CN217366117U - 一种实时投影系统及投影装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种实时投影系统及投影装置，其中，一种实时投影系统包括：光源组件、第一图像获取装置、第二图像获取装置、光阻隔组件、投影装置和处理器，光源组件包括第一激光发生器，第一激光发生器的出射光朝向手术部位；第一图像获取装置用于获取第一激光发生器的出射光激发后的光线形成的第一图像；第二图像获取装置用于获取手术部位的可见光图像；光阻隔组件间歇性地遮挡第二图像获取装置；处理器用于根据第一图像的第一轮廓图像和可见光图像生成第三图像，并控制投影装置在所述光阻隔组件处于遮挡状态下对第三图像中的第一轮廓图像进行投影。本实用新型提供用以至少解决手术中难以找准病灶精确位置的技术问题。

Description

一种实时投影系统及投影装置

技术领域

本实用新型涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种实时投影系统及投影装置。

背景技术

手术导航是一种非常有用的外科辅助技术，能够便于实现病人术前或术中影像数据和病人实际解剖结构的对应，手术过程中，需要医生找准病灶的位置，如果定位不准确，很可能会导致手术失败，投影技术与手术导航技术的结合应用，通过在外科手术中加入图像的引导，能够有效的提高手术精度。

现有的投影系统应用在手术中，需要在图像投影前对器官的图像手动标记病灶的位置，会延长术前准备时间，从而延长手术时间，不利于快速完成手术，并且手动标记难以找准病灶的精确位置，影响手术效果。

因此，急需一种实时投影系统，可以方便的与手术导航技术结合应用，进行实时投影，达到虚拟图像与病灶现实精确的配准。

实用新型内容

本实用新型提供一种实时投影系统及投影装置，用以至少解决手术中难以找准病灶精确位置的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种实时投影系统，包括：

光源组件，所述光源组件包括第一激光发生器，所述第一激光发生器的出射光朝向手术部位，其中，所述第一激光发生器的出射光波长位于可见光波长范围外；

第一图像获取装置，所述第一图像获取装置用于获取所述第一激光发生器的出射光激发后的光线形成的第一图像；

第二图像获取装置，所述第二图像获取装置用于获取所述手术部位的可见光图像，所述可见光图像的视场与所述第一图像的视场至少部分交叠；

光阻隔组件，所述光阻隔组件包括第一阻光单元，所述第一阻光单元间歇性地遮挡所述第二图像获取装置，以使所述第一阻光单元在阻断所述第二图像获取装置获取所述可见光图像的遮挡状态以及未阻断所述第二图像获取装置获取所述可见光图像的掀开状态之间切换；

投影装置，用于间歇性地向所述手术部位投影；

处理器，所述第一图像获取装置、所述第二图像获取装置和所述投影装置均与所述处理器电连接，所述处理器用于根据所述第一图像的第一轮廓图像和所述可见光图像生成第三图像，并控制所述投影装置在所述第一阻光单元处于遮挡状态下对所述第三图像中的所述第一轮廓图像进行投影。

本实用新型提供的一种实时投影系统，用于在手术导航系统中实现实时投影的效果，所述第一图像获取装置和所述第二图像获取装置分别用于获取所述第一图像和所述可见光图像，在所述处理器将所述第一图像处理后得到的所述第一轮廓图像与所述可见光图像进行融合成为第三图像，再通过所述投影装置将所述第三图像中的所述第一轮廓图像进行投影到所述第一图像的视场内，从而实现实时显示待手术切割器官或组织的病灶轮廓位置，应用本实用新型提供的实时投影系统，可以减少手术前的准备工作的时间，为顺利进行手术提供了方便，有利于手术效率。

可选地，所述第一阻光单元周期性对所述第二图像获取装置进行遮挡，所述第一阻光单元遮挡的周期T≤1/24秒。

可选地，所述投影装置包括投影光源和投影单元，所述投影单元被构造为利用所述投影光源来投射所述第三图像中的所述第一轮廓图像，所述投影光源与所述处理器相连，所述投影光源间歇性发出投影照明光，以使所述投影单元对所述第三图像中的所述第一轮廓图像进行间歇性投影。

可选地，所述投影装置还包括第二阻光单元，所述第二阻光单元设置在所述投影光源和所述投影单元之间，所述第二阻光单元间歇性地遮挡所述投影光源，以使所述投影光源间歇性的发出投影照明光。

