JP2009511163A - 表面特徴を観察する方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較基準物体を採用することなく、また、遠隔位置で実行可能な、単純で、安価且つ反復可能である方法、あるいは公共に有効な選択肢を提供可能な方法及び装置を提供する。
【解決手段】 表面特徴の寸法は、表面特徴の画像を記録し、その画像の倍率を判定することによって判定する。取得した画像の構造光の位置により倍率の判定ができるように構造光をその表面上に投射する。非平坦表面はアンラップできる。また、その表面を面に投射してカメラの軸に対して傾斜しているシーンを修正することができる。表面特徴の境界は、使用者が手作業で入力できる。本方法を実施するための装置とシステムを開示する。
【選択図】

Description

本発明は、表面特徴を観察するための方法及び当該観察を行うための装置に関する。この方法及び装置は、産業上の利用から、傷、潰瘍、痛みを伴う部位、病変、腫瘍、打撲、火傷、乾癬、ケロイド、皮膚癌、紅斑など表面特徴の観察のような医療、獣医学の広い範囲において応用が可能である。

傷、潰瘍、痛みを伴う部位、病変、腫瘍など（以後、包括的に「傷」と称する）を観察するために、病院内及び病院外（例えば、在宅ケア、プライマリ・ケア治療の医療施設など）で様々な技術が利用されてきた。一般的に、これらの傷は、凹状であり、２５０ｍｍ程度の広さのものである。人手による技術は一般的に負担が大きく、熟練したスタッフによる検査と処置を必要とする。このような測定は、不正確であり、測定を行った人により、測定結果がかなりばらつく可能性がある。さらに、こうした方法は、専門家による再検査やその後の比較のための視覚的な記録を残すものではない。

自動的に傷を観察するための数多くの技術が提案されている（例えば米国特許第６１０１４０８号、米国特許第６８７３３４０号、米国特許第４５３５７８２号、米国特許第５９６７９７９号参照）。共通の方法としては、参照物体を傷に隣接して置き、比較する基準物体を使ってその寸法を判定する。比較基準物体を傷に隣接して置くことは、好ましくない場合もあり、その場合、利用者には面倒な作業や、傷を汚染するリスクを課すことになる。さらに、対象が傷の面に存在しない場合、又は、傷が平坦でない場合、その面積算出に誤差が生まれる。

特許文献１では、撮影した画像の倍率を、レーザ三角測量センサにより判定するシステムを開示している。患者の皮膚からカメラまでの距離は画像のレーザスポットの位置を使って判定する。レーザスポットは１点のみ利用し、レーザ発生器は単純な距離測定にのみ使用する。

立体視と自動境界判定を利用したシステムも知られているが、これらは高価、複雑であり、巨大で、かなりの演算処理能力を必要とする。さらに、傷の境界の自動識別においては不正確で変動しやすい。特許文献２及び特許文献３では、集中的な処理と大型の設備を必要とする立体視技術と自動傷境界判定方法を開示している。

特許文献４に開示されているような他のシステムは、患者の皮膚に対するカメラの位置決めを常にガイドを使って行わなければならない。カメラを撮影対象の表面から所望の距離に首尾一貫して固定しなければならないために、画像の倍率を設定するのは難しく、皮膚に対して好ましくない接触を強いられるとともに傷に汚染のリスクを課すこととなる。

特許文献５では、医療従事者が患者の情報を可搬演算装置に入力するシステムを開示している。看護師が、患者の傷を撮影し、これらの写真が患者の記録の一部となるのである。しかし、これらの画像データの利用は限られており、実質的には演算装置を、単に覚え書きを書き留める程度の用途として使用できるに過ぎない。

国際公開特許ＷＯ２００６／０７８９０２号公報 米国特許第６５６７６８２号広報 米国特許出願公開第２００５／００８４１７６号明細書 米国特許出願公開第２００４／０１３６５７９号明細書 米国特許出願公開第２００５／００２７５６７号明細書

そこで、本発明は、比較基準物を採用することなく、また、遠隔位置で実行可能な、単純で、安価且つ反復可能である方法、あるいは公共に有効な選択肢を提供可能な方法を提供することにある。また、本発明のさらなる目的は、単純で、持ち運び可能であり、安価で使用が簡単であり、あるいは少なくとも公共に有効な選択肢を提供することが可能な装置を提供することにある。

本発明は、ａ．表面に構造光を投射すること、ｂ．表面特徴を含む画像を記録すること、ｃ．前記画像の中に構造光要素の三次元座標を判定すること、及びｄ．構造光要素の三次元座標に基づいた画像をアンラップして前記表面の平面形状を生成することを含む、表面特徴を含む非平面形表面の平面形状を生成する方法を提供する。

別の実施形態は、ａ．表面特徴の画像を記録すること、ｂ．前記画像から三次元空間において前記表面特徴の複数の点の座標を判定すること、ｃ．少なくとも前記座標の下位集合が位置する面を判定すること、及びｄ．前記画像を前記面の上に投影して変換画像を生成すること、を含む、表面特徴の射影を生成する方法を提供する。

さらに別の実施形態は、ａ．表面特徴を含む画像を記録すること、ｂ．前記画像の倍率を判定すること、ｃ．前記表面特徴の輪郭の少なくとも一部を手作業で入力すること、ｄ．手作業で入力した輪郭データを使って前記表面特徴の少なくとも一寸法を判定すること、を含む、表面特徴の少なくとも一寸法を判定する方法を提供する。

