CN207492754U - 便携式多光谱摄像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了便携式多光谱摄像装置，其中便携式多光谱摄像装置包括：一个或复数个图像传感器组件、包括复数个光源的光源组件，以及一个可以显示三维图像的显示屏。这些图像传感器组件包括至少一个对于红外光和可见光均敏感的图像传感器；光源组件中包括至少一红外光源；对该图像传感器采集到的红外光和可见光的图像信息，以及预存的X光图像信息，进行图像处理，融合或重组后得到的图像信息以二维或三维的形式显示在显示屏上。本实用新型能够准确地探测和再现皮下血管的空间位置，以便在操作时能避开血管或者对血管做特别处理。

Description

便携式多光谱摄像装置

技术领域

本实用新型涉及医疗辅助设备领域，尤其涉及一种便携式多光谱摄像装置。

背景技术

人体内部的结构和组织是人眼无法直接看到的。仅仅依靠人体的外部轮廓和人体解剖知识是难以精确地找到和定位皮下的内部结构和组织的。

人体血管隐藏在表皮下面，往往被皮下脂肪，甚至骨骼所遮挡，在可见光的环境下图像信号及其微弱，甚至完全不为人眼可见。虽然在穿刺之前，医生往往会要求患者攥紧拳头或用拍打穿刺部位皮肤的方式让血管更加可见，但是根据患者的年龄，皮下脂肪的厚薄等因素，皮下血管的可视性依然不理想。根据隐约可见的血管图像和医学知识，对血管所做的穿刺往往错位，导致病患者的痛苦，延误治疗时机，甚至造成注射事故。除了直接对血管所做的抽血和注射以外，针灸和其他医疗手术等操作，都需要准确地知道血管乃至人体皮下其他组织比如骨骼的位置，根据多种光谱的图像信息进行综合判断，以便在操作时能避开血管或者对血管做特别处理。目前应用在市场上的静脉图像增强设备，可以将红外摄像所得到的血光影像投影到人体皮肤表面，方便治疗医师用肉眼直接观察和对静脉血管进行穿刺等。然而此种设备不仅无法将人体的其他光谱范围的图像信息同时显示出来，而且体积庞大和耗电，不适合需要便携和迅速的医疗观察和治疗的场合。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的在于提供便携式多光谱摄像装置，克服现有技术中的困难，达成集红外摄像，图像处理和显示多功能于一体的轻便装置，能够准确地知道血管和其他组织结构的位置，以便在医师观察患者时能够即时获得包括可见光，红外和X射线图像的综合信息，在得到充分的和综合的信息的情况下，医师就可以进行更加精准的对病症的诊断和操作。

根据本实用新型的一个方面，提供一种便携式多光谱摄像装置，包括：

一第一图像传感器组件，所述第一图像传感器组件包括一对于第一类波长范围的光辐射和第二类波长范围的光辐射均敏感，且能分别或者同时采集和输出第一类波长范围的图像信息和第二类波长范围的图像信息的第一图像传感器；

一个包含复数个光源的光源组件，所述光源组件的光源设置在所述第一图像传感器的入射光一侧，所述光源组件中包括至少一个人眼不可见的辐射的光源；

一物镜片组和一对焦镜片组，所述物镜片组和对焦镜片组与所述第一图像传感器共享同一光轴；以及

一平板显示屏，所述平板显示屏设置在和所述第一图像传感器的入射光一侧相反的另外一侧，所述平板显示屏显示是2D显示器，或者是3D显示器，或者是可切换为2D显示器或者3D显示器的可见光图像显示器，所述可见光图像包含，叠加或者融合了至少两种以下形式的信息：所述第一图像传感器采集到的第一类波长范围的图像信息、所述第一图像传感器采集到的第二类波长范围的图像信息、预先保存的第三类波长范围的图像信息、关于被摄物体的其他形式的信息、以及所述便携式多光谱摄像装置的操作和环境参数的相关信息。

优选地，所述第一类波长范围的光辐射的波长范围是0.4微米到0.76微米的可见光，所述第二类波长范围的光辐射的波长范围是0.76微米到10微米的红外光，所述第三类波长范围的光辐射为X射线，其波长范围是0.01纳米到10纳米。

