查设备的光轴与皮肤表面之间的角度。将参照下面的图5B至图5C和图6B至图6C来进一步详述激光器140的使用。其他功能144可以包括无关的功能，例如导航、个人通信或游戏，特别是如果手持式检查设备104A使用例如蜂窝电话的多用途手持式设备的平台，该平台被编程为执行本公开内容中描绘的手持式检查设备的功能，并且照明器136、其他传感器132和/或激光器140可以被可选地附接至该平台。通信设备142例如蜂窝或WiFi链路可选地用于将检查结果发送至诊所，和/或从诊所接收检查指示和指导。电源114例如可充电电池为手持式检查设备104A的其他部件供电。
将要注意的是，照明器136和/或激光器140可以被认为是用户接口110A的要素，如果它们用来向用户提供有用的信息，例如通过激光束来标识皮肤损伤；将闪光解释为发信号通知某种皮肤损伤检查完成；或关闭激光束来发信号通知在手持式检查设备朝向皮肤表面移动期间目标皮肤损伤已经丢失。另外，摄像机128可以被认为是用户接口110A的要素，例如当它被用于获得用户可选择的图像时。
独立的手持式检查设备对于患者自我操作来说有时可能不适合或不方便，其中，手持式检查设备104A难以到达某些皮肤区域，或者当摄像机128瞄准某个皮肤区域例如患者的脸部或头部时，患者难以观看屏幕116A。然而，当由不同于患者的用户例如家庭成员操作时，或者当仅需要检查在观看屏幕116A的同时方便用手持式检查设备104A接近的特定皮肤区域例如患者的臀部前侧时，独立的手持式检查设备104A可以被充分地操作。
手持式检查设备和计算机的系统
图1B描述了系统100B，其中，手持式检查设备104B在操作期间与本地计算机154B通信，使得图1A的手持式检查设备104A的一些功能被移动至计算机154B或与计算机154B共享。计算机154B例如台式机、膝上型计算机或平板计算机被放置成靠近操作手持式检查设备104B的用户，并且经由短程通信链路118例如有线、蓝牙或WiFi链路与手持式检查设备104B通信。
手持式检查设备104B与图1A的手持式检查设备104A类似，除此之外，基于设计实践、性能和用户方便性考虑，现在一些功能、操作和数据在手持式检查设备104B与计算机154B之间共享，或全部移动至计算机154B。例如，由图1A的程序代码112A实现的功能现在可以在程序代码112B与程序代码162B之间共享，并且因此，由独立的手持式检查设备104A的微处理器108运行的一些功能现在可以移动至计算机154B的计算机处理器158，这样的功能是例如用户指导和数据库访问。图1A的检查时间表和日志120A以及皮肤损伤数据库124A现在可以在检查时间表和日志120B与检查时间表和日志170B之间以及在皮肤损伤数据库124B与皮肤损伤数据库174B之间共享，或者可以分别地全部移动至检查时间表和日志170B和皮肤损伤数据库174B。用户接口110B、特别是屏幕116B现在可以是最小的，其中操作功能和用户指导功能分别可选地被移动至用户接口160和屏幕166。将要注意的是，出于备份和操作考虑，在两个或更多个设备之间共享的数据可以包括具有数据的一部分或全部的冗余副本。
图1B的配置使得用户能够方便地观看计算机154B的较大屏幕166，同时操纵手持式检查设备104B来观察并接近选定的皮肤区域。这可以由患者或者由不同于患者的用户来操作。
手持式检查设备、计算机和服务器的系统
图1C描绘了系统100C，其中，增加了服务器204以容纳图1A的检查时间表和日志120A和皮肤损伤数据库124A的全部或部分内容。因此，根据设计和操作考虑，现在图1A的检查时间表和日志120A以及皮肤损伤数据库124A的全部或部分内容可以被复制或全部移动至服务器204的检查时间表和日志220和皮肤损伤数据库224，或者在检查时间表和日志120C、检查时间表和日志170C、检查时间表和日志220、皮肤损伤数据库124C、皮肤损伤数据库174C以及皮肤损伤数据库224之间共享。
服务器204例如诊所、健康保险公司或国家健康组织的服务器优选地经由网络例如因特网或蜂窝网络与计算机154C通信，以维持更新的检查时间表和日志220以及皮肤损伤数据库224，用于备份和由诊所240处的合格人员访问检查计划和结果。因此，皮肤科医生可以使用诊所240处的计算机来监视由手持式检查设备104C和/或计算机154C报告至服务器204的皮肤检查结果、可以更新检查时间表和日志220以要求可疑皮肤损伤的附加检查，或者可以使用诊所皮肤检查系统250以初始建立皮肤损伤数据库224并且识别选定的皮肤损伤以进行定期检查，以及用于将在访问诊所240期间由诊所皮肤检查系统250获取的检查数据连同来自手持式检查设备104C的检查数据一起并入皮肤损伤数据库224中。