可选地，所述第二阻光单元包括快门。

可选地，还包括测距装置，所述测距装置与所述处理器、所述第一图像获取装置、所述投影装置和所述第二图像获取装置均信号连接。

可选地，还包括指示装置和衍射元件，所述指示装置包括指示光源，所述指示光源照射在所述第一激光发生器的出射光照射的部分区域内，形成所述第一图像的视场；所述衍射元件设置在所述指示光源照射所述手术部位的照射光路上。

可选地，所述第一阻光单元为斩波器或快门。

可选地，所述第一激光发生器的出射光激发后的光线的路径、所述第二图像获取装置获取手术部位的可见光图像的光路、以及所述投影装置对所述第三图像中的所述第一轮廓图像进行投影的光路至少部分重合。

可选地，还包括第二激光发生装置，所述第二激光发生装置用于进行激光切割手术。

本实用新型还提供一种投影装置，为上述的实时投影系统中的投影装置，包括投影光源和投影单元，所述投影光源间歇性发出投影照明光，所述投影单元被构造为利用所述投影光源来投影。

本实用新型提供的一种实时投影系统，所述投影装置在所述第一阻光单元处于遮挡状态下，对所述第三图像中的所述第一轮廓图像进行投影，提高所述第二图像获取装置获取所述可见光图像的准确性，从而提高所述第三图像的精度，在医生的视觉下，图像稳定，有利于医生在进行手术时能够直观清楚的看到待手术切割器官或组织的病灶轮廓，提高手术操作的安全性和精准性。

本实用新型提供的实时投影系统，可以方便的应用于手术导航系统中，基于分时复用的方式，减少了图像识别的干扰，降低了融合误差，提高定位精度，从而改进了实时投影系统的投影效果，使得医疗干预更有效、更安全和更精准，可以精准的定位病灶的位置，手术操作更安全和更精准，减少医生负担，从而也减少了手术时间和患者痛苦。

除了上面所描述的本实用新型实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本实用新型实施例提供的一种实时投影系统所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的实时投影系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的对比示例中的实时投影系统的结构示意图；

图3为本实用新型提供的对比示例中的实时投影系统的第一图像获取装置获取的第一图像的示例；

图4为本实用新型提供的对比示例中的实时投影系统由第一图像得到的第一轮廓图像的示例；

图5为本实用新型提供的对比示例中的实时投影系统的第二图像获取装置获取的可见光图像的示例；

图6为本实用新型提供的对比示例中的实时投影系统的第三图像的示例；

图7为本实用新型提供的对比示例中的实时投影系统的第三图像中的第一轮廓图像被投影后的图像示例一；

图8为本实用新型提供的对比示例中的实时投影系统的第三图像中的第一轮廓图像被投影后的图像示例二；

图9为本实用新型提供的对比示例中的实时投影系统的第三图像中的第一轮廓图像被投影后的图像示例三；

图10为本实用新型提供的对比示例中的实时投影系统的第三图像中的第一轮廓图像被投影后的图像示例四；

图11为本实用新型实施例提供的实时投影系统由第一图像获取装置获取的第一图像的示例；

图12为本实用新型实施例提供的实时投影系统由第一图像得到的第一轮廓图像的示例；

图13为本实用新型实施例提供的实时投影系统的第二图像获取装置获取的可见光图像的示例；

图14为本实用新型实施例提供的实时投影系统获取的第三图像的示例；

图15为本实用新型实施例提供的实时投影系统获取的第三图像中的第一轮廓图像被投影后的图像示例；

图16为本实用新型实施例提供的实时投影系统的投影光源的输出功率图；

图17为本实用新型实施例提供的实时投影系统的所述第一阻光单元的光透过率图；

图18为本实用新型实施例提供的实时投影系统的一种投影方法的流程图。

附图标记说明：

10-光源组件；

11-第一激光发生器；

20-第一图像获取装置；

21-第一分光元件；

22-滤光片；

30-第二图像获取装置；

31-第二分光元件；

40-光阻隔组件；

50-投影装置；

60-处理器；

71-测距装置；

72-指示装置；

73-衍射元件；

81-第一图像；

82-第一轮廓图像；

83-可见光图像；

84-第三图像；

90-手术部位。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了使得手术的效率提高，在手术前，都需要在器官或组织的图像投影前对病灶进行手动标记，特别是在肿瘤治疗中，手动标记的图像与实际的位置匹配的准精度低，不便于医生找准病灶的位置。