所述光源组件的同一类波长范围的光源有复数个的场合，优选地，同一类波长范围的光源按照所述第一图像传感器组件的中心对称的方式排列，并且所述光源组件至少包括了发射可见光的光源和发射红外光的光源的一种。

优选地，在所述第一图像传感器的入射光一侧设有至少一涂层，所述涂层覆盖了所述便携式多光谱摄像装置的第一图像传感器一侧，除了采集多光线和发射光线的镜头或窗口以外的绝大部分，所述涂层吸收大部分投射到其表面的第一类波长范围的光线以及第二类波长范围的光线。

优选地，还包括：

一摄像装置本体，所述第一图像传感器组件设置于所述摄像装置本体的一侧；

一手柄，所述手柄连接所述摄像装置本体，所述手柄的内部设有容置空间，所述容置空间设有电源和控制电路，所述手柄的表面设有控制面板或控制按钮，所述控制电路分别连接所述电源、第一图像传感器组件、控制面板或控制按钮，光源以及平板显示屏。

优选地，还包括：一第二图像传感器组件和一第三图像传感器组件；所述第二图像传感器和第三图像传感器均为同一类光谱或者波长范围的图像传感器，并且都位于所述第一图像传感器的入射光一侧；

所述第一图像传感器组件到所述第二图像传感器组件的距离，与第一图像传感器到第三图像传感器组件的距离相等。

优选地，所述第一图像传感器组件、第二图像传感器组件与第三图像传感器组件分别采集到的多光谱的图像信息被重组形成被摄像实物的三维多光谱的图像信息，并显示在具有三维显示能力的所述平板显示屏上，或者根据所述三维图像信息调整或修正所述平板显示屏所显示的二维多光谱的图像信息。

优选地，所述平板显示屏的输出光面包括一第一偏光片，所述第一图像传感器组件还包括一第二偏光片，所述第一偏光片的偏光方向与所述第二偏光片的偏光方向相互垂直。

优选地，所述平板显示屏的背光照明元件为可见光的LED，所述LED的照明方式为脉冲式，所述LED的脉冲式背光照明的时段，和所述第一图像传感器具有的对于可见光图像的采集时段，在时间上不重叠。

有鉴于此，本实用新型的便携式多光谱摄像装置将人体内部的结构或者组织的有关信息，以两维，三维甚至动态图像直接显示出来，大大提高了皮下血管或体内脏器的可视性，使得人眼可以直接和实时观测，能够准确地知道血管的位置，便于操作时能避开血管或者对血管做特别处理，有助于对人体的内部结构和组织进行诊断和治疗。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的一种便携式多光谱摄像装置的主视图；

图2为图1中的便携式多光谱摄像装置的侧视图；

图3为图2中的便携式多光谱摄像装置的第一图像传感器组件的放大示意图；

图4为图2中的便携式多光谱摄像装置的光源光路的示意图；

图5为图1中的便携式多光谱摄像装置的手柄的剖视图；

图6为图1中的便携式多光谱摄像装置的手柄的侧视图；

图7为本实用新型的一种便携式多光谱摄像装置的显示屏的第一时刻的显示效果示意图；

图8为本实用新型的一种便携式多光谱摄像装置的显示屏的第二时刻的显示效果示意图；

图9为本实用新型的另一种便携式多光谱摄像装置的主视图；

图10为图9中的便携式多光谱摄像装置的侧视图；

图11为本实用新型的另一种便携式多光谱摄像装置的主视图；

图12为本实用新型的另一种便携式多光谱摄像装置的使用状态示意图；

图13为图12中的便携式多光谱摄像装置的第一图像传感器组件的放大示意图；

图14为图12中的便携式多光谱摄像装置中光源的发光、第一图像传感器组件的采集、显示屏的发光的帧周期内的对比图；

图15为本实用新型的另一种便携式多光谱摄像装置中光源的发光、第一图像传感器组件的采集、显示屏的发光的帧周期内的对比图；以及

图16为本实用新型的另一种便携式多光谱摄像装置中光源的发光、第一图像传感器组件的采集、显示屏的发光的帧周期内的对比图。

附图标记

1 被检测区域

11 血管网络

2 光源

21 光源的出射光

22 光源的发光周期

3 摄像装置本体

31 手柄

32 电源

33 控制面板

34 控制按钮

4 平板显示屏

41 平板显示屏的出射光

42 平板显示屏的发光周期

43 第一偏光片

5 第一图像传感器组件

51 物镜片组

52 对焦镜片组

53 第二偏光片

54 第一图像传感器

541 涂层

55 第二图像传感器组件

56 第三图像传感器组件

57 第四图像传感器组件

58 第五图像传感器组件

59 第一图像传感器组件的采集时段

6 吸光肩台

8 操作者

81 操作者的手臂

9 医用注射针

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有特定细节中的一个或更多，或者采用其它的方法、组元、材料等，也可以实践本实用新型的技术方案。在某些情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本实用新型。