手持式检查设备和服务器的系统
图1D描述了系统100D，其中，手持式检查设备104D使用通信设备142和通信链路例如蜂窝或WiFi链路与服务器204通信，该服务器204还与诊所皮肤检查系统250通信。在系统100D中，图1A的检查时间表和日志120A和皮肤损伤数据库124A的内容被复制、被分别移动至检查时间表和日志220和皮肤损伤数据库224或者与检查时间表和日志220和皮肤损伤数据库224共享，并且数据在服务器204与诊所240之间双向交换，从而提供了上面参照图1C描述的一些服务和优点。
将身体皮肤表面划分为区域
为了本公开内容中描述的过程的有效且方便的操作，皮肤区被优选地划分为皮肤区域。皮肤区域是如下所述的皮肤表面的一部分：(a)可以通过文字和/或图形说明向用户清楚地定义；(b)用户可以使用本公开内容的手持式检查设备来方便地获得该区域的图像；以及(c)该区域包括足够的视觉特征以使得在本公开内容的系统中实现的计算机视觉能够识别该区域并且测绘(map)该区域内的皮肤损伤。视觉特征可以包括肢体/身体轮廓、手指、指甲、面部特征和胸，例如，如以下文章http://files.is.tue.mpg.de/black/papers/sidWorkshop04.pdf(Ref-1)所示出的，该文章通过引用并入本文中。
作为示例，图2A和图2B分别通过图示和文字描述了如由英国医学插画师协会在其2013年2月的IMI国家指南：良好的实践指南：痣测绘(IMI National Guidelines:Guide toGood Practice:Mole Mapping)中公布的将皮肤表面划分为十九个视图的标准划分。如果手持式检查设备由不同于患者的用户操作，则图2A和图2B的十九个视图可以足够限定用于根据本公开内容进行皮肤检查的区域。为了由患者进行自我检查，可能需要将IMI视图细分为更小的区域或者将IMI视图细分为更小的区域可能是有益的，例如：示出两个手掌的图2A中的视图D14可以优选地被分为两个区域：“左手掌”和“右手掌”，以使得用户能够在检查一只手掌时用另一只手持有手持式检查设备。在患者进行自我检查时确定具体区域的优选大小的另一考虑是摄像机128的光学设计，摄像机需要从持有手持式检查设备的患者的手方便到达的距离处覆盖整个区域。另外，重要的是皮肤区域包括足够的视觉特征以使得图像处理能够识别皮肤区域并且测绘所包括的皮肤损伤。这些特征应该在普通照明、缩放和位置变化下保持可识别，并且应该是与众不同的以将它们与背景和类似特征的干扰分开。美国专利US2009028442中描述了代表性方法，该美国专利通过引用并入本文中。
将要注意的是，即使区域的数目相对较大，但是例行的定期检查可以仅涉及少数选定区域，这些区域包括用于由皮肤科医生、用户或处理器进行例行定期自我检查而选定的少数选定的皮肤损伤(参见图9)。
将皮肤表面划分为区域的具体划分是设计偏好的问题，并且不在本公开内容的范围内。以下描述假设皮肤表面被划分为区域，并且通过文字和/或图形说明每个区域对于用户是可识别的，使得用户可以被引导以检查由处理器选择的皮肤区域。
患者的皮肤数据库
本公开内容重点在于对一个患者的皮肤的定期检查。因此，以下描述重点在于管理与该人有关的皮肤数据。
图3示意性地描述了患者的皮肤数据库260，患者的皮肤数据库260存储并且保持与患者的皮肤有关的数据。根据上面的图1A至图1D的系统100A至100D的实现方式，数据库260被实现为图1A的皮肤损伤数据库124A，或者在图1B的皮肤损伤数据库124B与皮肤损伤数据库174B之间共享，或者在图1C的皮肤损伤数据库124C、皮肤损伤数据库174C以及皮肤损伤数据库224之间共享，或者在图1D的皮肤损伤数据库124B与皮肤损伤数据库224之间共享，如上面参照图1A至图1D所描绘的。如上面已经注意到的，在上面的多于一个设备中，共享的数据可以具有冗余副本。作为示例，在图1C的用户接口110C中，皮肤损伤数据库224可以包括患者的所有皮肤损伤，皮肤损伤数据库174C可以包括仅选定进行定期检查的皮肤损伤，而皮肤损伤数据库124C可以包括仅针对当前检查时段分配的皮肤损伤。
患者的个人数据262是包括标识用户的通常的个人数据例如姓名、地址和联系方式的记录，并且用于将皮肤数据与患者相关联。