鉴于上述背景，本实用新型提供一种实时投影系统，可将器官或组织进行实现实时投影，使得医疗干预更有效、更安全和更精准，有助于医生在进行手术时能够直观清楚的看到待手术切割器官或组织的病灶轮廓，提高手术操作的安全性和精准性，减小手术前准备时间。

参考图1所示，本实用新型提供一种实时投影系统，包括：光源组件10、第一图像获取装置20、第二图像获取装置30、光阻隔组件40、投影装置50以及处理器60，其中，光源组件10包括第一激光发生器11，第一激光发生器11的出射光朝向手术部位90，第一激光发生器11的出射光波长位于可见光波长范围外；参考图1和图11所示，第一图像获取装置20用于获取第一激光发生器11的出射光激发后的光线形成的第一图像81；参考图1和图13所示，第二图像获取装置30用于获取手术部位90的可见光图像83，可见光图像83的视场与第一图像81的视场至少部分交叠；光阻隔组件40包括第一阻光单元，第一阻光单元间歇性地遮挡第二图像获取装置30，以使第一阻光单元在阻断第二图像获取装置30获取可见光图像83的遮挡状态以及未阻断第二图像获取装置30获取可见光图像83的掀开状态之间切换；投影装置50用于间歇性地向手术部位投影；第一图像获取装置20、第二图像获取装置30和投影装置50均与处理器60电连接，处理器60用于根据第一图像81的第一轮廓图像82和可见光图像83生成第三图像84，并控制投影装置50在第一阻光单元处于遮挡状态下对第三图像84中的第一轮廓图像82进行投影。

本实用新型提供的一种实时投影系统，用于在手术导航系统中实现实时投影的效果，第一图像获取装置20和第二图像获取装置30分别用于获取第一图像81和可见光图像83，在处理器60将第一图像81处理后得到的第一轮廓图像82与可见光图像83进行融合成为第三图像84，再通过投影装置50将第三图像84中的第一轮廓图像82进行投影到第一图像81的视场内，从而实现实时显示待手术切割器官或组织的病灶轮廓位置，有利于医生在进行手术时能够直观清楚的看到待手术切割器官或组织的病灶轮廓，提高手术操作的安全性和精准性，为顺利进行手术提供了方便，有利于提高手术效率。

参考图2所示，在一些对比示例提供的实时投影系统中，包括：光源组件10、第一图像获取装置20、第二图像获取装置30、投影装置50以及处理器60，其中，光源组件10包括第一激光发生器11，第一激光发生器11的出射光朝向手术部位90，第一激光发生器11的出射光可以是红外光。第一图像获取装置20用于实时获取第一激光发生器11的出射光激发后的光线形成的第一图像81；第二图像实时获取装置30用于获取手术部位90的可见光图像83，可见光图像83的视场与第一图像81的视场至少部分交叠；处理器60将第一图像81的第一轮廓图像82和可见光图像83进行融合处理生成第三图像84；投影装置50将第三图像84实时进行投影到第一图像81的视场内，获得具有识别点的视场。

以手术部位90为肝脏进行示例，相应的，参考图3所示为该对比示例提供的实时投影系统相应的获得的第一图像81，参考图4所示为该对比示例提供的实时投影系统相应的获得的第一图像81的第一轮廓图像82，参考图5所示为该对比示例提供的实时投影系统相应的获得的可见光图像83，参考图6所示为该对比示例提供的实时投影系统相应的获得的第一图像81的第一轮廓图像82与可见光图像83进行融合后形成的第三图像84的示例，由于第三图像84为实时进行融合的，参考图7、图8、图9和图10所示，分别表示在不同的时间所获得的第三图像84，从图7至图10可以明显看出，其融合的图像处于不断变化的状态。

相对于该对比示例，本实用新型提供的一种实时投影系统，避免了在第三图像84中的第一轮廓图像82被投影到第一图像81的视场内时，第一轮廓图像82被第二图像获取装置30获取到，因而避免了影响到第二图像获取装置30获取的可见光图像83的准确性，从而有利于提高融合的第三图像84的准确性。因此，进一步地，本实用新型中，通过第一阻光单元间歇性地遮挡第二图像获取装置30，从而使得在第一阻光单元处于遮挡状态下，投影装置50进行投影，避免了第三图像84中的第一轮廓图像82的投影对第二图像获取装置30获取可见光图像83产生不利影响，降低了第一图像81的第一轮廓图像82与可见光图像83融合成为第三图像84的误差，进一步在手术过程中，手术部位90可以是器官或组织等，可以精准的在手术部位90上定位病灶的位置，使得使医生在进行手术时能够直观清楚的看到待手术切割的病灶轮廓，手术操作更安全和更精准，减少医生负担，从而也减少了手术时间和患者痛苦。

