CN111728592A - 人前臂皮肤成像系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及成像技术领域，公开了一种人前臂皮肤成像系统，包括：箱体，该箱体构成一个密闭性空间，该箱体的一个侧面上设置有供人前臂伸入的入口；图像采集组件，用于对伸入所述箱体的人前臂皮肤成像；还用于接收定时拍摄信号，所述定时拍摄信号用于在多个预定时间点触发所述图像采集组件对人前臂皮肤成像，以观察前臂皮肤随时间的变化。本申请的人前臂皮肤成像系统能够有效减少或避免图像的噪音信息量，获得更客观地反映皮肤变化过程的图像，以便进行更准确的图像分析。

Description

人前臂皮肤成像系统

技术领域

本申请涉及成像技术领域。

背景技术

目前，在对人的前臂进行持续一段时间地、连续地成像时，受试者一般会以较舒适的姿态将前臂放在桌面上，拍摄者需将相机架在前臂上方以俯拍位置对前臂进行成像。例如，通过手持图像采集设备(如手机、相机等)，或将图像采集设备利用支架(如手机支架、自拍杆等)固定在桌面上，在自然光或室内灯光的照明下采集图像。通过受试者或工作人员人工控制计时器，每间隔一定的时间间隔，如1分钟，采集一张图像。然而，现有的拍摄方式存在一些问题，例如，图像质量不够理想等。

发明内容

本申请的目的在于提供一种人前臂皮肤成像系统，能够有效减少或避免图像的噪音信息量，获得更客观地反映皮肤变化过程的图像，以便进行更准确的图像分析。

本申请公开了一种人前臂皮肤成像系统，包括：

箱体，该箱体构成一个密闭性空间，该箱体的一个侧面上设置有供人前臂伸入的入口；

图像采集组件，用于对伸入所述箱体的人前臂皮肤成像，并且还用于接收定时拍摄信号，所述定时拍摄信号用于在多个预定时间点触发所述图像采集组件对所述人前臂皮肤成像，以观察所述人前臂皮肤随时间的变化。

在一个优选例中，还包括：

定时器，用于在多个预定时间点向所述图像采集组件发送所述定时拍摄信号。

在一个优选例中，还包括：

前臂固定组件，设置在所述箱体中，用于固定从所述入口伸入的人前臂的位置和姿态。

在一个优选例中，所述前臂固定组件包含设置在所述箱体底端的握持位，以及沿人前臂摆放方向设置于所述箱体内的凹槽。

在一个优选例中，所述箱体的底部设置有用于图像分析的特征标识，所述特征标识为采集的图像提供定位信息。

在一个优选例中，当人前臂也带有标识物时，所述特征标识用于与所述人前臂上带有的标识物配合地提供定位信息。

在一个优选例中，所述图像采集设备包含以下之一或其任意组合：可见光成像仪、红外线成像仪、紫外成像仪。

在一个优选例中，还包含光组件，用于提供实现无影拍摄所需的光源。

在一个优选例中，所述箱体还包含设置在箱体外侧的可视化人机交互面板，用于编辑受试者信息、和/或读取图像、和/或对所述箱体内的温度和光源等参数进行监控和调节、和/或实时显示箱内人前臂的状态。

在一个优选例中，所述箱体设置有温控系统，用于将所述箱体内的温度控制在预设范围内。

本申请实施方式的技术方案能够有效减少或避免图像的噪音信息量，获得更客观地反映皮肤变化过程的图像，以便进行更准确的图像分析。例如，能够避免图像中出现拍摄装置等的阴影；能够避免或降低反光；能够避免搭建拍摄装置不够高效；能够避免由于光源、拍摄角度等不固定，导致图片缺乏可比性；还能够避免由于外界气候原因导致温度条件不稳定，影响了红肿变化的真实呈现；还能够避免位置和姿态的变化带来干扰；还能够避免人工计时成本高且准确率不够；还能够避免图片命名方式效率低容易混淆；还能够避免拍摄的计时方式不够科学合理，等等。

