CN116916814A - 图像重建装置、图像重建方法和用于监视医学或美容皮肤状况的图像重建系统 - Google Patents

图像重建装置、图像重建方法和用于监视医学或美容皮肤状况的图像重建系统 Download PDF

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弗朗索瓦·德拉布雷
弗朗索瓦·罗恩
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Abstract

公开了一种图像重建装置(100)、图像重建方法和用于监视医学或美容皮肤状况的图像重建系统。图像重建装置(100)包括相机(20)、校准管(10)、无线通信系统和图形用户界面(30)。校准管(10)允许对皮肤的感兴趣区域(200)的周围组织的在校准距离处的校准图像(50)进行受控重建。在没有校准管(10)的情况下在全景距离处配准皮肤的感兴趣区域(200)的全景图像(60)。感兴趣区域(200)的近距离(70)图像在近距离处配准。关于皮肤的感兴趣区域(200)的附加信息可以通过一个或多个传感器来记录。校准图像(50)、全景图像(60)和近距离图像(70)被校准并叠加以获得可用于监视医学或美容皮肤状况的三维图像。

Description

图像重建装置、图像重建方法和用于监视医学或美容皮肤状 况的图像重建系统
技术领域
本发明涉及一种图像重建装置(100)、图像重建方法和用于监视医学或美容皮肤状况的图像重建系统。
背景技术
医学或美容皮肤状况的图像可能会有显著差异。主要的差别因素包括亮度、距离和图像角度。因此，本发明旨在提供医学或美容皮肤状况的校准图像重建，尽管存在这些令人不安的差异。
前案
Esthetic Visual Analytics的EP3559741公开了一种包括两个成像系统的相机，每个成像系统包括与物体的不同视角相对应的不同光路。该相机还包括两个掩模，该掩模包括多个孔、检测器和被配置为产生该物体的多层三维重建的处理器。然而，没有描述校准。
发明内容
本发明人惊奇地发现，变化的光照条件、相机焦点与皮肤感兴趣区域之间的距离以及皮肤生物医学图像中的角度可以通过使用图像重建装置(100)的相机(20)上的校准管(10)来校准。
图像重建装置(100)被配置为在校准距离处获取具有定义的成像条件的校准图像(50)。校准图像(50)是校准区域(55)的图像。校准区域(55)邻近感兴趣区域(200)。然而，校准图像(50)不包括感兴趣区域(200)。图像重建装置(100)还被配置为获取全景区域(65)的全景图像(60)。在足以配准(register)校准区域(55)和感兴趣区域(200)的距离处获得全景区域(65)。在近距离处获得近距离图像(70)。近距离图像(70)不包括或仅部分包括与校准图像(50)相对应的校准区域(55)。近距离图像(70)包含对应于近距离区域(75)的信息。图像数据可用于重建感兴趣区域的校准叠加多层图像(200)。
因此，本发明的第一方面是一种图像重建装置(100)，包括：
相机(20)，包括一个或多个物镜；
检测器，被配置为获取皮肤的感兴趣区域(200)的多个图像；
处理器，被配置为根据由一个或多个成像系统获得的图像信息产生所述皮肤的感兴趣区域(200)的多层三维重建；
图形用户界面(30)，用于显示该图像信息；
无线通信系统，用于传输该检测器获得的该图像信息；
能量源；
其中，该图像重建装置(100)的该相机(20)上安装有校准管(10)；
其中，该图像重建装置(100)被配置为：通过该校准管(10)在校准距离处获取邻近该感兴趣区域(200)的校准区域(55)的校准图像(50)；在全景距离处获取全景区域(65)的全景图像(60)；在近距离处获取感兴趣区域(200)的近距离图像(70)；
其中，该全景区域(65)包括该感兴趣区域(200)和该校准区域(55)；
其中，该近距离图像(70)完全或部分排除该校准区域(55)；
其中，该图像重建装置(100)还被配置为融合该校准图像(50)、该全景图像(60)和该近距离图像(70)，以得到该感兴趣区域(200)的校准叠加多层重建。
在另一个实施方式中，该校准管(10)为不透明或部分或完全透明。
在另一个实施方式中，该校准图像是该感兴趣区域(200)周围的组织的图像。
在另一个实施方式中，该校准图像(50)是该感兴趣区域(200)周围的组织的图像。
在另一个实施方式中，该全景图像(60)包括与该校准图像(50)和该感兴趣区域(200)相对应的皮肤组织。