患者的相关皮肤数据优选地组织在多个注有日期的检查记录264中，每个注有日期的检查记录表示在皮肤已被或正被检查的某个日期的患者皮肤状态的快照，该检查通过本公开内容的手持式检查设备进行或者该检查在图1C和图1D的配置中进行，检查还可以在诊所进行并且检查结果并入患者的皮肤数据库260中。注有日期的检查记录264的内容可以粗略地划分为包括与皮肤区域有关的数据的皮肤损伤数字图像288以及选定的皮肤损伤数据284，选定的皮肤损伤数据284与选定进行检查的具体的皮肤损伤有关。皮肤区域损伤图268包括记载在检查日期获取的皮肤区域的一个或更多个快照的区域数字图像272，并且优选地还包括损伤位置和分类276，其测绘区域内的损伤，其中每个损伤具有其位置和分类。分类可以包括例如具体的损伤是否被选定进行定期检查，并且可选地还包括检查的频率例如每三个月一次或一年一次。损伤位置和分类276中的数据通过以下方式确定：由合格的专业人员手动地确定或者通过使用图像处理和数字皮肤病学技术来自动地确定或前述二者结合确定。区域备注280由皮肤科医生或技术人员可选地添加以包括与检查过程有关的医学或技术方面，例如，特殊的照明要求或者需要向不同于患者的用户请求帮助。
选定的皮肤损伤数据284包括在注有日期的检查记录264的创建日期进行检查期间针对具体选定的皮肤损伤获得的数据。皮肤损伤数字图像290包括选定的皮肤损伤的一个或更多个近距离图像，根据图1A至图1D的其他传感器132中实现的技术，该图像还可以包括红外图像、3D图像、热图像和/或由其他传感器132捕获的任何其他图像。皮肤损伤特征292例如数字皮肤病学领域中已知的尺寸、边缘、颜色以及任何其他损伤参数被可选地通过以下方式从皮肤损伤数字图像290提取：通过根据最新的计算机视觉技术使用以下技术进行图像处理来自动地提取，该技术采用不变特征选择、动态轮廓、不同的分割技术以及预训练分类器；和/或由皮肤科医生手动地提取；另外请参见例如：http://www.mathworks.com/matlabcentral/answers/uploaded_files/6099/another％20paper.pdf(Ref-2)，其通过引用并入本文中。皮肤损伤备注296可选地由皮肤科医生添加，例如要求关于选定的皮肤损伤的具体的动作或注意。
对区域内的选定的皮肤损伤的识别
图4A至图4C示意性地描述了选定的皮肤损伤如何在本公开内容的检查过程期间被识别。
从图4A开始，身体皮肤表面300是患者的整个皮肤表面，身体皮肤表面300包括由皮肤损伤320-1至皮肤损伤320-9象征性地表示的多个皮肤损伤。患者的皮肤损伤的数目可以是任何数目，在图4A至图4C的背景下仅出于示出的目的，9仅是任意数目。当前区域304表示当前检查的皮肤区域例如左臀的前部，并且当前区域304包括皮肤损伤320-4至320-9。当前屏幕视图310示出了由摄像机128获取的并且在例如图1A的屏幕116A或图1B的屏幕116B和/或屏幕116或者图1C至图1D中它们的等同物上看见的当前皮肤图像。初始在当前区域304的检查过程中，当前屏幕视图310包含整个当前区域304并且因此示出了其所有的皮肤损伤320-4至320-9。图4A的当前屏幕视图310示出了在手持式检查设备朝向皮肤行进期间获取的快照，其中，摄像机128的视野变窄以仅捕获当前区域304的皮肤损伤的子集，该子集如皮肤损伤320-4、皮肤损伤320-5和皮肤损伤320-7所示。
图4B示出了当前屏幕视图310的快照，其中，标记330-1被显示在屏幕上以标识要检查的目标皮肤损伤——在本例中是皮肤损伤320-5。该标记由微处理器108或计算机处理器158生成，以突出目标皮肤损伤320-5并且将其与屏幕上当前显示的其他皮肤损伤区分开，以帮助用户将手持式检查设备瞄准目标皮肤损伤320-5。图4C示出了标记330-2的替选图形设计，标记330-2用作与图4B的标记330-1相同的目的。
到达用于近距离检查的位置
当手持式检查设备被放置成与皮肤表面足够近时可以进行近距离检查，以通过摄像机128以及可选地还通过其他传感器132和照明器136来获得足够的细节，所有这些取决于各个部件的具体特性，并且取决于限定足够进行近距离检查的细节程度的操作需要。在一种极端情况下，所有这样的参数可以被设计者转变为例如距皮肤的距离的简单参数，例如“距皮肤15cm至20cm”；在另一种极端情况下，摄像机128与其他传感器132中的每一个动态地且连续地检查由各个传感器获得的细节的特性和程度，并且当所有的传感器达到预定义的阈值时，结束近距离检查并且经由手持式检查设备或计算机的用户接口向用户通知。距离与达到预定义阈值的传感器数据的组合也是可以的。