图1为本实用新型的一种便携式多光谱摄像装置的主视图。图2为图1中的便携式多光谱摄像装置的侧视图。图3为图2中的便携式多光谱摄像装置的第一图像传感器组件的放大示意图。如图1至3所示，根据本实用新型的一个方面，提供一种便携式多光谱摄像装置，包括：一第一图像传感器组件5、一个包含复数个光源2的光源组件、一物镜片组51、一对焦镜片组52以及一平板显示屏4。

第一图像传感器组件5包括一对于第一类波长范围的光辐射和第二类波长范围的光辐射均敏感，且能分别或者同时采集和输出第一类波长范围的图像信息和第二类波长范围的图像信息的第一图像传感器54。本实用新型中的第一图像传感器组件5包括一对于红外光和可见光均敏感的第一图像传感器54。第一图像传感器54可以是对红外和可见光领域敏感的固体摄像器件，比如CCD或者CMOS图像感应器件，但不以此为限。由于第一图像传感器54分别对可以对红外和可见光领域都敏感，所以第一图像传感器54可以在同一光轴、同时地采集到红外光的图像信息和第一可见光的图像信息。

光源组件的同一类波长范围的光源2设置在第一图像传感器54的入射光一侧，光源组件中包括至少一个人眼不可见的辐射的光源2。由于自然环境中充满了可见光，所以光源2至少需要提供人眼不可见的辐射就能使得第一图像传感器54采集到可见光的图像信息和不可见光的图像信息。在一个优选例中，光源组件的光源2按照第一图像传感器组件5的中心对称的方式排列，并且光源组件至少包括了发射可见光的光源2和发射红外光的光源2的一种。例如：多个光源2环绕第一图像传感器组件5，光源2中包括至少一红外光源2。参照图1所示，多个光源2以第一图像传感器组件5为圆心中心对称地放置了8个。在这8个光源2中可以全部是红外光源。或者，在这8个光源2中部分是红外光源，部分是白色可见光源(例如：LED光源)。本实施例中优选地，红外光源2的波长范围是760nm到1000nm，以便能更明显地看到血管网络等。

物镜片组51和对焦镜片组52与第一图像传感器54共享同一光轴，以便为第一图像传感器54进行精准的成像对焦。物镜片组51和对焦镜片组52与第一图像传感器54的运行原理参照常规照相机或是摄影机，此处不再赘述。

平板显示屏4设置在和第一图像传感器54的入射光一侧相反的另外一侧，平板显示屏4是2D显示器，或者是3D显示器，或者是可切换为2D显示器或者3D显示器的可见光图像显示器。可见光图像包含，叠加或者融合了至少两种以下形式的信息：第一图像传感器54采集到的第一类波长范围的图像信息、第一图像传感器54采集到的第二类波长范围的图像信息、预先保存的第三类波长范围的图像信息、关于被摄物体的其他形式的信息、以及便携式多光谱摄像装置的操作和环境参数的相关信息。本实用新型中的第一类波长范围的光辐射的波长范围是0.4微米到0.76微米的可见光，第二类波长范围的光辐射的波长范围是0.76微米到10微米的红外光，第三类波长范围的光辐射为X射线，其波长范围是0.01纳米到10纳米，但不以此为限。在一个基础实施例中，平板显示屏4显示根据第一图像传感器54采集到的红外光的图像信息和第一可见光的图像信息相互叠加后获得的第二可见光图像信息。平板显示屏4可以是液晶显示器或者自发光的OLED显示器，不以此为限。