さらに別の実施形態は、ａ．表面特徴を含む画像を記録するためのカメラと、ｂ．可搬演算装置を備えた装置であって、前記可搬演算装置はｉ．画像を表示し、使用者が前記表面特徴の輪郭の少なくとも一部を手作業で入力できるように構成された表示装置と、ｉｉ．前記画像の倍率を判定し、手作業で入力された輪郭データを使って前記表面特徴の少なくとも一つの寸法を判定するように構成された処理装置とを備える装置を提供する。

さらに別の実施形態は、ａ．表面特徴の画像を記録するためのカメラと、ｂ．前記画像の倍率を判定するように構成された処理装置を含む可搬演算装置と、ｃ．前記装置の位置を判定できる位置決めモジュールと、を備えた可搬装置を提供する。

さらに別の実施形態は、ａ．患者の表面特徴の画像を記録するためのカメラと、ｂ．患者に伴う物理的もしくは化学的パラメータを判定するための、一個以上の補助センサと、ｃ．前記カメラから画像データを受信し、前記補助センサから出力するように構成され、前記画像の倍率を判定するように構成された処理装置を備えた可搬演算装置とを備えた健康管理装置を提供する。

さらに別の実施形態は、ａ．表面特徴を含む画像を記録するためのカメラと、ｂ．二個以上の構造光成分を有し、前記カメラの光軸に対して異なる角度で投射される構造光を表面に投射するように構成された一個以上の構造光のプロジェクタを備えた装置を提供する。

図１を参照しながら、第１の実施形態に係る装置の一般的な操作原理を説明する。カメラ１は光軸２と画像記録領域３を有する。レーザ発生器４は光軸２に対して固定角度で配設されており、ファンビーム５が光軸２に対して角度αで配設される。本実施の形態において、レーザ発生器４は一本の帯状の光６を生成する。あるいは、一点を投射するレーザ発生器を使用することもできる。カメラ１は高解像度のデジタルカラーカメラが好ましい。任意で、比較的一定の背景光を提供する照明手段（低電力の白色ＬＥＤ４４など）を使用することも可能である。

使用時、カメラ１とレーザ発生器４の組立体は、光軸２が傷７の中心領域と一致する方向に向ける。レーザ発生器４は傷７を横切るように帯状の光６を投射し、画像をカメラ１で記録する。レーザファンビーム５と光軸２が固定角となっているため、帯状の光６の点からカメラ１までの距離を判定する。帯状の光６の点の図１のＸ軸に沿った距離は、カメラ１から点までの距離に直接関係する。

第一の実施形態では、カメラ１とレーザ発生器４の組立体は傷７の上方に位置させることにより、帯状の光６を光軸２と一致させる。これは、画像を表示する表示画面の中心にある十字線（又はドット）を傷７と帯状の光６の中心と一致させることによって行う。このように、カメラは傷７の中心から、既知の距離だけ離れて位置させて、倍率を判定することができる。

傷の面積は、傷７の画素面積を記録した画像から算出し、既知の倍率係数を乗算することによって算出することができる。この技術は、カメラ１を傷７に対して法線の方向に向けることができ、傷７が略平坦である場合に有効である。この技術は、このような場合には一つの解を提供する。しかし、多くの場合、傷が平坦でないことが多く、また画像が斜めの角度から撮影される場合もある。このような場合、上記の方法は、カメラの軸が傷に対して垂直ではなく、カメラから傷までの距離が仮定された距離とかなり異なることにより、十分な正確性と反復性を提供することができない。

第２の実施形態において、帯状の光をカメラの光軸に一致させる必要がないことを除けば同じ方法で画像が記録される。図２に示すような画像が得られる。傷７の輪郭８が帯状の光６と交わる点９及び１０を倍率の計算に使用する。画像３の点９及び１０の位置から、レーザ・カメラシステムの既知の関係を利用してその対応する（ｘ，ｙ，ｚ）座標を得ることができる。よって、倍率係数は、点９及び１０のｘｙｚ座標に基づいて判定し、領域７を変倍し、尺度値を生成する。この技術では、使用者は帯状の光を光軸に合わせる必要がないが、未だ前述のような技術の限界を有する。

一の実施形態では、レーザ発生器４は、レーザ十字線の形態の構造光を画像記録領域に投射する。本実施の形態によって記録された画像を図３ａに示す。画像中で記録されたレーザ光の帯１１及び１２は色、光の強度などに基づいて自動的に識別することができる。輪郭１３は画像を表示するタッチ表示画面上でユーザが輪郭を描くことによって決定する。十字線１１及び１２が輪郭１３と交差する画像中の点１４、１５、１６及び１７は、自動的に判定できる。これらの点から、その対応する（ｘ，ｙ，ｚ）座標を上記のように得ればよい。これら三次元座標を使ってすべての点を通して最高適合度の面を判定する。最高適合度の面は、一般的に、点から面への直交距離の二乗の合計が最小となる面である。そして、その画像を、例えば、アフィン変換を使ってこの平面上に投射すればよい。その結果得られた画像を線形且つ直交する方向に変倍する。そして、輪郭１３内の領域をこの変換後の画像から算出すればよい。レーザ光の帯は何本設けてもよく、これらの帯状の光は互いに交差していてもしていなくてもよい。