将要注意的是，当到达用于近距离检查的位置时，当前屏幕视图可以包括仅目标皮肤损伤或者还可以包括整体或部分的其他邻近的皮肤损伤，如由图5A中示出的皮肤损伤320-4P的一部分所示。
激光辅助检查
图5A至图5C和图6A至图6C示意性地示出了可以包括在图1A至图1D的手持式检查设备中的激光器140的可选使用。图5A示出了在当前屏幕视图310A内由标记330-2标记的目标皮肤损伤320-5的近距离视图，其中，在手持式检查设备中没有激光器140操作并且没有激光斑存在。虽然近距离图像可能足够用于提取目标皮肤损伤320-5的形状、边缘以及颜色特征，但是目标皮肤损伤320-5的大小难以测量，这是因为大小取决于摄像机128相对于目标皮肤损伤的位置。如图6A所示，使用例如从摄像机128前面的手持式检查设备420A延伸的透明环的机械止动器424提供丢失的信息，并且使得能够根据机械止动器424的已知长度来计算目标皮肤损伤320-5的尺寸。使用机械止动器424还可以帮助用户将摄像机128放置成与皮肤表面450垂直。
图5B和图6B示出了使用单个激光束在不接触皮肤表面450的情况下测量目标皮肤损伤320-5的尺寸。因此，手持式检查设备420B中包括有激光源430以产生激光束434，该激光束434与摄像机128的光轴440平行并且与该光轴相距已知距离。激光束434产生在目标皮肤损伤320-5内或者非常靠近目标皮肤损伤320-5的可见激光点410。由于图像中心400与激光点410之间的距离与激光束434与光轴440之间的已知距离相同，因此可用的比例信息足以确定目标皮肤损伤320-5的尺寸，这依赖于用户将摄像机适当地放置成与皮肤表面450垂直。
图5C和图6C示出了使用三个平行的激光束，激光束优选地按照围绕手持式检查设备420C的摄像机128的光轴的等边三角形的角布置。因此，激光源430A、激光源430B和激光源430C分别投射激光束434A、激光束434B和激光束434C，并且当前屏幕视图310C示出了相应的激光点410A、激光点410B和激光点410C。由于图5C的激光点之间的距离与图6C的激光源之间的已知距离相同，因此皮肤损伤320-5的尺寸可以容易地被计算出。此外，如图6C所示，在摄像机128不与皮肤表面450垂直的情况下，三个相应的激光点将偏离于形成等边三角形的角，然后，即使当从适度倾斜的摄像机获取图像时，激光点之间的实际距离仍然可以用于计算皮肤损伤320-5的尺寸，例如由Richard Hartley和Andrew Zisserman编著的《计算机视觉中的多视图几何》第二版(Multiple View Geometry in Computer Vision，Second Edition)剑桥大学出版社、2004年3月的书所教导的，该书通过引用并入本文中。
使用如图6B至图6C中的激光器的另一益处是一个或更多个激光束用作突出皮肤表面上的目标皮肤损伤的激光指示器。这可以使利用本公开内容的手持式检查设备来手动地接近皮肤表面的过程更加方便、有效和准确。
将要理解的是，可以应用除了在上面的图6B至图6C中描述的那些激光束之外的激光束的布置以取得类似的测量和/或指向的结果。
由摄像机进行图像采集
摄像机128在本公开内容的检查过程期间获取图像出于两个目的：(1)为了引导用户朝向目标皮肤损伤；以及(2)用于捕获目标皮肤损伤的近距离图像。
图7示意性地示出了手持式检查设备例如图1A至图1D的手持式检查设备从远处朝向皮肤表面450行进，直到在相对于目标皮肤损伤320-5的适当位置处进行近距离检查。
首先，经由屏幕116A或屏幕166通过文字指示和/或图形说明来指示用户将手持式检查设备420放置成远离并瞄准当前选定的皮肤区域，使得摄像机128捕获当前选定的皮肤区域的全部的或足够部分。作为示例，可以通过文字和说明来指示用户：“将设备放置成距你的左臀的前面两英尺，使得你能够在屏幕上看到整个臀”。技术上，在区域测绘范围460内的适当的位置使得能够观察当前目标皮肤损伤320-5和当前皮肤区域内的足够的视觉特征两者，以使得图像处理能够测绘在屏幕上观察的要素并且确定地识别当前屏幕视图内的目标皮肤损伤320-5，使得其能够如上面的图4B或图4C所示地被标记。