本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。

附图说明

图1是根据本申请第一实施方式的人前臂皮肤成像系统的结构示意图；

图2是根据本申请第一实施方式的人前臂皮肤成像系统的内部结构示意图。

其中：

101：箱体

102：图像采集组件

1021：图像采集设备

1022：连接器

103：入口

104：凹槽

105：握持位

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

术语：

皮肤反应：人的皮肤在受到如烟酸等化合物的刺激时所产生的红肿现象。

皮肤测试：用于检测人的皮肤反应的测试。具体的，测试时长一般在30分钟内。在测试全程需对人的前臂皮肤进行较短时间间隔(精确至秒，如5秒/张)的连续成像。皮肤测试包括但不限于：烟酸皮肤检测、过敏皮肤检测，等等。

受试者：指接受皮肤测试的人。

EXIF：Exchangeable Image File Format，可交换图像文件格式。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。

本申请的第一实施方式涉及一种人前臂皮肤成像系统，其结构如图1-2所示，包含：箱体101，该箱体101构成一个密闭性空间，该箱体101的一个侧面上设置有人前臂伸入的入口103；图像采集组件102，用于对伸入箱体101的人前臂皮肤成像；还用于接收定时拍摄信号，定时拍摄信号用于在多个预定时间点触发图像采集组件102对人前臂皮肤成像，以观察前臂皮肤随时间的变化。

可选地，在一个实施例中，人前臂皮肤成像系统还可以包含定时器，定时器用于在多个预定时间点向图像采集组件102发送定时拍摄信号。例如每隔N秒发送一次拍摄信号，一共发送M个拍摄信号，其中，N和M为预先设定的正整数。定时器不限于内置或外设于图像采集组件，可以与图像采集组件是一体式或分体式。

可选地，在一个实施例中，人前臂皮肤成像系统还可以包含前臂固定组件，设置在箱体101中，用于固定从入口103伸入的前臂的位置和姿态。

下面对人前臂皮肤成像系统的构成部件做进一步的解释说明，具体的：

箱体101：

如上，该箱体101构成一个密闭性空间，该箱体101的一个侧面上设置有人前臂伸入的入口103。

可选地，在一个实施例中，箱体101内还设置有光组件，或者具有柔光效果的柔光组件。

可选地，在一个实施例中，人前臂入口103设置在箱体101正面的下缘，使得人前臂可方便伸入箱内，同时，避免由于人前臂入口103的尺寸过大使外部环境光线射入箱内，例如，人前臂入口103的尺寸可以是8×15cm，或直径15cm的半圆，等等。这样做的好处在于，在密闭性的箱体101内拍摄，可避免或减少外部光源的干扰，即，光密闭。在一个实施例中，还可以在入口103上设置开口的遮光布帘(图中未示出)，使得人前臂从开口伸进入口103后，柔性的遮光布帘可以尽量多地挡住人前臂和入口103之间的缝隙，进一步减少外部干扰光进入箱体101。

优选地，箱体101的底部设置有用于图像分析的特征标识，特征标识为采集的图像提供定位信息，换句话说，在利用例如机器学习对图像进行分析处理时，可提高机器学习的成功率。

进一步的，当人前臂也带有标识物时，特征标识用于与人前臂上带有的标识物配合地提供定位信息。换句话说，通过在箱体101的底板和人前臂上均布置特征标识，为图像提供定位信息，有利于图像分析。在一个实施例中，标识物可以是一个预先约定的图案。

可选地，在一个实施例中，箱体101内还设置有前臂固定组件，用于固定从入口103伸入的前臂的位置和姿态；

例如，前臂固定组件包含设置在箱体101底端的握持位105，握持位105可以是一个可握持的空洞或凹部，用于为人的手提供一个可持握的固定位置，以固定前臂摆放的位置和姿态。