本实用新型主要利用了血管中血红蛋白对波长从760nm到1000nm的近红外光的吸收率与周围其他人体组织不同的原理，首先将摄取血管的近红外图像，然后进行图像处理后与可见光的图像共同显示，将血管网络等的精确位置(红外光的图像信息)叠加到操作者肉眼可以观察到的图像(第一可见光的图像信息)之上，实现了一种视觉上的叠加效果。优选地，本实用新型中无论哪种叠加效果，都可以保证能够清晰地看到血管网络，并且可以基本清楚地看到操作者肉眼可以观察到的图像，以便提高皮下血管或体内脏器的可视性。在其他变形例中，也可以将半透明的操作者肉眼可以观察到的图像(第一可见光的图像信息)叠加到血管网络等的精确位置(红外光的图像信息)之上，实现了另一种视觉上的叠加效果，但不以此为限。通过使用本实用新型，大大提高了皮下血管或体内脏器的可视性，在医用上可以在常规患者身体外部的图像画面之上精确地看到患者体内的血管网络。

本实施例中，平板显示屏4的第二可见光图像信息中包括第一可见光的图像信息和红外光的图像信息，半透明的红外光的图像信息所表示的图像画面叠加在第一可见光的图像信息的图像画面之上，以便得到更好地叠加显示效果，但不以此为限。平板显示屏4的第二可见光图像信息可以是用于表示血管网络等的精确位置与操作者肉眼可以观察到画面的视觉叠合的两维图像，三维图像甚至动态图像，但不以此为限。

在一个优选例中，在第一图像传感器54的入射光一侧设有至少一涂层541，涂层541覆盖了便携式多光谱摄像装置的第一图像传感器54一侧除了采集光线和发射光线的镜头或窗口以外的表面积的90％以上的部分，涂层541吸收超过90％的投射到该涂层的第一类波长范围的光线以及第二类波长范围的光线。通过涂层541来吸收掉不用被第一图像传感器54采集的干扰光线，以便增强第一图像传感器54的采集到的红外光的图像信息和第二可见光图像信息的反差和对比，进一步优化图像信息的视觉效果。

本实用新型的便携式多光谱摄像装置还包括一摄像装置本体3、一手柄31以及吸光肩台6，但不以此为限。摄像装置本体3包括第一面以及与第一面相对应的第二面。第一面设置第一图像传感器组件5以及红外光源2，第二面设置平板显示屏4。通过将第一图像传感器组件5以及平板显示屏4尽量远离地分别设置在摄像装置本体3相背的两面，来减少平板显示屏4的光线对摄像装置本体3采集图像的干扰。(图1中通过圆点填充的方式表示涂层541的覆盖区域。在一个优选例中，可以包括摄像装置本体3的第一面上除了光源2和第一图像传感器54意外的全部表面，甚至包括手柄31的表面，但不以此为限。)

摄像装置本体3包括第一面以及与第一面相对应的第二面。第一面设置第一图像传感器组件5以及红外光源2，第二面设置平板显示屏4。通过将第一图像传感器组件5以及平板显示屏4尽量远离地分别设置在摄像装置本体3相背的两面，来减少平板显示屏4的光线对摄像装置本体3采集图像的干扰。

图4为图2中的便携式多光谱摄像装置的光源光路的示意图。如图4所示，本实用新型的便携式多光谱摄像装置的吸光肩台6位于第一图像传感器组件5与光源2之间，吸光肩台6隔绝光源2和第一图像传感器组件5之间的直线光路。吸光肩台6的外表面涂有吸光材料。吸光肩台6是一个表面有可吸收杂散光线涂层的台阶或是围墙结构，保证从周边的灯源2的光线无法直接进入摄像器件，以便提高图像画面的对比度、亮度，改善图片质量。

图5为图1中的便携式多光谱摄像装置的手柄的剖视图。图6为图1中的便携式多光谱摄像装置的手柄的侧视图。如图5和6所示，本实用新型的便携式多光谱摄像装置的手柄31连接摄像装置本体3。手柄31的外表面设有控制面板33和多个控制按钮34。这些控制按钮34可以是机械式按钮形，也可以是和控制面板33集成在一起的电子触摸控制屏。手柄31的内部设有容置空间，容置空间设有电源32和控制电路，控制电路分别连接电源32、第一图像传感器组件5、光源2、控制面板33和多个控制按钮34以及平板显示屏4。控制电路可以包括控制程序的集成电路存储器和芯片。电源32可以是充电型或者是非可充电型。通过把体积较大和可能集中发热的元器件安置在手柄31中，既可以将显示和摄像部分做的更加轻薄，还可以避免电池和一些电路和器件的发热造成对显示特性和红外摄像特性的不良影响。控制电路可以进行将第一图像传感器组件5中的第一图像传感器54采集到的红外光的图像信息和第一可见光的图像信息结合后的第二可见光图像信息，然后将第二可见光图像信息传输到平板显示屏4，由平板显示屏4来显示第二可见光图像信息。握把31既可以由操作者直接用手拿著，也可以固定在一个操作机台甚至可以旋转的云台上面。在一个变形例中，握把31可以连接一旋转机构，从而旋转机构联动摄像装置本体3转动，从而进行多个角度的观测使用。