本实用新型提供的一种实时投影系统，基于分时复用的方式，减少了图像识别的干扰，降低了融合误差，提高定位精度，从而改进了实时投影系统的投影效果。

可选地，第一激光发生器11发出的出射光为激光，并照射富集荧光材料的手术部位90，激光激发荧光材料发光。

可选地，第一图像获取装置20可以为CCD相机或摄影机，用于接收手术部位90被第一激光发生器11激发反射的红外光线，形成第一图像81。

可选地，处理器60可以为计算机或计算机程序产品，处理器60实时接收第一图像81和可见光图像83。

参考图11所示，为第一图像获取装置20获取的第一图像81的示例。

参考图12所示，为处理器60采用特征提取方法从第一图像81中提取出的第一图像81的第一轮廓图像82的示例。

参考图13所示，为第二图像获取装置30获取手术部位90的可见光图像83的示例。

参考图14所示，第一图像81的第一轮廓图像82与可见光图像83进行融合后形成的第三图像84的示例，第三图像84为实时进行融合的。

处理器60用于根据第一图像81的第一轮廓图像82和可见光图像83生成第三图像84，可以是处理器60采用特征提取方法，参考图11和图12所示，从第一图像81中提取出第一图像81的第一轮廓图像82，并采用内置的图像处理模块将第一图像81的第一轮廓图像82与可见光图像83进行实时融合，从而得到第三图像84。

容易理解的是，第一图像81的第一轮廓图像82为第一图像81的边缘轮廓。

在不应用分时复用方式的情况下，即投影装置50在第二图像获取装置30获取手术部位90的可见光图像83时，将第一轮廓图像82实时不间断的进行投影，在任意连续的第1/24秒、第2/24秒、第3/24秒和第4/24秒得到的投影图像的示例分别参考图7、图8、图9和图10所示。在这种不应用分时复用方式的情况下，由于第一轮廓图像82的投影与可见光图像83的拍摄视场部分重合，第一轮廓图像82的投影会覆盖部分可见光图像83，导致获取的可见光图像83出现信息丢失的问题，使得获取的可见光图像83不准确，进而影响融合的第三图像84的准确性。从图7至图10可以看出，第三图像84中的第一轮廓图像82的投影后处于实时变化的情况，容易造成视觉闪烁，不能精确的展示出融合效果，在医生的视觉下，不能直观清楚的看到待手术切割的病灶轮廓，影响手术操作的安全性，容易引起眩晕不适。

参考图15所示，为本实用新型中通过采用控制投影装置50在第一阻光单元处于遮挡状态下对第三图像84中的第一轮廓图像82进行投影的效果，能够持续稳定的展示出融合效果，并且融合的精度高，在医生的视觉下，图像稳定，便于医生直观清楚的看到待手术切割的病灶轮廓。

可选地，参考图1所示，第二图像获取装置30可以为可见光相机，通过对手术部位90进行拍摄获取手术部位90的可见光图像83。其中，第二图像获取装置30拍摄可见光图像83的视场与第一图像获取装置20获取第一图像81的视场至少重合，最终使得获得的第一图像81与可见光图像83中的局部范围或全部范围对应，使得本实用新型提供的实时投影系统，应用在手术导航系统中时，可见光图像83是包括病灶部分的手术部位90的整体或局部图像，第一图像81是包括病灶部分的手术部位90的局部图像，再通过对第一图像81的轮廓特征提取为第一图像81的第一轮廓图像82，第一图像81的第一轮廓图像82与可见光图像83融合为第三图像84之后，可以将待手术切割的病灶的轮廓在手术部位90上进行准确定位，方便医生手术操作。

可选地，第一阻光单元周期性对第二图像获取装置30进行遮挡，第一阻光单元遮挡的周期T≤1/24秒。容易理解的是，一般认为1/24秒是人类视觉神经系统对每祯画面处理时允许活动的最长时间，第一阻光单元遮挡的周期T过大，会影响到第二图像获取装置30获取到的可见光图像83在实施投影过程中的流畅性，会造成视觉卡顿的现象，本实用新型通过将第一阻光单元遮挡的周期T控制在小于或等于1/24秒，可以使得在看到投影的第三图像84的轮廓时，感觉画面是实时拍摄的流畅画面，不至于感受到光的变化，引起视觉不适。