假定对于进行优良的近距离检查来说区域测绘范围460距皮肤表面450太远，并且因此，一旦当前屏幕视图示出并且标记了当前目标皮肤损伤，则例如通过屏幕上的文字指示用户将手持式检查设备朝向目标皮肤损伤移动。这样的指示可以被习惯操作诸如鼠标的指向设备的用户容易地遵循，并且例如如果实现图6B或图6C的配置，可以由指向选定损伤的激光束来进一步辅助。在手持式检查设备420朝向皮肤表面450行进期间，当摄像机128在追踪范围464内时，摄像机的视野逐渐变窄，示出越来越小的当前皮肤区域的面积，并且目标皮肤损伤显得越来越大，同时其被连续地追踪并且在屏幕上标记，出于两个目的：(1)确保最终的近距离检查将获取目标皮肤损伤的数据而不是邻近的皮肤损伤的数据；以及(2)适当地引导用户朝向目标皮肤损伤。如果在追踪范围464内行进期间当前目标皮肤损伤的图像丢失，则过程可以被中断，并且优选地指示用户使手持式检查设备420离开皮肤并且针对同一目标皮肤损伤重复上述过程。
一旦手持式检查设备420成功地通过追踪范围464而没有丢失目标皮肤损伤，则手持式检查设备到达适合于进行近距离检查的近距离检查范围468。在检测到摄像机在近距离检查范围468内时，优选地自动地进行近距离检查，同时例如通过文字、闪光、声音和/或振动向用户提供以下指示：当前的检查已经成功地完成，并且然后可以指示用户针对当前区域内的另一目标皮肤损伤重复该过程，或者移动至包括用于检查的其他选定的皮肤损伤的另一区域。
将要理解的是，区域测绘范围460和追踪范围464的开始可以根据以下内容被定性地限定：区域的大小和形状(例如，摄像机视野必须容纳至少90％的可视区域)以及视觉特征的实际部署，该视觉特征足够用于区域内的皮肤损伤的计算机化测绘。
近距离检查范围468取决于摄像机128、照明器136和其他传感器132的特性，所述其他传感器132可选地涉及除了由摄像机128获取的近距离图像之外的、在手持式检查设备420中实现的另外的检查技术。还将要理解的是，在使用如图6A中描绘的机械止动器的情况下，近距离检查范围468可以变成通过机械止动器424的长度确定的固定数目。
检查过程
图8描绘了使用本公开内容的系统的近距离检查的过程，该系统例如图1A的系统100A、图1B的系统100B、图1C的系统100C或者图1D的系统100D中的任何系统。下面的过程涉及由用户执行的对某个患者的选定的皮肤损伤的近距离检查，该用户可以是患者和/或其他帮助患者的其他人，用户分别操作诸如图1A至图1D的104A至104D的手持式检查设备。选定的皮肤损伤是患者的皮肤损伤，该皮肤损伤已经由皮肤科医生或患者预选或者根据预定义标准(参见图9)自动预选以进行检查，并且选定的皮肤损伤被标识为在图1A至图1D中描绘的任何实施方式中维护的检查时间表和日志和/或皮肤损伤数据库中的选定的皮肤损伤。目标皮肤损伤是当前通过图8的过程检查的选定的皮肤损伤。当前皮肤区域是包括目标皮肤损伤的皮肤区域。处理器是手持式检查设备的任何微处理器108，或者计算机的计算机处理器158，或者前述两者之间的协作。
在图8的过程的开始点501处，针对检查指定的至少一个选定的皮肤损伤的列表已经从检查时间表和日志和/或皮肤损伤数据库得到，并且已经由处理器选择了目标皮肤损伤以进行当前检查。在步骤503中，经由手持式检查设备例如110A至110D的用户接口和/或计算机的用户接口例如用户接口160指示用户将手持式检查设备放置在距包括目标皮肤损伤的当前皮肤区域的远距离处，使得整个当前皮肤区域在屏幕上示出，如图4A至图4C以及相应的描述所示。一旦手持式检查设备被适当地放置，那么在步骤505中，在手持式检查设备和/或计算机的屏幕上显示的当前屏幕视图示出了当前皮肤区域，该视图包括包括在当前皮肤区域中的皮肤损伤。在步骤509中，图1A至图1D的手持式检查设备的处理器和/或图1B或图1C的计算机的处理器识别并标记显示的图像内的目标皮肤损伤，并且例如通过显示在屏幕上的消息来指示用户将手持式检查设备朝向目标皮肤损伤移动，同时将显示的图像内的标记的皮肤损伤置于中心。在步骤513中，当用户将手持式检查设备朝向当前皮肤区域的皮肤表面移动时，处理器连续地追踪目标皮肤损伤并且在屏幕上标记目标皮肤损伤。如果手持式检查设备中包括激光器140，一个或更多个激光束在目标皮肤损伤上或者紧邻目标皮肤损伤产生可见光点，该可见光点可以帮助用户方便地瞄准手持式检查设备并且将手持式检查设备朝向目标皮肤损伤移动。如果用户不恰当地移动或瞄准手持式检查设备使得目标皮肤损伤丢失，或者手持式检查设备与目标皮肤损伤之间的视线由于任何原因而模糊，那么在步骤517中由处理器检测这样的丢失，并且在步骤521中该过程被中断。然后在步骤521中通过信号例如消息、音频哔声、振动和/或关闭激光束来向用户通知中断。在步骤521的中断之后，在步骤525中例如通过屏幕上的消息来优选地指示用户移动手持式检查设备远离皮肤区域至远距离，使得在屏幕上示出整个当前皮肤区域，并且针对同一当前皮肤区域内的同一目标皮肤损伤重复该过程。