图7为本实用新型的一种便携式多光谱摄像装置的平板显示屏的第一时刻的显示效果示意图。如图7所示，平板显示屏4中显示了患者手部(以患者手部作为被检测区域)的图案以及患者手部皮肤之下的血管网络11。血管网络11叠加在患者手部的图案之上非常明显，使得操作者可以准确、直观地找到患者手部皮肤之下的血管的准确位置。图8为本实用新型的一种便携式多光谱摄像装置的平板显示屏4的第二时刻的显示效果示意图。如图8所示，操作者在图7种状态的基础上，使用医用注射针9进行注射。在注射的过程中，医用注射针9是被通过可见光的形式采集到第一图像传感器组件5之中，所以，操作者可以从平板显示屏4中看到医用注射针9的实物图像。并且在注射的全程都可以准确地观察到医用注射针9与患者手部皮肤之下的血管之间的位置关系。

进一步来说，图7和8中的红外图像可以是实时拍摄的，也可以是历史数据。X射线的影像则是该被摄物体的历史数据。虽然没有将红外图像直接投影到人体皮肤表面，但是在医疗操作过程中，注射针，针灸针，医师的手指，标尺和探针(例如图8中的医用注射针9)都可以被第一图像传感器组件5同时拍摄下来并显示在该便携式仪器背面的平板显示屏4上，从而可以方便，快捷而且比较准确地找到血管和骨骼等组织的位置，并实施扎针，注射，点滴，针灸和按摩等医疗救治的操作。

在其他应用中，比如检测汽车表面油漆的均匀性和事故痕迹，绘画作品的涂料分析过程中，操作人员则可以直接用笔在被摄物体表面绘出红外和X光影像的轮廓。然后对表面绘有红外，紫外或者X光影像的物体实施修复等操作。该仪器的握把既可以直接手持，也可以固定在一个机台上。这种检测可以是对单个人体部位或者零部件实施，固定在一个机台上后也可以对生产线上的产品做无伤检验。

实施本实用新型的便携式多光谱摄像装置的使用方法，采用上项的便携式多光谱摄像装置，包括以下步骤：向被检测的身体部位至少照射红外光线，通过第一图像传感器采集该被检测区域的红外光和可见光的图像信息，采集到的红外光的图像信息和可见光的图像信息经过图像处理或图像融合后，得到加工后的图像包含或重叠有被摄身体部位的皮下组织的红外图像信息和皮肤表面的可见光的图像信息，加工后的图像最后被显示在的平板显示屏4上。

在一个优选例中，本实用新型的便携式多光谱摄像装置的使用方法，采用上项的便携式多光谱摄像装置，具体包括以下步骤：向被检测区域至少照射红外光线，通过第一图像传感器采集该被检测区域的红外光和可见光的图像信息，平板显示屏4显示根据第一图像传感器采集到的红外光的图像信息和第一可见光的图像信息获得的第二可见光图像信息(参考图7和8)。获得第二可见光图像信息的步骤包括将红外光的图像信息所表示的图像画面叠加在第一可见光的图像信息的图像画面之上。或者，获得第二可见光图像信息的步骤包括将半透明的第一可见光的图像信息的图像画面叠加在红外光的图像信息所表示的图像画面之上。在本实用新型的基础上其他通过调整图层透明度等结合显示的技术方案，也落在本实用新型的保护范围之内。