可选地，第一阻光单元遮挡的周期T可以为1/24秒、1/25秒、1/30秒、1/35秒、1/40秒等。

可选地，光源组件10还包括照明光源，照明光源朝向手术部位90照射，照明光源的照射范围和第二图像获取装置30的视场重合。照明光源可以为灯泡或发光二极管(light-emitting diode，简称LED)，照明光源用于为第二图像获取装置30获取手术部位90的可见光图像83提供可见光。

投影装置50包括投影光源和投影单元，投影单元被构造为利用投影光源来投射第三图像84中的第一轮廓图像82，投影光源与处理器60相连，投影光源间歇性发出投影照明光，以使投影单元对第三图像84中的第一轮廓图像82进行间歇性投影。其中，处理器60控制投影光源间歇性发出投影照明光，可以是处理器60控制投影光源间歇性的开闭，投影单元在投影光源打开时，呈现为投影的工作状态，投影单元在投影光源关闭时，呈现为不进行投影的非工作状态。

可选地，投影单元被构造为利用投影光源来投射第三图像84中的第一轮廓图像82，可以是投影单元将第三图像84中的第一轮廓图像82以可见光的形式投影。

可选地，投影光源周期性的发出投影照明光，第一阻光单元周期性对第二图像获取装置30进行遮挡，使用时，投影光源与第一阻光单元在时间上形成配合，使得第一阻光单元遮挡第二图像获取装置30的同时，处理器60控制投影光源打开；或者第一阻光单元不遮挡第二图像获取装置30的同时，处理器60控制投影光源关闭。

投影光源周期性的工作，图16为本实用新型实施例提供的实时投影系统的投影光源的输出功率图，其中横坐标t表示时间，纵坐标I表示光强。第一阻光单元周期性的工作，图17为本实用新型实施例提供的实时投影系统的第一阻光单元的光透过率图，其中横坐标t表示时间，纵坐标τ表示光透过率；结合图16和图17所示，在时间段t1内，第一阻光单元的光透过率为0，投影系统的投影光源的输出功率不为0；在时间段t2内，第一阻光单元的光透过率为1，投影系统的投影光源的输出功率为0。时间段t1与时间段t2之和与第一阻光单元遮挡的周期T相等。

可选地，投影装置50还包括第二阻光单元，第二阻光单元设置在投影光源和投影单元之间，第二阻光单元间歇性地遮挡投影光源，以使投影光源间歇性的发出投影照明光。设置第二阻光单元间歇性地遮挡投影光源，也是为了使得投影单元对第三图像84中的第一轮廓图像82进行间歇性投影。第二阻光单元与第一阻光单元交替工作，在时间上形成配合，使得投影光源与第二图像获取装置30在时间上实现分时复用。

可选地，投影光源的光线波长在可见光范围内，例如可以为波长在490nm～580nm之间的激光。投影光源为能够进行周期性发光的光源，例如脉冲激光。

可选地，投影单元包括数字微反射镜器件(Digital Micromirror Device，简称DMD)和空间光调制器(Spatial Light Modulator，简称SLM)。

可选地，第二阻光单元包括快门和/或斩波器。

可选地，还包括测距装置，测距装置用于测量第一图像获取装置20与手术部位90之间的距离、以及用于测量第二图像获取装置30与手术部位90之间的距离。可以理解，附图1中仅示出了测距装置的一种连接方式。根据所需测量的距离，测距装置可以与处理器、第一图像获取装置20、投影装置50、第二图像获取装置30、指示装置72均信号连接。

可选地，测距装置可以为红外测距仪。处理器根据手术部位90对红外线的反射情况，统计发出红外线到接收到反射的红外线的时间差，并基于该时间差计算成像距离。

可选地，还包括指示装置，指示装置包括指示光源，指示光源照射在第一激光发生器11的出射光照射的部分区域内，形成第一图像81的视场。指示装置用于提高融合的第三图像84的精准性。

可选地，指示光源可以为发光二极管，指示光源的目的是为了指示第一激光发生器11发出的出射光的轮廓。

可选地，本实用新型提供一种实时投影系统，还包括滤光片22，滤光片22设置在第一图像获取装置20接收手术部位90反射的光的光路上，滤光片用于选取所需的红外光，滤除所需的红外光之外的其他光线。