步骤529检测到手持式检查设备已经到达距目标皮肤损伤的近距离处，该近距离适于近距离检查目标皮肤损伤。这样的检测可以通过以下各项来进行：例如通过到达皮肤的图6A的机械止动器424；通过用于确定手持式检查设备到达距皮肤预定义距离的图6A至图6B的激光束；或者通过占据屏幕的预定义大小或百分比的目标皮肤损伤的图像。步骤529然后继续进行目标皮肤损伤的近距离检查，近距离检查包括至少捕获目标皮肤损伤的图像以及可选地从捕获的图像提取特征，以及还可以由其他传感器132来获得目标皮肤损伤的附加特征，并且优选地通过信号例如文字消息、照明器136的闪光、音频信号和/或手持式检查设备的振动来向用户通知对目标皮肤损伤的成功的近距离检查。在步骤533中，目标皮肤损伤的近距离检查的事件和结果例如当前图像和提取的数据被记录在检查时间表和日志和/或皮肤损伤数据库中。在步骤537中，处理器查询检查时间表和日志和/或皮肤损伤数据库在当前皮肤区域内是否存在要检查的附加选定的皮肤损伤，并且如果需要的话，处理器经由步骤541移动至步骤503中扫描下一目标皮肤损伤。当已经检查了当前皮肤区域中的所有选定的皮肤损伤时，然后步骤545和步骤549引至检查包括选定的皮肤损伤的下一皮肤区域，直到完成对患者的所有选定的皮肤损伤的扫描。
摄像机与皮肤表面之间的相对运动
当在患者自我检查期间使用诸如手持式检查设备104B的手持式检查设备来检查难以到达的区域例如背部的上部区域时，将手持式检查设备104B放置在稳定的表面或者将其附接至三脚架可能是方便的，然后使患者的身体相对于手持式检查设备移动使得检查区域面向并接近摄像机128，同时患者观看计算机154B的屏幕166来控制身体移动，使得选定的皮肤损伤保持在当前屏幕视图310内直到到达近距离检查的点。因此，虽然为了清楚起见说明书和权利要求的语言可能仅记载设备朝向身体移动，但是可替选地，这样的语言还应该理解为身体朝向设备移动，或者身体和设备朝向彼此移动。
建立新的皮肤数据库
图8的过程用于检查已经在步骤501中预定的选定的皮肤损伤。图9示意性地描述了用于针对患者建立新的皮肤数据库的过程，该过程包括识别要在随后执行图8的过程中检查的选定的皮肤损伤。
图9的过程可以以如下方式执行：在家中使用手持式检查设备的摄像机128；在诊所例如具有图1C或图1D的诊所皮肤检查系统250的诊所240；或者在任何其他地方使用合适的摄像机、屏幕以及执行图9的过程的处理器。
在步骤561中，由操作者例如患者、皮肤科医生或者患者信任的任何其他人放置摄像机以获取选定的皮肤区域的图像。选定的皮肤区域可以是以下皮肤区域：包括根据操作者的判断或皮肤科医生的指示的至少一个可疑皮肤损伤的皮肤区域，或者患者的皮肤表面上的所有皮肤区域的系统筛选内的当前皮肤区域，例如用于筛选图2A的所有皮肤视图。在步骤565中，在步骤561中获得的图像被显示在屏幕上，例如图1A的屏幕116A、图1B的屏幕116B、诊所皮肤检查系统250(未示出)的屏幕或者连接至执行图9的过程的处理器的任何其他屏幕。包括通过步骤569至593描绘的可替选的路径的一个或更多个的子过程567执行以在选定的皮肤区域内识别零个或更多个选定的损伤用于随后的检查例如根据图8的定期检查。该零个或更多个选定的皮肤损伤是根据人或计算机判断需要进一步检查的皮肤损伤，并且优选地根据如下方式选择和识别：在步骤569中识别和标记选定的皮肤损伤的过程开始，其中，由皮肤科医生或另一合格的专家进行选定和标记，可能使用任何种类的检查设备(步骤573)；由可以是担心具体皮肤损伤的患者或操作者的用户进行选定和标记；或者由应用图像处理和预定义视觉标准(区域边界：分形、平滑、复杂形状、色素颜色，例如在通过引用并入本文中的以下文献中描述的，http://www.amjorthopedics.com/fileadmin/content_pdf/san/scms_pdf/vol27_il_Diagnosis_of_S kin_Tumors.pdf(参考文献3))的处理器进行选定和标记，以识别包括在选定的皮肤区域中的一些皮肤损伤作为需要进一步检查的选定的皮肤损伤(步骤581)。在步骤573或步骤577中，由人对选定的皮肤损伤的标记可以直接在皮肤上进行(步骤585)，例如通过使用具有视觉可辨识颜色的笔围绕选定的皮肤损伤手动地画圈，其中，在步骤593中图像处理将检测在图像内所画的圈并且识别围绕的皮肤损伤。可替选地，在步骤573或步骤577中，由人对选定的皮肤损伤的标记可以由操作者在屏幕上进行(步骤589)，例如通过使用诸如鼠标或轨迹球(trackball)的指向设备，或者通过轻敲触摸屏。在步骤581的情况下，其中，选定的皮肤损伤由处理器来识别，在步骤589中该处理器选定的皮肤损伤可以在屏幕上标记，以向操作者提供信息。将要注意的是，可以执行子过程567内的多个可替选路径；例如，在步骤581中，处理器可以识别选定的皮肤损伤并且在步骤589中将它们呈现在屏幕上，并且皮肤科医生或用户可以手动地添加未被处理器选择的附加选定的皮肤损伤。