图9为本实用新型的另一种便携式多光谱摄像装置的主视图。图10为图9中的便携式多光谱摄像装置的侧视图。如图9和10所示，在另一个变形例中，本实用新型的便携式多光谱摄像装置还包括：一第二图像传感器组件55和一第三图像传感器组件56。第二图像传感器55和第三图像传感器56均为同一类光谱或者波长范围的图像传感器，并且都位于第一图像传感器54的入射光一侧，以便通过多个图像传感器的图像综合处理来形成3D图像信息。进一步地，第一图像传感器组件5、第二图像传感器组件55与第三图像传感器组件56分别采集到的多光谱的图像信息被重组形成被摄像实物的三维多光谱的图像信息，并显示在具有三维显示能力的平板显示屏4上，或者根据三维图像信息调整或修正平板显示屏4所显示的二维多光谱的图像信息。第一图像传感器组件5到第二图像传感器组件55的距离，与第一图像传感器54到第三图像传感器组件56的距离相等。第一图像传感器组件5、第二图像传感器组件55与第三图像传感器组件56呈三角形排布，第一图像传感器组件5、第二图像传感器组件55与第三图像传感器组件56分别采集到的可见光的图像信息重组形成实物3D图像信息，并根据3D图像信息调整红外光的图像信息。第二图像传感器组件55、第三图像传感器组件56各自与第一图像传感器组件5的间距相等。并且，第二图像传感器组件55和第三图像传感器组件56是相同的图像传感器组件。例如，在摄像装置本体3的左上角和右上角，增加了两个完全等同的可见光的图像探测器(第二图像传感器组件55、第三图像传感器组件56)。本实施例中第二图像传感器组件55与第三图像传感器组件56的完全等同意味着在光谱响应，像素数目，像素排列方式和驱动模式上第二图像传感器组件55与第三图像传感器组件56是完全等同的。通过比较来自第二图像传感器组件55、第三图像传感器组件56的图像，可以得知被摄物体和仪器的实际距离，以及被摄物体的表面曲面信息。在拍摄过程中可以将距离信息反馈到镜头组的聚焦过程中。并且在后期的图像处理和图像重组的过程中，可以获得被摄物体的3D表面信息。这种信息将被用来将数据库中的不可见光的图像和现实中的实际被摄物体做位置，角度和尺寸比例的匹配。

图11为本实用新型的另一种便携式多光谱摄像装置的主视图。在另一个变形例中，本实用新型的便携式多光谱摄像装置还包括：一第四图像传感器组件57和一第五图像传感器组件58。第四图像传感器组件57包括一对于可见光均敏感的彩色图像传感器，第五图像传感器组件58是一对于可见光均敏感的黑白图像传感器，彩色图像传感器采集到的彩色图像信息，黑白图像传感器采集到的黑白图像信息，结合彩色图像信息和黑白图像信息得到可见光加强图像信息。第五图像传感器组件58的黑白图像传感器因为不是用RGB彩色滤光片，所以图像具有较高的分辨能力。将第四图像传感器组件57与第五图像传感器组件58同一时刻的两幅图像结合起来做图像处理，就可以提高可见光图像的整体质量。但是该应用只限于可见光领域，无法应用到红外，紫外和X射线的图像应用。也无法应用到3D曲面信息的获取上。

图12为本实用新型的另一种便携式多光谱摄像装置的使用状态示意图。如图12所示，本实用新型在使用的时候，操作者8运用手臂和手掌81握着仪器的手柄31。由光源2发出的光源的出射光21(包含了红外光线和白色可见光)照射到被检测区域1，第一图像传感器组件5被检测区域1对光源的出射光21的反射光，平板显示屏4进行实时显示。光源的出射光21可以是红外，紫外或可见光束，不以此为限。从图中可知，平板显示屏4发出的平板显示屏的出射光41通过反射可能会被第一图像传感器组件5采集。无论平板显示屏4是液晶显示器或者OLED显示器，其出射光线都是偏振光。平板显示屏的出射光41经过反射和折射后如图中光束42所示，到达第一图像传感器组件5，都会对于第一图像传感器组件5的信噪比和动态范围造成干扰，降低平板显示屏4中第二可见光图像信息的准确性或是显示效果。