又例如，前臂固定组件也可以是设置在箱体101内的机械臂，用于将人前臂固定在箱体101底部。

又例如，前臂固定组件也可以是设置在箱体101底部的带状魔术贴，用于将人的手掌固定在箱体101底部。

可以理解，上述前臂固定组件不限于此，可通过不同方式实现，在此不做赘述。

可选地，在一个实施例中，前臂固定组件可包含握持位105，以及沿人前臂摆放方向设置于箱体101内的凹槽104，用于固定人前臂在箱内的位置。

在这种情况下，握持位105与凹槽104构成了前臂固定组件，这样做的好处在于，可以通过握持位105与凹槽104的相对位置，更好地控制人前臂的摆放位置和姿态。

可选地，在一个实施例中，箱体101的外部的底部还设置有四个可伸缩的脚，用于将箱体101稳定放置在不平的表面，可提高成像质量。

优选地，箱体101上还设置有拉手，便于移动和携带，例如，拉手可以设置在箱体101的顶面上，也可以设置在箱体101的两侧，具体位置可根据需要灵活调整。

图像采集组件102：

如上，图像采集组件102设置在箱体101的顶部，用于对伸入箱体101的前臂皮肤成像，还用于接收定时拍摄信号，定时拍摄信号用于在多个预定时间点触发图像采集组件102对人前臂皮肤成像，以观察前臂皮肤随时间的变化。

可选地，在一个实施例中，图像采集组件102包含图像采集设备1021、以及连接器1022。其中，连接器1022用于将图像采集设备1021位置与角度可调节地固定在箱体101顶部，并且，图像采集组件102用于采集伸入到箱体101内的人前臂皮肤的一个或多个图像。需指出，以上仅为示例性的说明，在一些其它实施例中，图像采集组件102也可以不包含连接器1022。在一些其它实施例中，图像采集设备1021也不一定设置在箱体101的顶部，而是设置在箱体101中的其它位置，例如侧面。

图像采集设备1021包括可见光波段和/或其它波段的任意一种或多种组合。

举例来说，图像采集设备1021可以采用可见光成像仪、红外线成像仪、紫外成像仪等。

例如，可见光成像仪可以是以下之一：相机、摄像头、手机，等等。

例如，红外线成像仪可以是以下之一或其组合：红外线成像仪、红外热成像仪等光学和/或热学成像设备，等等。

图像采集设备1021采用多种图像采集设备1021的好处在于，可在一次测试中同时采集多维度的信号，如可见光下红肿的色彩和/或斑块尺寸的信号、红外线下的热力学信号、近紫外波段或光学干涉或光学衍射下对皮肤深层组织采集的信号(如皮肤表皮层细胞、真皮层细胞、毛细血管形态和/或血流灌注量等)。

如上，图像采集设备1021可用于接收定时拍摄信号，定时拍摄信号用于在多个预定时间点触发图像采集组件102对人前臂皮肤成像，以观察前臂皮肤随时间的变化。由此，既可解放人力免于用定时器控制时间，又可避免由于人工按快门对图像采集设备1021造成的抖动，还可实现在较短的时间间隔(如5秒)下连续拍摄，这有利于对皮肤红肿的变化过程进行全程图像采集。

连接器1022用于将图像采集设备1021固定在箱体101的顶部，可实现多角度调节，以便对不同长度、不同粗细的人前臂进行高质量图像的稳定采集。

可选地，在一个实施例中，连接器1022可根据人前臂皮肤与照相机镜头之间的距离，调整到预设的距离范围内，由此，可实现控制图像采集设备1021对人前臂的局部皮肤进行图像采集。

例如，连接器1022可通过机械连接来进行手动调节，也可通过云台实现遥控调节，或者采用其它可调节角度的方式。

图像采集组件102的好处包括，例如：俯拍角度成像，适合对受试者平放在桌面上的前臂进行成像；多种模式的成像系统(可见光和/或非可见光，如红外)，可采集多种光源下的图像，为皮肤反应提供多维度的信息，可以通过不同的图像，配合得到人前臂皮肤在温度和时间变化过程中的反应情况；连接器1022可实现可调节图像采集设备1021的高度、前后位置及俯仰角度，以获得高质量的图像。

