CN113778767B - 一种能够测量调控光学健康指数的医学显示系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够测量调控光学健康指数的医学显示系统及方法，系统包括：模式控制模块，用于设置显示系统的工作模式；频率控制模块，用于在测试模式下控制测试图像产生的频率；图像生成模块，用于在测试模式下按照所述频率产生多个测试图像；光谱辐射亮度检测模块，用于在测试模式下检测每个测试图像的光谱辐射亮度，或在实时反馈模式下检测显示系统实时图像的光谱辐射亮度；数据处理模块，用于根据检测到的光谱辐射亮度计算测试图像或实时图像的蓝光曝幅值，并根据内置的判别标准对显示屏幕的健康指数进行评估；显示策略模块，用于在实时反馈模式下根据健康指数评估结果调整显示策略。

Description

一种能够测量调控光学健康指数的医学显示系统及方法

技术领域

本发明属于医学显示技术领域，具体涉及一种能够测量调控光学健康指数的医学显示系统及方法。

背景技术

近年来随着经济的发展、人们生活水平的改善以及对健康意识的不断提升，使得健康需求不断增加，从而我国医学影像行业得到快速的发展。据调查放射科影像以每年30％的速度增长，放射科医生的需求量与实际数量比为10:1，因此为满足患者诊断需求，放射科医生长时间处于阅片诊断的工作状态下，医生的视力是阅片诊断基础，长时间观看屏幕导致视力下降，不仅容易产生误诊，同时对医生的视力造成不可逆转的损坏。近年来在国家的政策引导下，视觉健康受到越来越广泛的关注，但是还没有针对医用显示装置的光学健康指数评估方法及具备该方法的医用显示设备。

公开号为CN110220674B的中国专利公开了一种显示屏健康性能评估方法与装置，方法包括：在待评估显示屏中采集若干个显示对像，检测当前显示对像中每一个像素点所对应的光谱；根据所述光谱计算得到每一个像素点的光、色度性能参数值，并利用计算得到的每一个像素点的光、色度性能参数值，得到当前显示对像所对应的光、色度性能参数值；基于所采集的各个显示对像所对应的光、色度性能参数值，对所述待评估显示屏的健康性能进行综合评估。相较于现有技术而言，该专利通过对显示屏显示对像中的每一个像素点进行评估，得到该显示对像的光、色度性能参数值，然后依据多个显示对像的光、色度性能参数值对显示器的健康性能进行评估，评估结果更加准确。然而，该专利的评估装置功能单一，只能检测当前显示图像的各种光学参数，并对显示屏的健康性能进行评估，不能根据评估结果来调整显示策略；也不能根据实际需要切换测试模式和实时反馈模式。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够测量调控光学健康指数的医学显示系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种能够测量调控光学健康指数的医学显示系统，包括：

模式控制模块，用于设置显示系统的工作模式，所述工作模式包括测试模式和实时反馈模式；

频率控制模块，用于在测试模式下控制测试图像产生的频率；

图像生成模块，用于在测试模式下按照所述频率产生多个测试图像；

光谱辐射亮度检测模块，用于在测试模式下检测每个测试图像的光谱辐射亮度，或在实时反馈模式下检测显示系统实时图像的光谱辐射亮度；

数据处理模块，用于根据检测到的光谱辐射亮度计算测试图像或实时图像的蓝光曝幅值，并根据内置的判别标准对显示屏幕的健康指数进行评估；

显示策略模块，用于在实时反馈模式下根据健康指数评估结果调整显示策略；

所述模式控制模块分别与频率控制模块、光谱辐射亮度检测模块连接；所述频率控制模块、图像生成模块、光谱辐射亮度检测模块、数据处理模块、显示策略模块依次连接。

具体地，所述测试图像的分辨率与显示系统的屏幕分辨率一致。

具体地，所述蓝光曝幅值LB的计算公式为：

其中，L_B为加权辐射亮度，即所述光谱辐射亮度按照光谱辐射亮度与蓝光危害函数加权积分后的能量；L_λ(λ,t)为光谱辐射亮度；B(λ)为蓝光危害函数；Δλ为波长带宽；Δt为辐射持续时间。

进一步地，所述健康指数的计算公式为：

H_level＝LB×s

其中，LB为显示系统的实际曝射幅值；s为人眼实际观测到显示设备的面积。

具体地，所述调整显示策略包括：调节显示屏幕的亮度和色温，以及在当前显示画面上覆盖屏保图像。

与上述医学显示系统相对应的，本发明还提供了一种能够测量调控光学健康指数的医学显示方法，包括以下步骤：

S1，通过模式控制模块选择工作模式，所述工作模式包括测试模式和实时反馈模式；

S2，若选择测试模式，则执行步骤S3至S6；若选择实时反馈模式，则执行步骤S7至S9；

S3，通过频率控制模块控制测试图像产生的频率；

S4，通过图像生成模块按照所述频率产生多个测试图像；

S5，通过光谱辐射亮度检测模块检测每个测试图像的光谱辐射亮度；

S6，通过数据处理模块计算测试图像的蓝光曝幅值，并根据内置的判别标准对显示屏幕的健康指数进行评估；

S7，通过光谱辐射亮度检测模块检测显示系统实时图像的光谱辐射亮度；

S8，通过数据处理模块计算实时图像的蓝光曝幅值，并根据内置的判别标准对显示屏幕的健康指数进行评估；

S9，通过显示策略模块根据所述健康指数评估的结果调整显示策略。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明通过实时检测医用显示装置的蓝光曝辐值累计值，判断用户长时间使用显示设备后，显示设备对用户视力产生危害的程度，并通过调节显示器参数实现视力保护的效果，有效保证用户的视力健康；(2)本发明的评估装置可以对显示设备进行检测，评估显示设备的健康指数，并根据健康指数判断显示设备是否合格。