この方法は、画像が傷に対して法線方向に撮影されていない場合に補正ができるという利点を有する。三次元空間でなく、むしろ二次元の輪郭内の領域で判定することにより、演算上の付加を低減することもできる。

また、図３ｂに基づいて説明するように、傷の深さの測定も可能となる。最高適合度の面１９から最大深さｂに位置する点１８は、反復法により、又は他の方法によって判定することができる。これは、十字線１１、１２の一方に沿った個々の点に対して、あるいは、点の群に対して判定することができる。

この情報を使用すれば、標準的な傷測定を行うことができる。所謂「クンディン（Ｋｕｎｄｉｎ）領域」は、傷の最大線形寸法と輪郭の（長軸に直交する）短軸を求め、これらの測定値にπ／４を乗ずることによって計算することができる。所謂「クンディン（Ｋｕｎｄｉｎ）体積」は二つの直径と、最大深さと、係数０．３２７の積から求めることができる。寸法の判定と体積の計算は、ローカルの処理装置によって行う。傷の体積の算出については、状況に応じて他の様々なアルゴリズムを使って行うことができる。

図４を参照して他の実施形態を説明する。この場合、少なくとも一本のレーザ光の帯の代わりに３つの一連のレーザドット３１、３２、３３を投射する。レーザドットは、拡散して投射されるので、装置が表面特徴に離接するに従って、ドット間の間隔が変倍されるので、傷３０の輪郭と一致するようになる。この方法は、前述の実施形態のように帯状の光と傷の輪郭の交点を判定する必要がない点において有利である。さらに、三つの点を通る面を容易に算出することができる。さらに別の点３４を設けて深さを計算してもよい。好ましくは、該当点３４は傷の最大深さの位置に設ける。

傷の輪郭は、画像処理技術を利用して判定することもできる。しかし、このような技術によって得られる結果は、画像の質、利用可能処理能力及び傷の光学的特性によって変動する。好ましい実施形態によると、輪郭は利用者が入力する。

方法を実施するための装置は、固定装置（固定カメラ、無線又は有線で接続された手持ち式カメラ）から、完全にポータブルの装置まで幅広い形態のものを利用できる。内蔵又は差し込み式のカメラを有するＰＤＡ、携帯電話、ノートブック、超携帯型ＰＣなどのような形態のポータブル装置では、特に院外の医療サービスが多大な柔軟性を享受できる。ここで、図５に基づき、本発明一の実施形態による、本発明を実施するための装置を説明する。この装置は、十字線をＰＤＡカメラの光軸に角度をつけて投射する十字線レーザ発生器２１を有する、Ｐａｌｍ（登録商標）又はＨＰのｉＰａＱ（登録商標）などのようなカメラを有するＰＤＡ２０から構成される（図５参照）。この実施形態では、十字線レーザ発生器はカメラから約５０ｍｍ離間しており、カメラの光軸に対して約３０度の角度に配設されている。画像は、ＰＤＡのカメラで記録され、タッチ画面２２に表示される。使用者は、入力装置２３を使って、傷２５の境界線に沿った輪郭２４をタッチ画面２２上に描くことができる。

一の実施形態では、輪郭２４の近傍に入力装置２３を位置させてドラッグすることにより、入力装置２３の画面上でのドラッグに伴って輪郭の近接部分をドラッグすることができる。これは、入力装置による調整効果が、入力装置の輪郭への接近度に比例するように構成することもできる。従って、入力装置を輪郭の接近する位置に配置させると、その輪郭に近接する部分の調節が可能となり、また、入力装置を輪郭からある程度離れた位置に置くと、入力装置をドラッグすることにより、輪郭のより大きい領域が調整されることになる。

輪郭の手作業入力を利用することにより、複雑な画像処理能力の必要性をなくすことができるとともに、ＰＤＡのような小型の可搬装置が利用可能となる。さらに、この方法は、人間の画像処理能力を使って、自動方法が有効ではない輪郭を判定することができる。

画像を記録すると、ＰＤＡによって測定情報（傷の面積、傷の深さ、傷の体積など）とともに患者記録に記憶される。十字線のない画像もレーザ２１を起動しないでＰＤＡで記録することもできる。これは、傷の画像のみを撮影したい場合に望ましい。先立つ情報を保存しておけば、比較測定を行うことによって、改善しているか又は悪化しているかが分かる。ＰＤＡが無線機能を有している場合には、画像を直接送信して中央のデータベースに保存するか、あるいは、医療従事者に送って評価に使用する。これにより、医師が患者を訪問している間に専門家が現場で得た情報を見て、医療上の指示を出すことができるようになる。履歴を記録すれば、患者の経過を追従し、必要な場合には再評価することができる。

他の傷情報の測定も行うことができる。傷の色と特定の色の部分のサイズも算出可能である。これらの測定には、正確な色比較を行うため、画像記録領域内に色参照対象物をおく必要がある。