可选地，本实用新型提供一种实时投影系统，还包括衍射元件73，衍射元件73设置在指示光源照射手术部位的照射光路上。例如，衍射元件73可以为菲涅尔透镜。

可选地，处理器60通过测距装置计算成像距离，调整衍射元件73的位置，从而获得不同直径的轮廓光。

可选地，第一阻光单元为斩波器或快门。

可选地，第一阻光单元可以为第二图像获取装置30的内部模块，便于第二图像获取装置30的间歇性实现对可见光图像83的获取，第一阻光单元只要为能够实现对可见光的周期性遮挡即可。

可选地，第一激光发生器11的出射光激发后的光线的路径、第二图像获取装置30获取手术部位90的可见光图像83的光路、以及投影装置50对第三图像84的轮廓图像进行投影的光路至少部分重合。这样目的是，为了便于第一图像81的第一轮廓图像82与可见光图像83的融合，能够提高融合精度，并能够减少融合的时间。

可选地，本实用新型提供的一种实时投影系统，还包括第一分光元件21和第二分光元件31，第一分光元件21和第二分光元件31可以采用透射或反射的分光方式或波长分光方式等。第一图像获取装置20的光轴在第二分光元件31的镜像与第二图像获取装置30的光轴在同一直线上，以及投影装置50的光轴在第一分光元件21中的镜像与第一图像获取装置20的光轴在同一直线上，即，投影装置50的光轴在第一分光元件21中的镜像与第二图像获取装置30的光轴在第二分光元件31中的镜像也在同一直线上，这样实现共光路，使得第一图像81、可见光图像83以及投影装置50投影的第三图像84的像面平行，从而容易实现的融合处理，能够提高融合精度，并能够减少融合的时间，进而减少手术时间。

容易理解的是，第一图像获取装置20、第二图像获取装置30以及投影装置50的位置可以相互更换，只要第一图像获取装置20、第二图像获取装置30以及投影装置50满足共用光路的条件即可，即可以通过增加分光元件的方式或将第一图像获取装置20、第二图像获取装置30以及投影装置50三者的位置关系互换的方式满足共用光路的方案都落在本申请的保护范围内。

在手术的进行过程中，由于第一图像获取装置20、第二图像获取装置30和投影装置50实时采集图像来进行投影，则从医生的视角看来，会不间断出现轮廓不断变换位置的闪烁情况，容易产生视觉疲劳。本实用新型提供的一种实时投影系统，可以有效避免出现视觉闪烁的情况，提高医生的视觉体验。

可选地，还包括第二激光发生装置，第二激光发生装置用于进行激光切割手术。第二激光发生装置可以为高功率的激光发生器，代替常规的手术刀，根据计算得到的第一图像81的第一轮廓图像82的轮廓位置，对器官或组织待切割位置的病灶进行切口等操作，从而简化操作、降低手术风险。

投影单元与处理器60连接，进行信号的实时传输，第一图像获取装置20以及第二图像获取装置30均与处理器60连接，进行信号的实时传输，此外，测距装置71的串行通信接口与处理器60连接，进行信号的实时传输。

容易理解的是，第一图像获取装置20在进行第一图像81的获取时，第二图像获取装置30在同步进行着可见光图像83的获取，与此同时，投影装置50在第一阻光单元处于阻断第二图像获取装置30获取可见光图像83的遮挡状态下，对第三图像84中的第一轮廓图像82进行投影，因而在视觉上呈现出实现投影的效果，也能够使医生在进行手术时能够直观清楚的看到待切除部分的病灶轮廓。

本实用新型提供的一种实时投影系统，通过分时复用的方式，减少了图像识别的干扰，降低了融合误差，提高定位精度，从而进一步改进了手术导航系统的投影效果。

本实用新型还提供一种投影装置50，为上述的实时投影系统中的投影装置50，包括投影光源和投影单元，投影光源间歇性发出投影照明光，投影单元被构造为利用投影光源来投影。投影单元在投影光源打开时，呈现为投影的工作状态，投影单元在投影光源关闭时，呈现为不投影的非工作状态。

投影单元包括数字微反射镜器件(Digital Micromirror Device，简称DMD)和空间光调制器(Spatial Light Modulator，简称SLM)，数字微反射镜器件用于实现数字光学处理过程，空间光调制器将来自投影光源的光投影到手术部位90以投影图像。

关于实现投影光源间歇性发出投影照明光，有以下三种不同的实现方式：

一是，投影光源可以为脉冲光；二是，投影光源间歇性地启闭，可以是呈周期性地启闭；三是通过在投影光源和投影单元之间设置第二阻光单元，第二阻光单元间歇性地遮挡投影光源，可以是第二阻光单元周期性地遮挡投影光源，实现投影光源间歇性发出投影照明光，从而使得投影单元实现间歇性的投影。