附图说明

图1为本发明实施例1一种能够测量调控光学健康指数的医学显示系统的结构示意图；

图2为本发明实施例2一种能够测量调控光学健康指数的医学显示方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明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做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种能够测量调控光学健康指数的医学显示系统，包括：

模式控制模块，用于设置显示系统的工作模式，所述工作模式包括测试模式和实时反馈模式；

频率控制模块，用于在测试模式下控制测试图像产生的频率；

图像生成模块，用于在测试模式下按照所述频率产生R、G、B、W共4个测试图像；

光谱辐射亮度检测模块，用于在测试模式下检测每个测试图像的光谱辐射亮度，或在实时反馈模式下检测显示系统实时图像的光谱辐射亮度；所述光谱辐射亮度检测模块通过IIC/串口/网口等方式将检测数据传送至数据处理模块；

数据处理模块，用于根据检测到的光谱辐射亮度计算测试图像或实时图像的蓝光曝幅值，并根据内置的判别标准对显示屏幕的健康指数进行评估；

显示策略模块，用于在实时反馈模式下根据健康指数评估结果调整显示策略；

所述模式控制模块分别与频率控制模块、光谱辐射亮度检测模块连接；所述频率控制模块、图像生成模块、光谱辐射亮度检测模块、数据处理模块、显示策略模块依次连接。

本实施例中，所述模式控制模块由集成在显示设备内部的主控制器实现；可由两种方式进行模式的切换，其中一种是通过显示设备的OSD菜单实现，另一种是通过专用的控制软件通过通信接口给主控器发送模式切换命令实现。模式切换主要是对模式标志位赋值，模式标志位为0时代表测试模式，为1代表实时反馈模式。然后根据标志位的值调用频率控制模块或光谱辐射亮度检测模块进行后续工作。

所述频率控制模块由显示设备内部的主控制器实现，控制器产生第一个触发信号，并触发信号累计计数器计数1，调用图像生成模块和光谱辐射亮度检测模块进行后续工作；待光谱辐射亮度检测模块反馈检测结果后，控制器产生第二个触发信号，触发信号累计计数器计数2，循环进行18次上述操作，至计数器值累计到18结束本次测试。

所述图像生成模块采用一枚可以执行并行计算的FPGA数据处理系统实现，内部的逻辑实现屏幕分辨率获取以及R、G、B图片格式数据转化，最后生成与屏幕分辨率一致的图像；为降低系统存储资源的占用，图片动态刷新生成，不做存储。

本实施例中，所述光谱辐射亮度检测模块包括光学检测传感器和DSP芯片，所述DSP芯片用于实现光谱辐射亮度分析算法；本实施例的光谱辐射亮度检测模块有两种安装方式，其一是集成在显示设备内部，测量时可通过特定的机械机构将其调整至显示屏幕前方合适的测量位置；其二是独立安装在显示设备外部，检测数据通过数据传输接口传输到计算机(即数据处理模块)。

所述光谱辐射亮度检测模块的工作参数如下：

波长范围：380～780nm；

波长精度：±0.3nm；

测量角度：1°、0.2°、0.1°可调；

光辐射精度：1.0×10^-9W/sr,m2,nm；

偏振误差(波长为400～780nm)：测量角度为1°时，误差为2％以下；测量角度为0.1°或0.2°时，误差为3％以下；

具体地，所述蓝光曝幅值LB的计算公式为：

其中，L_B为加权辐射亮度，即所述光谱辐射亮度按照光谱辐射亮度与蓝光危害函数加权积分后的能量；L_λ(λ,t)为光谱辐射亮度，单位为W·m^-2·sr^-1·nm^-1；B(λ)为蓝光危害函数；Δλ为波长带宽，单位为nm；Δt为辐射持续时间，单位为s。

所述蓝光危害函数与波长的关系如下表1所示：

表1蓝光危害函数B(λ)

进一步地，所述健康指数的计算公式为：

H_level＝LB×s

其中，LB为显示系统的实际曝射幅值；s为人眼在舒适角度60°、观视距离60cm时实际观测到显示设备的面积。当显示器面积大于0.09m²，s取值0.09m²，否则s取值显示器的实际面积。

根据健康指数对显示设备进行评估的标注如下表2所示：

表2健康指数评估表

健康指数Hlevel	健康指数
		≤104J*sr-1	I
≤5*104J*sr-1	II
		＞105J*sr-1	III(不合格产品)