他の実施の形態によると、３Ｄカメラを採用する。図６及び図７は、立体視３Ｄカメラ２７を接続したタブレットＰＣ２６を示すものである。タブレットＰＣ２６は東芝ＰｏｒｔｅｇｅＭ２００（登録商標）のようなインタラクティブな画面を有するノートブック型ＰＣであり、カメラ２７はＰｏｉｎｔ−ＧｒｅｙのＢｕｍｂｌｅｂｅｅカメラ（登録商標）のようなステレオカメラでよい。本実施の形態では、立体視３Ｄカメラ２７は、タブレットＰＣ２６が使用する三次元モデルを生成するための三次元画像情報を提供する。しかし、前述の実施形態のように、入力装置２８を使用している使用者がタブレットＰＣ画面に表示された傷の周りに輪郭２９を書くことができる。３次元データを使用することにより、面積と体積が直接算出可能となる。

他の実施形態におけるＴｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔカメラをカメラ２７の変わりに使用してもよい。Ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔカメラは、変調したコヒーレント光照明とパー・ピクセル相関ハードウェアを使用する。

図８及び図９を参照しながら、代替の装置と方法について説明する。図８に示す装置は、交差するファンビーム３７及び３８を表面３９に投射する一対のレーザ発生器３５及び３６を含む。レーザ３５及び３６は互いに対して、また、カメラ４０に対して、固定された関係を維持している。交差ビーム３７及び３８を利用することによって、レーザ３５、３６及びカメラ４０の組立体を表面３９に対して離接するように移動させて、使用者によってビーム３７及び３８の間の間隔を都合の良い範囲まで調節することができる。

図９は、図８に示す装置の、腕や足の一部として典型的な円筒型表面４２に対する使用方法を示す。この方法は平面（平ら）形状、すなわち「アンラップした」状態に変換できるいかなる表面に対しても適用できる。「展開可能」な表面の場合、定義では、ゆがみがなく、表面は連続的な状態を保っている。ファンビーム３７及び３８が円筒形表面４２上に投射されると、それらは図９に示すように発散するように曲がる。使用者は、レーザ３５及び３６とカメラ４０の組立体を表面４２に対してビーム３７及び３８が傷の境界４１のすぐ外側に当たるように移動させる。すると、カメラ４０は図９に示すような画像を記録する。傷が大きい場合には、ビーム３７及び３８は傷の境界線４１の内側に入ってもよい。

そして、ビーム３７及び３８の要素の三次元位置を、記録した画像から判定する。線３７及び３８に沿った要素の三次元座標を使って表面の三次元モデル（格子４３がそれを示す）を算出すればよい。モデルは、構造光要素の三次元座標間でドレープさせた非弾性表面でも、三次元座標間で延ばした弾性表面でも、解剖学モデルでも、あるいは単純に変倍した平坦な投射でもよい。解剖学モデルは、モデルのライブラリから取得したものでもよく、又は単純に幾何学的形状を近似してもよい（例えば足を近似した円筒形）。

第１の方法では、三次元表面をアンラップし、すべての領域が同じ倍率になるように平面画像にする（すなわち、格子の場合、画像のすべてのセルが同じサイズになるように格子をアンラップする）。そうすれば、傷の境界４１内の面積は平面画像の面積を算出することにより容易に算出できる。

あるいは、傷の境界４１内の面積はそれぞれの領域に付随する倍率属性によって各領域内の面積を変倍して算出してもよい（例えば、格子の例では、各セル内の総面積を標準化して同じ面積とする）。必要な精度により、粒度ももちろん調整できる。

この方法を拡張して、複数の平行な十字線を投射してより精度を高めてもよい。これらの線の光学的特性（例えば、色）を異ならせて、区別できるように構成してもよい。しかし、上記の２本の線の方法は、現在採用されている、傷の外形を透明なシートにトレースして面積を計算するといういくつかの手作業による方法を模倣できるという利点を有する。

図１０は、別に一個以上のセンサを設けたさらに他の実施形態による装置を示す。装置５０は、カメラ５３、レーザ発生器５４及びＧＰＳ受信機５５を収容する筐体５２を備えたＰＤＡ５１を有する。ＧＰＳ受信機は、別のモジュールの中に設けても、ＰＤＡ５１の中に設けても、あるいはプラグインカードの中に設けてもよい。ＰＤＡの外部に設ける場合は、何らかの適した有線もしくは無線接続を介して位置決めモジュールをＰＤＡに接続すればよい。ＧＰＳ以外の他の位置決めシステムでもよい。

位置決めシステムを使用することにより、作業の自動化と行為の有効化を図ることができる。これは、装置を単体で使用するか、あるいは中央演算装置及びデータベースと通信することによって実現する。例えば、看護師がこの装置を使用して患者のために傷の治癒度の観察をすることができる。看護師が患者の家に行き、ＧＰＳ装置を使って家の位置を判別する。位置は住所を判別するために使用することができる。これにより、例えば、患者の訪問スケジュールと比較することによって、看護師が正しい住所にいることを確認することができる。

住所の判別に呼応して、システムは患者のデータベースから、その住所に対応する患者を選択する。あるいは、新しい患者に関しては、看護師が、ＰＤＡを使用して患者の情報を入力し、この情報が、ＧＰＳ受信機を使って判定した住所と自動的に対応付けられる。これにより、ＰＤＡを使用して大量のデータを入力する必要がなくなる。同様に、住所に変換することなく位置を直接使って、その場所に対応する患者を選択するか、あるいは、新しい患者を場所と対応付ける。

位置決めシステムは、さらに、使用者の動作をチェックするために使用することもできる。例えば、看護師が患者の情報を入力し、これを確認するため、位置データを使って患者のデータベースと対照してチェックすることができる。また、これにより、雇用主がスタッフの行動を観察し、スタッフのメンバーが確かにその特定の住所又は患者を訪ねたことを確認することができる。