图13为图12中的便携式多光谱摄像装置的第一图像传感器组件的放大示意图。图14为图12中的便携式多光谱摄像装置中光源的发光、第一图像传感器组件的采集、平板显示屏4的发光的帧周期(Frame time Tf)内的对比图。如图13和14所示，为了规避上文(图12的描述)提到的问题，本实施例中便携式多光谱摄像装置的平板显示屏4包括一第一偏光片43，平板显示屏4发出的显示屏的出射光41经过第一偏光片43向外射出。本实施例中的第一图像传感器组件5也包括一镜组51、一对焦镜片52一第二偏光片53以及第一图像传感器54，镜组51、对焦镜片52、第二偏光片53与第一图像传感器54依次排列在同一光轴上，入射光经过第二偏光片53之后射入第一图像传感器54。并且，第一偏光片43的偏光方向与第二偏光片53的偏光方向相互垂直，使得第二偏光片53能够阻挡平板显示屏的出射光41进入图像传感器54，大大减少了平板显示屏的出射光41对第一图像传感器组件5的光污染。红外光源2具有红外光发射时段，即：光源的发光周期22。平板显示屏4具有可见光发射时段，即：显示屏的发光周期42。第一图像传感器组件5具有图像采集时段，即第一图像传感器组件的采集时段59。在一个优选方案中，光源的发光周期22、显示屏的发光周期42以及第一图像传感器组件的采集时段59可以同时进行，而不用担心产生相互之间的干扰。

图15为本实用新型的另一种便携式多光谱摄像装置中光源的发光、第一图像传感器组件的采集、平板显示屏的发光的帧周期(Frame time Tf)内的对比图。为了规避上文(图12的描述)提到的问题，在不通过偏光片组合的情况下(第一图像传感器组件5增加偏光片会降低图像采集的质量)，本实施例中便携式多光谱摄像装置可以通过控制光源的发光周期22、平板显示屏的发光周期42以及第一图像传感器组件的采集时段59三者的工作周期来避免干扰。例如将光源的发光周期22和平板显示屏的发光周期42分时操作。例如：控制光源的发光周期22与平板显示屏的发光周期42不重叠，第一图像传感器组件的采集时段59与平板显示屏的发光周期42不重叠，且第一图像传感器组件的采集时段59包含了光源的发光周期22。第一图像传感器组件5中的第一图像传感器54，比如CCD和CMOS图像探测器，都可以有一种电子快门的机制，精确地限定每个像素对于入射光生电荷的积分时间。在积分时间完成后，在启动平板显示屏4的可见光的发光二极管LED。使得可见光的LED的脉冲式背光照明的时段，和第一图像传感器54具有的可见光的图像采集时段，在时间上不重叠。这样既可以不让平板显示屏的出射光41干扰第一图像传感器组件5中的第一图像传感器54的工作，又可以利用来自被摄物体表面的全部反射光线。

由于每帧视屏图像，通常帧频在15Hz到60Hz之间，都有一次短暂的黑色区间，图11中的驱动模式可能会让人眼感觉闪烁。图16为本实用新型的另一种便携式多光谱摄像装置中光源的发光、第一图像传感器组件的采集、平板显示屏的发光的帧周期(Frame time Tf)内的对比图。如图16所示，为了减轻这种闪烁，将每个帧周期内的平板显示屏4的发光二极管(LED)的发光都更换为短暂的脉冲。当脉冲频率超过人眼的最高时间相应频率后，人眼则不再能够感受到任何闪烁。本实施例中，将可见光发射时段内的可见光的脉冲频率控制在高于60Hz，但不以此为限。以便超过人眼的最高时间相应频率，减轻平板显示屏4的闪烁感受。

综上，本实用新型的便携式多光谱摄像装置将人体内部的结构或者组织的有关信息，以两维，三维甚至动态图像直接显示出来，大大提高了皮下血管或体内脏器的可视性，使得人眼可以直接和实时观测，能够准确地知道血管的位置，便于操作时能避开血管或者对血管做特别处理，有助于对人体的内部结构和组织进行诊断和治疗。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。这里需要声明的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。本实用新型也不局限于本实用新型中为了便于阐明基本概念所描述的医学影像应用，当然也包括其他领域的应用比如工业产品和环境检测，个人身份的判定，虚拟空间和增强现实的游戏以及商业行为等。

Claims (9)

1.一种便携式多光谱摄像装置，其特征在于，包括：

一第一图像传感器组件(5)，所述第一图像传感器组件(5)包括一对于第一类波长范围的光辐射和第二类波长范围的光辐射均敏感，且能分别或者同时采集和输出第一类波长范围的图像信息和第二类波长范围的图像信息的第一图像传感器(54)；