当显示系统的实际曝射幅值LB≤100W·m^-2·sr^-1时，曝幅值无危害。

所述显示策略模块由显示设备内部主控制的ARM或Scaler实现，当评估当前屏幕的健康指数为II级时，通过调节显示背光的PWM值降低显示的亮度，并通过色温配置协议调节显示器色温；当评估当前屏幕健康指数为III级时，由PFGA或Scaler生成一个透明的绿色图像叠加在当前显示画面上，提示用户应进行休息；所述显示策略模块在显示设备的OSD菜单上提供退出选项，供用户在紧急情况下使用。

实施例2

如图2所示，本实施例提供了一种能够测量调控光学健康指数的医学显示方法，包括以下步骤：

S1，通过模式控制模块选择工作模式，所述工作模式包括测试模式和实时反馈模式；

S2，若选择测试模式，则执行步骤S3至S6；若选择实时反馈模式，则执行步骤S7至S9；

S3，通过频率控制模块控制测试图像产生的频率；

S4，通过图像生成模块按照所述频率产生多个测试图像；

S5，通过光谱辐射亮度检测模块检测每个测试图像的光谱辐射亮度；

S6，通过数据处理模块计算测试图像的蓝光曝幅值，并根据内置的判别标准对显示屏幕的健康指数进行评估；

S7，通过光谱辐射亮度检测模块检测显示系统实时图像的光谱辐射亮度；

S8，通过数据处理模块计算实时图像的蓝光曝幅值，并根据内置的判别标准对显示屏幕的健康指数进行评估；

S9，通过显示策略模块根据所述健康指数评估的结果调整显示策略。

本实施例中，当选择测试模式时，所述数据处理模块通过计算4个测试图像在8个小时时间内的平均蓝光曝幅值，并根据该平均蓝光曝光值评估显示设备的健康指数；当选择实时反馈模式时，所述数据处理模块计算实时图像的蓝光累计曝幅值，根据蓝光累计曝幅值进行健康指数评估，并实时更新当前时刻屏幕的健康指数水平。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种能够测量调控光学健康指数的医学显示系统，其特征在于，包括：

模式控制模块，用于设置显示系统的工作模式，所述工作模式包括测试模式和实时反馈模式；

频率控制模块，用于在测试模式下控制测试图像产生的频率；

图像生成模块，用于在测试模式下按照所述频率产生多个测试图像；

光谱辐射亮度检测模块，用于在测试模式下检测每个测试图像的光谱辐射亮度，或在实时反馈模式下检测显示系统实时图像的光谱辐射亮度；

数据处理模块，用于根据检测到的光谱辐射亮度计算测试图像或实时图像的蓝光曝幅值，并根据内置的判别标准对显示屏幕的健康指数进行评估；

显示策略模块，用于在实时反馈模式下根据健康指数评估结果调整显示策略；

所述模式控制模块分别与频率控制模块、光谱辐射亮度检测模块连接；所述频率控制模块、图像生成模块、光谱辐射亮度检测模块、数据处理模块、显示策略模块依次连接。

2.根据权利要求1所述一种能够测量调控光学健康指数的医学显示系统，其特征在于，所述测试图像的分辨率与显示系统的屏幕分辨率一致。

3.根据权利要求1所述一种能够测量调控光学健康指数的医学显示系统，其特征在于，所述蓝光曝幅值LB的计算公式为：

其中，L_B为加权辐射亮度，即所述光谱辐射亮度按照光谱辐射亮度与蓝光危害函数加权积分后的能量；L_λ(λ,t)为光谱辐射亮度；B(λ)为蓝光危害函数；Δλ为波长带宽；Δt为辐射持续时间。

4.根据权利要求1所述一种能够测量调控光学健康指数的医学显示系统，其特征在于，所述健康指数的计算公式为：

H_level＝LB×s

其中，LB为显示系统的实际曝射幅值；s为人眼实际观测到显示设备的面积。

5.根据权利要求1所述一种能够测量调控光学健康指数的医学显示系统，其特征在于，所述调整显示策略包括：调节显示屏幕的亮度和色温，以及在当前显示画面上覆盖屏保图像。

6.一种能够测量调控光学健康指数的医学显示方法，基于权利要求1至5任一项所述的医学显示系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1，通过模式控制模块选择工作模式，所述工作模式包括测试模式和实时反馈模式；

S2，若选择测试模式，则执行步骤S3至S6；若选择实时反馈模式，则执行步骤S7至S9；

S3，通过频率控制模块控制测试图像产生的频率；

S4，通过图像生成模块按照所述频率产生多个测试图像；

S5，通过光谱辐射亮度检测模块检测每个测试图像的光谱辐射亮度；

S6，通过数据处理模块计算测试图像的蓝光曝幅值，并根据内置的判别标准对显示屏幕的健康指数进行评估；

S7，通过光谱辐射亮度检测模块检测显示系统实时图像的光谱辐射亮度；

S8，通过数据处理模块计算实时图像的蓝光曝幅值，并根据内置的判别标准对显示屏幕的健康指数进行评估；

S9，通过显示策略模块根据所述健康指数评估的结果调整显示策略。