ＧＰＳシステムを使って集めたデータは、将来参照するために保存することも可能である。例えば、一定の期間の位置情報を観察することによって移動データを集めることができる。このデータを後で使って、現場間の移動時間を推定し、作業者の移動スケジュールを作成又は最適化することができる。

図１０は、さらに、有線接続５７によりＰＤＡに接続した補助センサ５６を示す。無線接続を使ってもまた、補助センサをＰＤＡに何台でも接続することができる。また、補助センサは、モジュール５２に組み込まれていてもよい。補助センサにより、さらにデータを収集できる。例えば、装置を使用して患者の皮膚の傷の画像を記録する場合、補助センサにより、体温、ｐＨ、体水分率又は臭い等、患者の他の肉体的又は化学的パラメータの測定をすることができる。補助センサは、皮膚や傷を照明し、散乱光のスペクトルを分析する光学プローブでもよい。例えば、蛍光プローブを使用することができる。

一の実施形態では、補助センサは、ドップラー超音波プローブを含む。血管性潰瘍のようなある種の傷の処置には、皮下組織の血流の測定が必要となり、一般的にドップラー超音波がこの測定の実施に使用される方法である。胎児の心音モニタに使用されるもののような低電力ドップラー超音波プローブが適している。これにより、患者が診療所や病院を訪ねたり、別の超音波機器を持ち運んだりする必要がなくなる。

補助センサから集めたデータに特定の住所、患者又は画像を添付してもよい。データがＰＤＡの画面に表示され、添付の画像上に重なって表示されてもよい。情報を組み合わせることにより、より高度な傷の分析方法を採用することができる。

補助センサの使用により、多くの測定を画像の記録と同時に、そして同じ人によってより容易に行うことができる。（医療上の設定では、この人物は傷の治療も行うことができる。）これにより、効率が上がり、データを特定の画像又は患者に容易に且つ正確に対応させることができるようになる。

上記の実施形態のいずれにおいても、レーザ発生器及びカメラを含む部位をＰＤＡから取り外し可能なユニットに収容できるように合体させて、例えば、ＳＤＩＯ又はコンパクトフラッシュ（登録商標）スロットなどを介して接続させることもできる。これにより、使用者にとってはさらに便利になり、レーザ発生器とカメラを互いに永久的に取り付けておくことができるため、測定が容易になる。さらに、カメラの焦点は最適化され、白色ＬＥＤのような照明手段を使って比較的一定の背景照明を提供できる。

上記の実施形態のいずれにおいても、カメラ及び／又はレーザ発生器を含む部品を（有線又は無線で互いに接続した）ＰＤＡに対して移動可能とすることができる。これにより、撮りづらい場所の傷を記録する場合など、カメラを独立操作して記録する画像の視認性を最適化することができる。

上記の実施形態のいずれにおいても、複数の画像を高速に連続的に記録することができる。これは、構造光（例えばレーザ発生器）を使用する際に特に有利である。例えば、一枚はレーザ発生器ＯＮで、また、もう一枚はレーザ発生器ＯＦＦで、といった２枚の画像を記録することができる。これらの画像のうちの１枚画像から他の画像を除去することで、（避けられないノイズは無視した）レーザ線のみの画像を得ることができる。これにより、レーザプロファイルの自動検出が容易に実現可能となる。画像の他の組み合わせも有効である。例えば、１枚の画像を照明無し、レーザ発生器ＯＮで撮り、もう一枚を照明無し、レーザＯＦＦで撮り、さらにもう一枚を照明あり、レーザ発生器ＯＦＦで、計３枚記録する。最初の２つの画像はレーザプロファイルを検出するために使用でき、３枚目の画像を使用者に表示する。レーザ線を照明無しで示した１枚目の画像は、コントラストが強いので、レーザ線がよりはっきりと分かる。画像を高速で連続的に記録するということは、画像間のカメラの動きは無視できるということを意味する。

図１１は上記のような１つ以上の可搬装置６０を有するシステムを示す図である。これらの装置６０は中央サーバ６２と通信ネットワーク６１を介して通信可能である。好ましくは、これらの装置６０はサーバ６２と無線で通信させる。中央サーバ６２は、データ保存に外部のデータベース６３を使用してもよい。

この集中システムにより、将来の使用に備えて、データを適当に分類し保存することができる。例えば、データベースから過去のデータを掘り出すことにより、ある特定の処置の効果を分析したり、あるいは、異なる処置を比較したりすることができる。条件、処置及び結果の統計的な傾向を観察することができる。このデータを使用すれば、特定の患者が呈する症状の組に基づいて特定の処置を提案することができる。データは傷の治癒に関する予測も提供することができる。実際の治癒が、予測と異なり閾値以上の場合にはシステムが警告を発するように構成することができる。

健康管理提供者は、このデータを使って、その組織全体、組織内の部署、あるいは個々の作業者に至るまでを監査できる。過去のデータを作業者のスケジュールの履歴と比較し、作業者たちがそのスケジュールに則ってすべての仕事を行っているかどうかを判断することができる。また、作業者間の能力の比較もできる。