在步骤595中，将步骤565和子过程567的结果添加至患者的皮肤数据库，例如患者的皮肤数据库260，数据库包括例如图3中所描绘的细节。步骤597检查是否已经筛查了所有期望的选定的皮肤区域，并且如果没有，则步骤599引至针对另一选定的皮肤区域重复步骤561至595的过程。
尽管已经就有限数目的实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明不受已在本文中具体示出和描述的内容的限制。更确切地，本发明的范围包括在本文中描述的各种特征的组合和子组合，以及本领域技术人员在阅读说明书之后将会想到的变型和修改以及不是现有技术的变型和修改。

Claims (18)

1.一种用于对皮肤表面上的区域内的至少一个皮肤损伤进行检查的系统，所述系统包括：(a)包括摄像机的手持式检查设备；以及(b)至少一个处理电路，所述至少一个处理电路被配置成：
(i)使用所述摄像机获得当前图像，所述当前图像包括所述区域；
(ii)在屏幕上显示所述图像；
(iii)在所述屏幕上所显示的所述图像上标记所述皮肤损伤的目标皮肤损伤，以将所述目标皮肤损伤与所述区域内的其他皮肤损伤视觉上区分开，所述目标皮肤损伤被选择以用于近距离检查；
(iv)在继所述当前图像之后，在所述手持式检查设备朝着所述皮肤表面移动时使用所述摄像机获得随后图像，所述随后图像由所述摄像机以距所述目标皮肤损伤第一距离获得，所述第一距离小于获取所述当前图像时距所述目标皮肤损伤的第二距离；
(v)在所述屏幕上显示所述随后图像；
(vi)检查所述随后图像内是否存在所述目标皮肤损伤；
(vii)在所述随后图像内存在所述目标皮肤损伤时，标记在所述屏幕上显示的所述随后图像上的所述目标皮肤损伤；
(viii)在所述随后图像内不存在所述目标皮肤损伤时，指示所述系统的用户将所述手持式检查设备远离所述目标皮肤损伤；以及
(ix)在所述随后图像成为所述当前图像的情况下重复步骤(iv)至(viii)，直至满足近距离检查标准。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述近距离检查标准是如下中的一个或更多个：(a)所述手持式检查设备与所述皮肤表面的距离等于或小于预定义距离；或(b)所述目标皮肤损伤的图像占据所述屏幕的预定义大小或百分比。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述手持式检查设备包括能够投射激光束的激光器，以及其中，所述处理电路还被配置成使所述激光器在所述目标皮肤损伤内投射所述激光束以用于执行如下中的一个或更多个：(a)识别所述目标皮肤损伤；(b)测量所述手持式检查设备与所述皮肤表面之间的距离；或(c)测量所述摄像机的光轴与所述皮肤表面之间的角度。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述手持式检查设备包括能够投射与所述摄像机的光轴平行并且与所述光轴相距已知距离的激光束的激光器，所述激光束在所述皮肤表面上产生可见激光点，并且其中，所述处理电路还被配置成：
使所述激光器投射所述激光束，由此在所述皮肤表面上产生所述激光点；以及