一个包含复数个光源(2)的光源组件，所述光源组件的光源(2)设置在所述第一图像传感器(54)的入射光一侧，所述光源组件中包括至少一个人眼不可见的辐射的光源(2)；

一物镜片组(51)和一对焦镜片组(52)，所述物镜片组(51)和对焦镜片组(52)与所述第一图像传感器(54)共享同一光轴；以及

一平板显示屏(4)，所述平板显示屏(4)设置在和所述第一图像传感器(54)的入射光一侧相反的另外一侧，所述平板显示屏(4)是2D显示器，或者是3D显示器，或者是可切换为2D显示器或者3D显示器的可见光图像显示器，所述可见光图像包含，叠加或者融合了至少两种以下形式的信息：所述第一图像传感器(54)采集到的第一类波长范围的图像信息、所述第一图像传感器(54)采集到的第二类波长范围的图像信息、预先保存的第三类波长范围的图像信息、关于被摄物体的其他形式的信息、以及所述便携式多光谱摄像装置的操作和环境参数的相关信息。

2.如权利要求1所述的便携式多光谱摄像装置，其特征在于：所述第一类波长范围的光辐射的波长范围是0.4微米到0.76微米的可见光，所述第二类波长范围的光辐射的波长范围是0.76微米到10微米的红外光，所述第三类波长范围的光辐射为X射线，其波长范围是0.01纳米到10纳米。

3.如权利要求1所述的便携式多光谱摄像装置，其特征在于，所述光源组件的同一类波长范围的光源(2)按照所述第一图像传感器组件(5)的中心对称的方式排列，并且所述光源组件至少包括了发射可见光的光源(2)和发射红外光的光源(2)的一种。

4.如权利要求1所述的便携式多光谱摄像装置，其特征在于，在所述第一图像传感器(54)的入射光一侧设有至少一涂层(541)，所述涂层(541)覆盖了所述便携式多光谱摄像装置的第一图像传感器(54)一侧除了采集光线和发射光线的镜头或窗口以外的表面积的90％以上的部分，所述涂层(541)吸收超过90％的投射到该涂层的第一类波长范围的光线以及第二类波长范围的光线。

5.如权利要求1至4中的任意一项所述的便携式多光谱摄像装置，其特征在于，还包括：

一摄像装置本体(3)，所述第一图像传感器组件(5)设置于所述摄像装置本体(3)；

一手柄(31)，所述手柄(31)连接所述摄像装置本体(3)，所述手柄(31)的内部设有容置空间，所述容置空间设有电源(32)和控制电路，所述手柄(31)的表面设有控制面板(33)或控制按钮(34)，所述控制电路分别连接所述电源、第一图像传感器组件(5)、控制面板或控制按钮，光源(2)以及平板显示屏(4)。

6.如权利要求1至4中任意一项所述的便携式多光谱摄像装置，其特征在于，还包括：一第二图像传感器组件(55)和一第三图像传感器组件(56)；所述第二图像传感器和第三图像传感器均为同一类光谱或者波长范围的图像传感器，并且都位于所述第一图像传感器(54)的入射光一侧；

所述第一图像传感器组件(5)到所述第二图像传感器组件(55)的距离，与第一图像传感器(54)到第三图像传感器组件(56)的距离相等。

7.如权利要求6所述的便携式多光谱摄像装置，其特征在于，所述第一图像传感器组件(5)、第二图像传感器组件(55)与第三图像传感器组件(56)分别采集到的多光谱的图像信息被重组形成被摄像实物的三维多光谱的图像信息，并显示在具有三维显示能力的所述平板显示屏(4)上，或者根据所述三维图像信息调整或修正所述平板显示屏(4)所显示的二维多光谱的图像信息。

8.如权利要求1所述的便携式多光谱摄像装置，其特征在于：所述平板显示屏(4)的输出光面包括一第一偏光片(43)，所述第一图像传感器组件(5)还包括一第二偏光片(53)，所述第一偏光片(43)的偏光方向与所述第二偏光片(53)的偏光方向相互垂直。

9.如权利要求1所述的便携式多光谱摄像装置，其特征在于：所述平板显示屏(4)的背光照明元件为可见光LED，所述可见光LED的照明方式为脉冲式，所述可见光LED的脉冲式背光照明的时段，和所述第一图像传感器(54)具有的可见光图像采集时段，在时间上不重叠。