このように、単純で、安価で、反復可能で、遠隔で実施可能な傷測定方法が提供される。これらの方法は人間の画像処理能力を利用して処理要件を最小限としている。また、これらの方法は、傷の近隣に物品を載置する必要性がなく、傷の過去との比較が可能となる。装置は比較的低い処理能力で可搬であり、記録を無線で送って評価、保存が可能となる。

本発明について、実施形態に基づいて説明し、さらに実施形態については、その内容を詳細に説明してきたが、これは、出願人がこの詳細な説明によって添付の請求の範囲を限定又は制限することを意図するものではない。さらなる利点及び変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。よって、本発明は、広い意味で、これまで示し、説明した特定の詳細な内容、代表的な装置や方法、説明のために示した例に限定されるものではない。よって、出願人の一般的発明の概念の精神及び範囲を離脱することなく、上記の詳細な内容を離脱することができるものである。

一の実施形態に係る装置の操作原理を示す図である。 表面特徴上に一本の帯状の光を投射した状態の表面特徴の画像を示す図である。 表面特徴上に十字線を投射した表面特徴の画像を示す図である。 傷の断面図を示す図である。 表面特徴上に一連のドットを投射した状態の表面特徴の画像を示す図である。 本発明の方法を実行するための個人情報端末（ＰＤＡ）を採用した一の実施形態を示す図である。 タブレットＰＣ及び３Ｄカメラの底面図である。 図６のタブレットＰＣ及び３Ｄカメラの上面図である。 代替の装置及び方法を示す図である。 図８の装置を使った方法を示す画像である。 さらなる実施形態による装置を示す図である。 別の実施形態によるシステムを示す図である。

符号の説明

１、４０ カメラ
２ 光軸
４ レーザ発生器
９、１０ 点
１１、１２ レーザス光の帯
２３、２８ 入力装置
３１、３２、３３ レーザドット
５２ モジュール
５６ 補助センサ
６０ 可搬装置
６１ 通信ネットワーク
６２ 中央サーバ
６３ データベース

Claims (78)