利用所述已知距离和在所述当前图像的中心与所述激光点之间的确定距离、利用所述激光点的大小，确定所述目标皮肤损伤的尺寸。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述手持式设备包括机械止动器，所述机械止动器使所述摄像机在所述机械止动器与所述皮肤表面接触时与所述皮肤表面相距已知距离，并且其中，所述处理资源还被配置成利用所述已知距离确定所述目标皮肤损伤的尺寸。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述手持式检查设备包括能够照射所述区域的至少一部分的照明器，并且其中，所述处理电路还被配置成使所述照明器照射所述区域的所述至少一部分。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理电路还被配置成执行所述目标皮肤损伤的数字皮肤病学技术。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理电路还被配置成提取所述目标皮肤损伤的特征。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理电路、所述摄像机和屏幕被包括在所述手持式检查设备的壳内。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述手持式检查设备分开的计算机，并且其中，所述屏幕和所述处理电路形成所述计算机的一部分。
11.一种用于对皮肤表面上的区域内的至少一个皮肤损伤进行检查的方法，所述方法包括：
(i)由至少一个处理电路使用包括在手持式检查设备内的摄像机获得当前图像，所述当前图像包括所述区域；
(ii)由所述处理电路在屏幕上显示所述图像；
(iii)由所述处理电路在所述屏幕上所显示的所述图像上标记所述皮肤损伤的目标皮肤损伤，以将所述目标皮肤损伤与所述区域内的其他皮肤损伤视觉上区分开，所述目标皮肤损伤被选择以用于近距离检查；
(iv)由所述处理电路在继所述当前图像之后在所述手持式检查设备朝着所述皮肤表面移动时使用所述摄像机获得随后图像，所述随后图像由所述摄像机以距所述目标皮肤损伤第一距离获得，所述第一距离小于获取所述当前图像时距所述目标皮肤损伤的第二距离；
(v)由所述处理电路在所述屏幕上显示所述随后图像；
(vi)由所述处理电路检查所述随后图像内是否存在所述目标皮肤损伤；
(vii)在所述随后图像内存在所述目标皮肤损伤时，由所述处理电路标记在所述屏幕上显示的所述随后图像上的所述目标皮肤损伤；
(viii)在所述随后图像内不存在所述目标皮肤损伤时，由所述处理电路指示所述系统的用户将所述手持式检查设备远离所述目标皮肤损伤；以及
(ix)由所述处理电路在所述随后图像成为所述当前图像的情况下重复步骤(iv)至(viii)，直至满足近距离检查标准。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述近距离检查标准是如下中的一个或更多个：(a)所述手持式检查设备与所述皮肤表面的距离等于或小于预定义距离；或(b)所述目标皮肤损伤的图像占据所述屏幕的预定义大小或百分比。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：由所述处理电路使包括在所述手持式检查设备内的激光器在所述目标皮肤损伤内投射所述激光束以用于执行如下中的一个或更多个：(a)识别所述目标皮肤损伤；(b)测量所述手持式检查设备与所述皮肤表面之间的距离；或(c)测量所述摄像机的光轴与所述皮肤表面之间的角度。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括：
由所述处理电路使能够投射与所述摄像机的光轴平行并且与所述光轴相距已知距离的激光束的激光器投射所述激光束，所述激光束在所述皮肤表面上产生可见激光点，由此在所述皮肤表面上产生所述激光点；以及
由所述处理电路利用所述已知距离和在所述当前图像的中心与所述激光点之间的确定距离、利用所述激光点的大小，确定所述目标皮肤损伤的尺寸。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：由所述处理电路利用机械止动器之间的已知距离确定所述目标皮肤损伤的尺寸，所述机械制动器连接至所述手持式检查设备并且使所述摄像机在所述机械止动器与所述皮肤表面接触时与所述皮肤表面相距所述已知距离。
16.根据权利要求11所述的方法，还包括：由所述处理电路使用被包括在所述手持式检查设备内并且能够照射所述区域的至少一部分的照明器来照射所述区域的所述至少一部分。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括执行所述目标皮肤损伤的数字皮肤病学技术。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括提取所述目标皮肤损伤的特征。
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