在另一个实施方式中，该校准管(10)具有1厘米或更长、优选2.5厘米或更长、甚至更优选5厘米或更长的长度，或者15厘米或更小、优选10厘米或更小、甚至更优选7.5厘米或更小的长度。
在另一个实施方式中，该图像重建装置(100)还包括光源。
在另一个实施方式中，该光源是自适应LED。
在另一个实施方式中，该图像重建装置(100)还包括录音系统(40)。
在另一个实施方式中，该图像重建装置(100)还包括红外或紫光发射源。
在另一个实施方式中，该图像重建装置(100)还包括一个或多个过滤器，所述一个或多个过滤器包括多个孔。
在另一个实施方式中，该图像重建装置(100)还包括用于测量所述感兴趣区域(200)中的温度或细菌的存在和数量的传感器。
本发明的另一方面是一种图像重建装置(100)用于监视医疗或美容皮肤状况的用途。
本发明的另一方面是图像重建装置作为医疗或美容专业人员的决策辅助的用途。
本发明的另一个目的是一种图像重建方法，包括以下步骤：
提供本发明的图像重建装置(100)；
通过该校准管(10)在校准距离处获取接近该感兴趣区域(55)的该校准区域(55)的校准图像(50)；
在全景距离处获取该全景区域(65)的全景图像(60)；
在近距离处获取该感兴趣区域(200)的近距离图像(70)；
融合该感兴趣区域(200)的该校准图像(50)、该全景图像(60)和该近距离图像(70)，以得到该感兴趣区域(200)的校准叠加多层重建；
其中，该全景区域(75)被配置为包括该感兴趣区域(200)和该校准区域(55)两者；及
其中，该近距离图像(70)被配置为完全或部分排除该校准区域(55)。
本发明的另一方面是一种图像重建系统，包括本发明的图像重建装置(100)并且被配置为执行本发明的图像重建方法。
附图说明
图1示出了本发明的图像重建装置(100)的示意图，其包括用于获得校准图像(50)的校准管(10)。
图2示出了图像重建装置(100)和感兴趣区域(200)的全景图像(60)的示意图，该感兴趣区域(200)包括对应于校准图像(50)的皮肤区域。
图3示出了图像重建装置(100)和感兴趣区域(200)的近距离图像(70)的示意图，但不是，或者只是部分校准区域(55)。
具体实施方式
图1、图2和图3示出了本发明的示例性图像重建装置(100)，包括：
相机(20)，包括一个或多个物镜；
检测器，被配置为获取皮肤的感兴趣区域(200)的多个图像；
处理器，被配置为根据由一个或多个成像系统获得的图像信息产生所述皮肤的感兴趣区域(200)的多层三维重建；
图形用户界面(30)，用于显示该图像信息；
无线通信系统，用于传输该检测器获得的该图像信息；
能量源。
该图像重建装置(100)的该相机(20)上安装有校准管(10)。该图像重建装置(100)被配置为通过该校准管(10)在校准距离处获取邻近该感兴趣区域(200)的校准区域(55)的如图1所示的校准图像(50)。校准区域通常覆盖感兴趣区域(200)的周围皮肤组织的部分。然而，它不包括感兴趣区域(200)。
图像重建装置(100)还被配置为在全景距离处获取如图2所示的全景区域(65)的全景图像(60)。
图像重建装置(100)还被配置为在近距离处获取如图3所示的感兴趣区域(200)的近距离图像(70)。近距离图像(70)完全或部分排除校准区域(55)。
该图像重建装置(100)还被配置为融合图1中的校准图像(50)、图2中的全景图像(60)和图3中的近距离图像(70)，以得到该感兴趣区域(200)的校准叠加多层重建。
图像重建装置可用于监视皮肤的感兴趣区域(200)，优选地是病变、病理组织或伤口或周围组织。
相机(20)
相机(20)可以是任何合适的相机。在一个实施方式中，相机能够记录(register)感兴趣区域(200)的三维图像。
用于受控环境的校准管(10)
校准管(10)实现了用于校准图像(50)的配准的受控环境。受控环境被理解为校准管(10)下方的可调节亮度的区域，以下称为校准区域(55)。校准管(10)可以是不透明的或者完全或部分透明的。在校准管(10)下记录(register)的图像用作近距离图像(70)校准的参考。校准取决于所使用的测试模式的类型或取决于数字重建。校准图像(10)是在校准距离、校准角度和校准照明条件下获得的。
校准管(10)以形成从相机中的光学器件(optics)朝向皮肤的校准区域(55)的通道的方式固定到图像重建装置(100)的相机(20)。校准管(10)到图像重建装置(100)的相机的固定可以是永久的、可旋转的或可拆卸的。在一种实施方式中，校准管(10)是可拆卸的、可清洁的和可重复使用的。