1. 表面特徴を含む非平面形表面の平面形状を生成する方法であって、
   ａ．表面に構造光を投射すること、
   ｂ．表面特徴を含む画像を記録すること、
   ｃ．前記画像の中の構造光要素の三次元座標を判定すること、及び
   ｄ．前記構造光要素の三次元座標に基づいた画像をアンラップして表面の平面形状を生成すること
   を含む、方法。
2. さらに、前記表面特徴の領域を判定することを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記画像は、前記構造光要素の前記三次元座標の間にドレープさせた非弾性表面のモデルによってアンラップする請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記画像は、前記構造光要素の前記三次元座標間で延ばした弾性表面のモデルによってアンラップする請求項１又は請求項２に記載の方法。
5. 前記画像は、人体解剖学モデルによってアンラップする請求項１乃至請求項４の何れか１に記載の方法。
6. 前記モデルは、展開可能な表面モデルである請求項５に記載の方法。
7. 前記画像をアンラップして、すべての領域が同じ倍率となるアンラップ画像を生成する請求項１乃至請求項６の何れか１に記載の方法。
8. 表面特徴の射影を生成する方法であって、
   ａ．表面特徴の画像を記録すること、
   ｂ．前記画像から三次元空間において前記表面特徴の複数の点の座標を判定すること、
   ｃ．少なくとも前記座標の配列を含む平面を判定すること、及び
   ｄ．前記画像を前記平面の上に投影して変換画像を生成すること、
   を含む方法。
9. さらに、前記変換画像から前記表面特徴の領域を判定することを含む請求項８に記載の方法。
10. さらに、前記平面に対して少なくとも１つの前記座標の深さを判定する工程を含む請求項８又は請求項９に記載の方法。
11. 何れかの座標の最大深さを判定する請求項１０に記載の方法。
12. 構造光を前記表面特徴上に投射して、前記画像からの情報に基づいて前記座標を判定することにより、前記表面特徴の前記複数の点の座標を判定する請求項８乃至請求項１１の何れか１に記載の方法。
13. 投射した前記構造光は、前記画像を記録する際の光軸に対して既知の角度関係を有する請求項１２に記載の方法。
14. 前記構造光は、傷に投射する一本以上の帯状の光である請求項１２又は請求項１３に記載の方法。
15. 前記構造光は、傷に投射する十字線の形態である請求項１２又は請求項１３に記載の方法。
16. 前記構造光は、傷に投射する複数の光スポットの形態である請求項１２又は請求項１３に記載の方法。
17. 前記構造光は、前記表面特徴の前記座標を判定するために使用するタイミング情報を含む請求項１２に記載の方法。
18. 使用者が、使用者入力装置を使用して前記表面特徴の輪郭を入力し、これを利用して前記表面特徴の境界線を判定する請求項８乃至請求項１７の何れか１に記載の方法。
19. 使用者に対し前記画像を表示装置の画面上に表示し、前記使用者が前記使用者入力装置を使って画面上に輪郭を描くことによって前記表面特徴の輪郭の少なくとも一部を入力する請求項８乃至請求項１７の何れか１に記載の方法。
20. アフィン変換を使って前記画像を平面上に投射する請求項８乃至請求項１９の何れか１に記載の方法。
21. 表面特徴の少なくとも一寸法を判定する方法であって
    ａ．表面特徴を含む画像を記録すること、
    ｂ．前記画像の倍率を判定すること、
    ｃ．前記表面特徴の輪郭の少なくとも一部を手作業で入力すること、及び
    ｄ．手作業で入力した輪郭データを使って前記表面特徴の少なくとも一寸法を判定することを含む方法。
22. 前記画像を表示装置の画面上に使用者に表示し、前記使用者は使用者入力装置を使って前記画面上に輪郭を描くことによって前記表面特徴の輪郭の少なくとも一部を入力する請求項２１に記載の方法。
23. 使用者が前記輪郭の一部を選んでドラッグすることによって前記輪郭を調整できる請求項２２に記載の方法。
24. 調整した前記輪郭の領域のサイズは、使用者入力装置によって選択された領域の、前記輪郭への接近度によるものである請求項２３に記載の方法。
25. 前記画像の倍率は構造光を前記表面特徴上に投射し、前記構造光の属性に基づいて前記表面特徴の点の座標を判定し、前記座標から前記画像の倍率を判定する請求項２１乃至請求項２３の何れか１に記載の方法。
26. 輪郭内の領域は前記画像の倍率を利用して算出する請求項２５に記載の方法。
27. 座標が存在する面を算出し、前記輪郭を平面上に投射する請求項２６に記載の方法。
28. 前記画像を記録する際の光軸に対して既知の角度関係を有する一本以上の線を前記表面特徴上に投射する請求項２５乃至請求項２７の何れか１に記載の方法。
29. 互いに角度をなして配設した二本の線を前記表面特徴上に投射する請求項２８に記載の方法。
30. 前記投射した線の間の交差点と前記輪郭を利用して前記画像の倍率を判定する請求項２８又は請求項２９に記載の方法。
31. 複数のドットを前記表面特徴上に投射し、前記表面特徴の境界線と合わせる請求項２５に記載の方法。
32. ａ．表面特徴を含む画像を記録するためのカメラと、
    ｂ．可搬演算装置を備えた装置であって、前記可搬演算装置は
    ｉ．画像を表示し、使用者が前記表面特徴の輪郭の少なくとも一部を手作業で入力できるように構成された表示装置と、
    ｉｉ．前記画像の倍率を判定し、手作業で入力された輪郭データを使って前記表面特徴の少なくとも一つの寸法を判定するように構成された処理装置と
    を備える装置。
33. 前記処理装置が、手作業で入力した前記輪郭データを使って前記表面特徴の領域を判定する請求項３２に記載の装置。
34. 前記処理装置が、前記表面特徴が存在する平面に対する前記表面特徴の最大深さを判定する請求項３２又は請求項３３に記載の装置。
35. 前記カメラの光軸に対して角度をなして配設された構造光プロジェクタを含む請求項３２乃至請求項３４の何れか１に記載の装置。
36. 前記構造光プロジェクタは一本以上の帯状の光を投射する請求項３５に記載の装置。
37. 前記構造光プロジェクタが一対の交差する帯状の光を投射するレーザ発生器である請求項３５に記載の装置。
38. 前記構造光プロジェクタが複数の光スポットを投射するレーザ発生器である請求項３５に記載の装置。
39. ａ．表面特徴の画像を記録するためのカメラと、
    ｂ．前記画像の倍率を判定するように構成された処理装置を含む可搬演算装置と、
    ｃ．前記装置の位置を判定できる位置決めモジュールと、
    を備えた可搬装置。
40. 前記位置決めモジュールが、ＧＰＳ受信機を含む請求項３９に記載の可搬装置。
41. 前記装置が、前記位置決めモジュールと有線又は無線接続を介して通信する可搬演算装置を含み、前記位置決めモジュールは、前記可搬演算装置と、前記可搬演算装置に接続されたプラグインカードと、別体の筐体内の一つに位置する請求項３９又は請求項４０に記載の可搬装置。
42. 前記位置決めモジュールが前記可搬演算装置に物理的に接続された別の筐体内に位置する請求項４１に記載の可搬装置。