定时器

定时器用于在多个预定时间点向图像采集组件102发送定时拍摄信号，以触发图像采集组件102对前臂皮肤成像，从而观察前臂皮肤随时间的变化。例如，如上，定时器可通过定时拍摄信号触发图像采集组件102在较短的时间间隔(如5秒)下连续拍摄，这有利于对皮肤红肿的变化过程进行全程图像采集。可以理解，本领域技术人员能够有许多不同的具体方式来实现定时器，在此不做赘述。所述多个预定时间点可以是在时间轴上均匀分布的，也可以是不均匀分布的。例如，如果皮肤红肿的变化速度是先快后慢的，可以使用间隔逐渐变长的多个预定时间点，以匹配皮肤红肿的变化速度，从而减少总的拍摄次数。

光组件：

可选地，在一个实施例中，光组件可包含一个、一组或多组光源，光源可以是例如柔光光源，例如，可通过一组或多组柔光光源形成“无影灯”以实现无影拍摄。

进一步的，为真实还原人前臂皮肤状态和红肿情况，柔光光源可调节光源色调及光源高度。

采用柔光组件的好处在于，柔光光源可避免或减少温度和光照强度等光线在人前臂皮肤上发生反光，干扰成像质量；并且，多组光源形成的“无影灯”可避免位于人前臂上方的组件，如连接在箱体101顶部的图像采集组件102，在前臂上形成阴影，干扰成像质量。

可选地，在一个实施例中，柔光组件还包含吸光布，用于避免反光，降低图像的噪音信息量，提高图像的质量。

可视化人机交互面板：

可选地，在一个实施例中，箱体101还包含设置在箱体101外侧的可视化人机交互面板，用于编辑EXIF文件以录入或修改受试者的姓名、性别、年龄等拍摄信息，并通过软件读取EXIF文件，将其中的受试者姓名、性别、年龄等信息，以及图像采集时间(精确至秒)、GPS(Global Positioning System，全球定位系统)定位等信息附加到所采集的图像上，以便于后续的图像分析。可选地，在另一些实施例中，也可以使用其它的图像文件格式(例如JPEG文件)保存需要加入图像的拍摄信息。

可选地，在一个实施例中，可视化人机交互面板可用于人机交互，以对箱体101内的温度和光照强度等参数进行调节，进一步的，可视化人机交互面板还可用于实时显示箱内人前臂的状态，实时作出调整。

温控系统：

箱体101还设置有温控系统，用于将箱体101内的温度控制在预设范围内，以提高受试者在检测过程中的环境可控性。温控系统是一种现有技术，在本申请中不进行详细描述了。

数据输出单元：

可选地，在一个实施例中，箱体101还设置有数据输出单元(如USB接口、有线局域网接口，WIFI模块等)，用于将采集的信息输出至计算机系统。

具体的，信息可以包括图像、EXIF文件、箱内温度等。

工作原理：

受试者将前臂伸入该成像系统的箱体101内，通过固定在箱体101顶部的诸如可见光、非可见光、热成像等模式的图像采集组件102在俯拍位置，由定时器触发，固定时间间隔地、连续地拍摄箱内人前臂的图像，以准确记录人前臂皮肤的光学和/或热学变化，如红肿的起始、发展、维持、消退等变化过程。

可以理解，该系统的箱体101具有密闭性，可避免或者至少减少外部环境光线的干扰。箱体101内布置有柔光光源和吸光布，可避免由于锐利的光线在箱体101内反射而对图像带来干扰，由此提高图像质量。另外，该系统通过布置固定的握持位105、凹槽104、特征标识等部件，在后续利用机器学习对图像进行分析处理时提供定位信息，可提高机器学习的成功率。

可以理解，本说明书公开的人前臂皮肤成像系统可用于各种皮肤测试，例如，烟酸皮肤检测、过敏皮肤检测等等，也可以用于其它需要对前臂皮肤进行拍照的应用场景。

本说明书的实施例的技术效果包含：

1)人体前臂皮肤成像系统通过一个配有光组件的箱体，可避免在自然光或室内灯光的照射下，架在手臂上方的相机在手臂上形成阴影，导致阴影处手臂的皮肤状态无法真实呈现。

2)人体前臂皮肤成像系统配备的光源是柔光源，并布置吸光布，可避免或至少减少自然光或室内灯光等锐光在手臂皮肤上发生反光，导致照片中的手臂存在反光带，手臂的皮肤状态无法真实呈现。