校准管的长度对应于校准距离。在一个实施方式中，校准距离为1厘米或更大，优选为2.5厘米或更大，甚至更优选为5厘米或更大。在另一个实施方式中，校准距离为15厘米或更小，优选为10厘米或更小，甚至更优选为7.5厘米或更小。
在一个实施方式中，校准管(10)是可延伸的。
在另一实施方式中，校准管(10)可拆卸地或可旋转地附接到图像重建装置(100)。
校准管(10)的形状(form)可以变化。在一个实施方式中，校准管(10)是圆形的或空心圆柱体的形式。然而，校准管(10)可以是任何其他合适的中空体。例如，校准管(10)可以具有多边形、四边形或矩形横截面。校准管(10)可以具有对称横截面或不对称横截面。横截面可以逐渐变细或可以变宽。
校准
图像重建装置(100)还用于融合校准图像(50)、全景图像(60)和近距离图像(70)以获得感兴趣区域(200)的校准叠加多层重建。该融合步骤可以在图像重建装置(100)中执行或者例如在云系统中远程执行，例如在受保护的医疗云系统中执行。
在一实施方式中，通过机器学习来执行校准，其中，校准图像(50)、全景图像(60)和近距离图像(70)中的一个或多个被变形。
在另一实施方式中，卷积神经网络用于校准图像(50)、全景图像(60)和近距离图像(70)的变形。该网络在感兴趣区域(200)的校准图像(50)、全景图像(60)和近距离图像(70)上进行训练。通常，出于训练目的，感兴趣区域(200)是随时间监视的伤口或病变。
传感器
图像重建装置(100)可以具有一个或多个传感器，用于测量感兴趣区域(200)的其他参数，例如温度，或者用于测量细菌的存在、类型或数量。
紫光发射和过滤器
在另一实施方式中，图像重建装置(100)还包括紫光发射源。
在另一个实施方式中，紫光为100纳米至600纳米，优选200纳米至500纳米，甚至更优选350纳米至450纳米。紫光用于检测细菌和其他感兴趣的特征，例如感兴趣区域中的潮湿、血液、污垢或外部物体(200)。
在另一个实施方式中，过滤器安装在相机(20)上。
图形用户界面(30)
图形用户界面(30)可以是能够显示图像信息的任何系统。
录音系统(40)
图像重建装置(100)可以具有录音系统(40)。录音系统(40)能够重建可通过无线通信系统发送的语音消息。因此，医疗专业人员可以基于由图像重建装置(100)获得并发送的图像和语音信息来提供关于医疗或美容皮肤状况的远程咨询。
无线通讯系统
无线通信系统可以是能够发送图像信息的任何无线通信系统。无线通信系统允许例如医疗专业人员远程获得感兴趣区域(200)的校准图像，特别是医疗或美容皮肤状况。
皮肤病变三维成像与重建
图像重建装置(100)在皮肤病变或伤口的图像的三维成像和重建中特别有用。
图像重建方法
本发明的图像重建方法，包括以下步骤：
提供本发明的图像重建装置(100)；
通过该校准管(10)在校准距离处获取接近该感兴趣区域(55)的该校准区域(55)的校准图像(50)；
获取该全景区域(65)在全景距离处的全景图像(60)；
获取该感兴趣区域(200)在近距离处的近距离图像(70)；
融合该感兴趣区域(200)的该校准图像(50)、该全景图像(60)和该近距离图像(70)，以得到该感兴趣区域(200)的校准叠加多层重建。
其中，该全景区域(75)被配置为包括该感兴趣区域(200)和该校准区域(55)两者；及
其中，该近距离图像(70)被配置为完全或部分排除该校准区域(55)。
在另一实施方式中，图像重建方法还包括通过图像重建装置(100)中的温度传感器获得感兴趣区域(200)的温度的步骤。
在另一实施方式中，图像重建方法还包括通过安装在图像重建装置(100)的相机(20)上的紫光发射源和过滤器获得过滤图像(filtered image)的步骤。
该图像重建方法使得医疗专业人员能够远程且实时地获得关于医疗或美容皮肤状况的图像、感兴趣区域(200)的温度和语音信息，从而选择适当的治疗。
监视医疗或美容皮肤状况
图像重建装置(100)、图像重建方法和图像重建系统可以用于监视感兴趣区域(200)，特别是医疗或美容皮肤状况。监视医疗或美容皮肤状况是指在不同时间点提供关于医疗或美容皮肤状况的愈合过程、演变或发展或者医疗或美容皮肤状况的治疗有效性的信息。示例性医学或美容皮肤状况包括皮肤病变、伤口或任何其他病理状况。它还可用于支持治疗决策。