本实用新型提供的一种投影装置50，能够实现间歇性的投影，用于上述的实时投影系统中的投影装置50时，通过与第二图像获取装置30配合，改善视觉效果。第一阻光单元遮挡第二图像获取装置30的时间段正好是投影光源发出投影照明光的时间段，该时间段内投影单元进行投影，第二图像获取装置30不能获取可见光图像83；而第一阻光单元不遮挡第二图像获取装置30的时间段正好是投影光源不发出投影照明光的时间段，该时间段内第二图像获取装置30获取可见光图像83，而投影单元不投影，从而有助于上述的实时投影系统实现分时复用。

参考图1和图18所示，本实用新型还提供一种投影方法，基于上述的实时投影系统，投影方法包括：

S10、朝向手术部位发出出射光，并获取出射光激发后的光线形成的第一图像，其中出射光在可见光范围之外。

该步骤S10中，第一激光发生器11发出的出射光为激光，并照射富集荧光材料的手术部位90，激发荧光材料发光。通过第一图像获取装置20获取在出射光的激发下手术部位90的图像照片，形成第一图像81。

S20、间歇性的获取手术部位的可见光图像，可见光图像的视场与第一图像的视场至少部分交叠。

该步骤S20中,手术部位90的可见光图像83是通过第二图像获取装置30获取的，其中，间歇性的获取手术部位90的可见光图像83，可以是通过第一阻光单元周期性地遮挡第二图像获取装置30，第一阻光单元可以是斩波器或快门。

S30、根据第一图像生成第一轮廓图像，并根据第一轮廓图像与可见光图像生成第三图像。

该步骤S30中,可以是通过处理器60将第一图像81处理后，从第一图像81中提取出第一图像81的轮廓，即生成第一图像81的第一轮廓图像82，并且通过处理器60将得到的第一图像81的第一轮廓图像82与可见光图像83进行融合成为第三图像84。处理器60可以为计算机或计算机程序产品。

S40、在第一阻光单元处于阻断第二图像获取装置获取可见光图像的遮挡状态下，将第三图像中的第一轮廓图像进行投影到手术部位上的第一图像的视场。

该步骤S40中,可以是通过投影装置50将上述的第三图像84中的第一轮廓图像82投影到上述第一图像81的视场内。由于第一阻光单元处于遮挡状态下，因而第二图像获取装置30无法获取可见光图像83，投影装置50将上述的第三图像84中的第一轮廓图像82进行投影到手术部位90上的第一图像81的视场内。

投影装置50可以是通过以下三种方式实现对第三图像84进行间歇性投影，第一种是：投影光源可以为脉冲激光；第二种是，投影光源呈周期性地启闭；第三种是通过在投影光源和投影单元之间设置第二阻光单元，第二阻光单元周期性地遮挡投影光源，实现投影光源周期性发出投影照明光，从而使得投影单元实现周期的投影。在时间上，由于第一阻光单元周期性地遮挡第二图像获取装置，因而投影单元的投影时间段与第二图像获取装置获取可见光图像的时间段相互交错不重叠。

本实用新型的提供一种投影方法，基于上述的实时投影系统，能够实现实时投影的效果，在第一阻光单元处于遮挡状态下，将第三图像84中的第一轮廓图像82投影到手术部位90上的第一图像81的视场，可减少对可见光图像83识别的干扰，降低了第三图像84的融合误差，提高对第三图像84中的第一轮廓图像82投影时的定位精度，有助于医生在进行手术时能够直观清楚的看到待手术切割器官或组织的病灶轮廓，提高手术操作的安全性和精准性。

需要说明的是，由于进行投影时，需要通过照明光源始终为手术部位90进行照明，所以步骤S10和步骤S20大体上是在同一个时间段内进行的。其中，步骤S10中，发出出射光可以为持续性的。当步骤S10中的出射光持续出射时，步骤S20的可见光图像83的采集时间会在出射光持续出射的时间段之中。

可选地，步骤S20，间歇性的获取手术部位的可见光图像，具体包括，间歇性地对第二图像获取装置30进行遮挡，以使第二图像获取装置30间歇性获取可见光图像83，其中，第二图像获取装置30用于获取手术部位90的可见光图像83。