3)人体前臂皮肤成像系统是集成式的设备，可便携移动，避免了现场临时搭建，提高了工作效率，以及图像之间的可比性。

4)人体前臂皮肤成像系统设置有温控系统，在对皮肤成像的全程可使人的手臂保持恒定的温度，避免由于温度降低引起血管收缩，或由于温度升高引起血管舒张，导致皮肤的红肿变化无法被真实地呈现。

5)人体前臂皮肤成像系统可实现在较短的时间间隔下(如5秒)进行准确计时地、连续地图像采集。

6)人体前臂皮肤成像系统可将拍摄的受试者姓名、图像采集时间(精确至秒)、定位等信息附加在所采集的图像上，使采集的照片上就有姓名、时间等识别信息，可避免图像混淆，并提高图像分析的效率。

7)人体前臂皮肤成像系统通过手臂固定套件使人的手臂保持一致的位置和姿态，有利于图像分析。

8)人体前臂皮肤成像系统设置有特征定位标识，有利于图像分析。

9)人体前臂皮肤成像系统包含成像设备，可在一次测试中同时采集多维度的信号，如可见光下红肿的色彩和/或斑块尺寸的信号、红外线下的热力学信号、近紫外波段或光学干涉或光学衍射下对皮肤深层组织采集的信号(如皮肤表皮层细胞、真皮层细胞、毛细血管形态和/或血流灌注量等)。

需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。

在本申请提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，在阅读了本申请的上述公开内容之后，本领域技术人员可以对本申请作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种人前臂皮肤成像系统，其特征在于，包括：

箱体，该箱体构成一个密闭性空间，该箱体的一个侧面上设置有供人前臂伸入的入口；

图像采集组件，用于对伸入所述箱体的人前臂皮肤成像，并且还用于接收定时拍摄信号，所述定时拍摄信号用于在多个预定时间点触发所述图像采集组件对所述人前臂皮肤成像，以观察所述人前臂皮肤随时间的变化。

2.如权利要求1所述的人前臂皮肤成像系统，其特征在于，还包括：

定时器，用于在多个预定时间点向所述图像采集组件发送所述定时拍摄信号。

3.如权利要求1所述的人前臂皮肤成像系统，其特征在于，还包括：

前臂固定组件，设置在所述箱体中，用于固定从所述入口伸入的人前臂的位置和姿态。

4.如权利要求3所述的人前臂皮肤成像系统，其特征在于，所述前臂固定组件包含设置在所述箱体底端的握持位，以及沿人前臂摆放方向设置于所述箱体内的凹槽。

5.如权利要求1所述的人前臂皮肤成像系统，其特征在于，所述箱体的底部设置有用于图像分析的特征标识，所述特征标识为采集的图像提供定位信息。

6.如权利要求5所述的人前臂皮肤成像系统，其特征在于，当人前臂也带有标识物时，所述特征标识用于与所述人前臂上带有的标识物配合地提供定位信息。

7.如权利要求1所述的人前臂皮肤成像系统，其特征在于，所述图像采集设备包含以下之一或其任意组合：可见光成像仪、红外线成像仪、紫外成像仪。

8.如权利要求1所述的人前臂皮肤成像系统，其特征在于，还包含光组件，用于提供实现无影拍摄所需的光源。

9.如权利要求1所述的人前臂皮肤成像系统，其特征在于，所述箱体还包含设置在箱体外侧的可视化人机交互面板，用于编辑受试者信息、和/或读取图像、和/或对所述箱体内的温度和光源等参数进行监控和调节、和/或实时显示箱内人前臂的状态。

10.如权利要求1所述的人前臂皮肤成像系统，其特征在于，所述箱体设置有温控系统，用于将所述箱体内的温度控制在预设范围内。

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