Claims (13)

1.一种图像重建装置(100)，包括：
相机(20)，包括一个或多个物镜；
检测器，被配置为获取皮肤的感兴趣区域(200)的多个图像；
处理器，被配置为根据由一个或多个成像系统获得的图像信息产生所述皮肤的感兴趣区域(200)的多层三维重建；
图形用户界面(30)，用于显示该图像信息；
无线通信系统，用于传输该检测器获得的该图像信息；
能量源；
其中，该图像重建装置(100)的该相机(20)上安装有校准管(10)；
其中，该图像重建装置(100)被配置为：通过该校准管(10)在校准距离处获取邻近该感兴趣区域(200)的校准区域(55)的校准图像(50)；获取全景区域(65)在全景距离处的全景图像(60)；获取感兴趣区域(200)在近距离处的近距离图像(70)；
其中，该全景区域(65)包括该感兴趣区域(200)和该校准区域(55)；
其中，该近距离图像(70)完全或部分排除该校准区域(55)；
其中，该图像重建装置(100)还被配置为融合该校准图像(50)、该全景图像(60)和该近距离图像(70)，以得到该感兴趣区域(200)的校准叠加多层重建。
2.如权利要求1所述的图像重建装置(100)，其特征在于，该校准管(10)为不透明或部分或完全透明的空心体。
3.如前述权利要求中任一项所述的图像重建装置(100)，其特征在于，该校准图像(50)是该感兴趣区域(200)周围的组织的图像。
4.如前述权利要求中任一项所述的图像重建装置(100)，其特征在于，该全景图像(60)包括与该校准图像(50)和该感兴趣区域(200)相对应的皮肤组织。
5.如前述权利要求中任一项所述的图像重建装置(100)，其特征在于，该校准管(10)具有1厘米或更长、优选2.5厘米或更长、甚至更优选5厘米或更长的长度，或者15厘米或更小、优选10厘米或更小、甚至更优选7.5厘米或更小的长度。
6.如前述权利要求中任一项所述的图像重建装置(100)，其特征在于，该图像重建装置(100)还包括光源，特别是自适应LED。
7.如前述权利要求中任一项所述的图像重建装置(100)，其特征在于，该图像重建装置(100)还包括录音系统(40)。
8.如前述权利要求中任一项所述的图像重建装置(100)，其特征在于，所述一个或多个光源是红外或紫光发射源。
9.如前述权利要求中任一项所述的图像重建装置(100)，其特征在于，该图像重建装置(100)还包括一个或多个过滤器，所述一个或多个过滤器包括多个孔。
10.如前述权利要求中任一项所述的图像重建装置(100)，其特征在于，该图像重建装置(100)还包括用于测量所述感兴趣区域(200)中的温度或细菌的存在和数量的传感器。
11.一种图像重建装置(100)用于监视医疗或美容皮肤状况的用途。
12.一种图像重建方法，包括以下步骤：
提供根据前述权利要求中任一项所述的图像重建装置(100)；
通过该校准管(10)在校准距离处获取接近该感兴趣区域(55)的该校准区域(55)的校准图像(50)；
获取该全景区域(65)在全景距离处的全景图像(60)；
获取该感兴趣区域(200)在近距离处的近距离图像(70)；
融合该感兴趣区域(200)的该校准图像(50)、该全景图像(60)和该近距离图像(70)，以得到该感兴趣区域(200)的校准叠加多层重建。
其中，该全景区域(75)被配置为包括该感兴趣区域(200)和该校准区域(55)两者；及
其中，该近距离图像(70)被配置为完全或部分排除该校准区域(55)。
13.一种图像重建系统，包括根据权利要求1至10所述的图像重建装置(100)并且被配置为执行根据权利要求12所述的图像重建方法。
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