43. 請求項３９乃至請求項４２の何れか１に記載の前記可搬装置を含むシステムであって、前記位置決めモジュールを使って前記装置の位置を判定するように構成されているシステム。
44. 前記位置に対応する個人の詳細事項を取得するように構成された請求項４３に記載のシステム。
45. さらに前記位置に従って住所情報を判定するように構成された請求項４３に記載のシステム。
46. 前記住所情報を住所データベースから取得する請求項４５に記載のシステム。
47. 前記住所情報に対応する個人の詳細事項を取得するように構成された請求項４５又は請求項４６に記載のシステム。
48. 可搬装置の使用者によって入力された個人の詳細事項を受信し、これらの前記詳細事項を前記住所情報もしくは前記位置と対応させるように構成された請求項４５又は請求項４６に記載のシステム。
49. 前記画像を前記住所及び／又は位置及び／又は個人の詳細事項に対応させるように構成された請求項４７又は請求項４８に記載のシステム。
50. 前記システムにより判定された前記位置、住所情報及び個人の詳細事項の一つ以上に対してチェックすることにより、前記可搬装置の使用者によって入力された情報を有効にするように構成された請求項４７乃至請求項４９の何れか１に記載のシステム。
51. 一定の時間にわたって前記可搬装置の動きを観察し、移動データをデータベースに保存するように構成された請求項４３乃至請求項５０の何れか１に記載のシステム。
52. 前記可搬装置のユーザに対して移動スケジュールを判定する際に使用する前記移動データを前記データベースから取得するように構成された請求項５１に記載のシステム。
53. ａ．患者の表面特徴の画像を記録するためのカメラと、
    ｂ．患者に伴う物理的もしくは化学的パラメータを判定するための、一個以上の補助センサと、
    ｃ．前記カメラから画像データを受信し、前記補助センサから出力するように構成され、前記画像の倍率を判定するように構成された処理装置を備えた可搬演算装置と
    を備えた健康管理装置。
54. 前記補助センサが、ドップラー超音波プローブと、温度計と、ｐＨセンサと、湿度センサと、臭気センサと、光学プローブのうちの一つ以上を含む請求項５３に記載の健康管理装置。
55. 可搬演算装置と、前記カメラを含む可搬演算装置に接続された別体のモジュールを含み、補助センサのうちの少なくとも一の別体のモジュールにも含まれている請求項５３又は請求項５４に記載の健康管理装置。
56. 前記補助センサの出力を前記画像と対応させるように構成された請求項５３乃至請求項５５の何れか１に記載の健康管理装置。
57. 前記補助センサの出力を前記患者と対応させるように構成された請求項５３乃至請求項５５の何れか１に記載の健康管理装置。
58. さらに表示装置を含み、前記装置が、前記画像を表示するとともに前記画像上に一つ以上の前記補助センサの出力を重ねるように構成されている請求項５３乃至請求項５７の何れか１に記載の健康管理装置。
59. 請求項３２、請求項３９又は請求項５３の何れか１に記載の一つ以上の装置と、サーバと、中央データベースとを含み、それぞれの可搬装置が患者のデータと画像を前記可搬装置から受信するとともに、それらを前記中央データベースに保存するように構成され、前記サーバと通信ネットワークを介して通信し、過去の患者のデータと画像を取得できるように構成された健康管理システム。
60. さらに、前記サーバが患者のデータ及び／又は画像データを前記中央データベースから取得し、それらを前記装置に送るように構成された請求項５９に記載の健康管理システム。
61. 前記データベースから取得した患者の過去のデータ及び／又は画像を処理するように構成された処理装置を含む請求項５９又は請求項６０に記載の健康管理システム。
62. 前記処理装置が、特定の治療の有効性を評価するため、前記データベースから取得した患者のデータ及び／又は画像を処理するように構成された請求項６１に記載の健康管理システム。
63. 前記処理装置が、現行の患者のデータを受信して、データベースから取得したその患者のデータ及び過去の患者のデータに基づいた処置を提案するように構成された請求項６１又は請求項６２に記載の健康管理システム。
64. 前記処理装置が、患者のデータを受信して、前記データベースから取得したその患者のデータと過去の患者のデータに基づいて、一つ以上の傷の治癒に関する予測を提供するように構成された請求項６１乃至請求項６３の何れか１に記載の健康管理システム。
65. 前記処理装置が、実際の傷の治癒が予測より閾値以上と異なる際には警告を発するように構成された請求項６４に記載の健康管理システム。
66. 少なくとも一つの装置が、実際の傷の治癒が予測と異なり閾値以上の場合には警告を発するように構成された処理装置を含む請求項６４に記載の健康管理システム。
67. 少なくとも一つの装置が、前記データベースから取得し、前記サーバから前記装置へ送信された患者の過去のデータ及び／又は画像を処理するように構成された処理装置を含む請求項５９又は請求項６０に記載の健康管理システム。
68. ａ．表面特徴を含む画像を記録するためのカメラと、
    ｂ．二個以上の構造光成分を有し、前記カメラの光軸に対して異なる角度で投射される構造光を表面に投射するように構成された一個以上の構造光のプロジェクタを備えた装置。
69. 前記構造光成分が前記表面上に投射される光スポットである請求項６８に記載の装置。
70. さらに処理装置を有する可搬演算装置を備え、３つ以上の光スポットが表面上に投射され、処理装置は、前記表面上の、光スポットが存在する少なくとも３つの点に平面を適合させるように構成された請求項６９に記載の装置。
71. 処理装置が、さらに、表面特徴を前記面上に投射するように構成された請求項７０に記載の装置。
72. 前記構造光成分が前記表面上に投射された帯状の光である請求項６８に記載の装置。
73. さらに、処理装置を有する可搬演算装置を含み、前記処理装置は、前記表面上の前記帯状の光の位置に基づいて、表面特徴を平面にマッピングするように構成されている請求項７２に記載の装置。
74. 患者のデータと画像を保存し、患者の過去のデータと画像を取得できるように構成されている請求項３２、請求項３９、請求項５３又は請求項６８の何れか１に記載の装置。
75. データベースから取得した患者の過去のデータ及び／又は画像を処理するように構成された処理装置を含む請求項７４に記載の装置。
76. 前記処理装置が、現行の患者のデータを取得し、その患者のデータと過去の患者のデータに基づいて治療を提案するように構成された請求項７４又は請求項７５に記載の装置。
77. 前記処理装置が、患者のデータを受信し、その患者のデータと過去の患者のデータに基づいて傷の治癒に関する１つ以上の予測を提供するように構成された請求項７４乃至請求項７６の何れか１に記載の装置。
78. 前記処理装置が、実際の傷の治癒が予測と異なり閾値以上の場合には警告を発するように構成された請求項７７に記載の装置。

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