可选地，可以是周期性的对第二图像获取装置30进行遮挡，以使得第二图像获取装置30获得的光线呈周期性变化。

可选地，参考图1和图18所示，步骤S40，在第一阻光单元处于阻断第二图像获取装置获取可见光图像的遮挡状态下，将第三图像中的第一轮廓图像82进行投影到手术部位上的第一图像的视场，具体包括：

在第一阻光单元处于遮挡状态下，控制投影装置50的投影光源打开；

在第一阻光单元处于掀开状态下，控制投影装置50的投影光源关闭；其中上述动作交替重复性进行，从而实现实时投影的连续性效果。

容易理解的是，第一阻光单元处于遮挡状态下，第二图像获取装置30无法获取可见光图像83；第一阻光单元处于掀开状态下，第二图像获取装置30进行获取可见光图像83。

这里需要说明的是，本申请涉及的数值和数值范围为近似值，受制造工艺的影响，可能会存在一定范围的误差，这部分误差本领域技术人员可以认为忽略不计。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种实时投影系统，其特征在于，包括：

光源组件，所述光源组件包括第一激光发生器，所述第一激光发生器的出射光朝向手术部位，其中，所述第一激光发生器的出射光波长位于可见光波长范围外；

第一图像获取装置，所述第一图像获取装置用于获取所述第一激光发生器的出射光激发后的光线形成的第一图像；

第二图像获取装置，所述第二图像获取装置用于获取所述手术部位的可见光图像，所述可见光图像的视场与所述第一图像的视场至少部分交叠；

光阻隔组件，所述光阻隔组件包括第一阻光单元，所述第一阻光单元间歇性地遮挡所述第二图像获取装置，以使所述第一阻光单元在阻断所述第二图像获取装置获取所述可见光图像的遮挡状态以及未阻断所述第二图像获取装置获取所述可见光图像的掀开状态之间切换；

投影装置，用于间歇性地向所述手术部位投影；

处理器，所述第一图像获取装置、所述第二图像获取装置和所述投影装置均与所述处理器电连接，所述处理器用于根据所述第一图像的第一轮廓图像和所述可见光图像生成第三图像，并控制所述投影装置在所述第一阻光单元处于遮挡状态下对所述第三图像中的所述第一轮廓图像进行投影。

2.根据权利要求1所述的实时投影系统，其特征在于，所述第一阻光单元周期性对所述第二图像获取装置进行遮挡，所述第一阻光单元遮挡的周期T≤1/24秒。

3.根据权利要求1所述的实时投影系统，其特征在于，所述投影装置包括投影光源和投影单元，所述投影单元被构造为利用所述投影光源来投射所述第三图像中的所述第一轮廓图像，所述投影光源与所述处理器相连，所述投影光源间歇性发出投影照明光，以使所述投影单元对所述第三图像中的所述第一轮廓图像进行间歇性投影。

4.根据权利要求3所述的实时投影系统，其特征在于，所述投影装置还包括第二阻光单元，所述第二阻光单元设置在所述投影光源和所述投影单元之间，所述第二阻光单元间歇性地遮挡所述投影光源，以使所述投影光源间歇性的发出投影照明光。

5.根据权利要求4所述的实时投影系统，其特征在于，所述第二阻光单元包括快门。

6.根据权利要求1-5任一所述的实时投影系统，其特征在于，还包括测距装置，所述测距装置与所述处理器、所述第一图像获取装置、所述投影装置和所述第二图像获取装置均信号连接。

7.根据权利要求1-5任一所述的实时投影系统，其特征在于，还包括指示装置和衍射元件，所述指示装置包括指示光源，所述指示光源照射在所述第一激光发生器的出射光照射的部分区域内，形成所述第一图像的视场；所述衍射元件设置在所述指示光源照射所述手术部位的照射光路上。

8.根据权利要求1-5任一所述的实时投影系统，其特征在于，所述第一阻光单元为斩波器或快门。

9.根据权利要求1-5任一所述的实时投影系统，其特征在于，所述第一激光发生器的出射光激发后的光线的路径、所述第二图像获取装置获取手术部位的可见光图像的光路、以及所述投影装置对所述第三图像中的所述第一轮廓图像进行投影的光路至少部分重合。

10.根据权利要求1-5任一所述的实时投影系统，其特征在于，还包括第二激光发生装置，所述第二激光发生装置用于进行激光切割手术。

11.一种投影装置，其特征在于，为权利要求1-10任一项所述的实时投影系统中的投影装置，包括投影光源和投影单元，所述投影光源间歇性发出投影照明光，所述投影单元被构造为利用所述投影光源来投影。

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