TWI586217B - 燈光調整方法及燈光調整系統 - Google Patents

Description

燈光調整方法及燈光調整系統

本發明是有關於一種燈光調整方法，且特別是有關於一種自動化照明控制之燈光調整方法及燈光調整系統。

在進行外科手術時，手術室內的照明燈光的位置及強度會影響外科醫生的視線所及的目標物是否夠清楚。因此，為了要得到更好的照明視野，醫生或護士常常不斷地調整照明燈光的位置，或以更多的照明燈光來增強手術部位不同區域的光強。然而，醫生若徒手操作照明燈光，不僅會造成病人之交叉感染，且無法專心於手術上而造成手術品質下降。

有鑑於此，有必要發展一套能夠精確感測目標物位置及調整照明參數的照明系統及燈光調整方法，以達到自動化照明控制。

本發明係有關於一種燈光調整方法及燈光調整系統，以達到自動化照明控制。

根據本發明之一方面，提出一種燈光調整方法，使 用於一照明光源。此燈光調整方法包括下列步驟。設定一第一參數對應一第一物件。照明光源以一第一設定值投射光束至第一物件。擷取一第一影像。於第一影像內決定一第一子區域影像包含第一物件的影像。依據第一物件的影像修改第一參數為一第一修改參數。使照明光源依據第一修改參數修改第一設定值為一第二設定值。照明光源以第二設定值投射光束至第一物件。

根據本發明之一方面，提出一種燈光調整系統，包括一照明光源、一影像辨識裝置以及一參數調整裝置。照明光源以一第一設定值投射光束至一第一物件，第一物件具有一第一參數。影像辨識裝置用以擷取一第一影像並於第一影像內決定一第一子區域影像包含第一物件的影像。參數調整裝置依據第一物件的影像修改第一參數為一第一修改參數，且參數調整裝置依據第一修改參數修改第一設定值為一第二設定值後，照明光源以第二設定值投射光束至第一物件。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧燈光調整系統

110‧‧‧照明光源

120‧‧‧影像辨識裝置

130‧‧‧參數調整裝置

140‧‧‧第一物件

150‧‧‧第二物件

151‧‧‧第二物件

P1‧‧‧第一參數

P1’‧‧‧第一修改參數

P2‧‧‧第二參數

S1‧‧‧第一設定值

S2‧‧‧第二設定值

L、L1、L2‧‧‧光束

M‧‧‧第一影像

M1‧‧‧第一子區域影像

M2‧‧‧第二子區域影像

第1圖繪示依照本發明一實施例之燈光調整方法的流程圖。

第2圖繪示依照本發明一實施例之燈光調整系統的示意圖。

第3A至3D圖繪示應用於外科手術的燈光調整方法的各個步驟。

第4圖繪示依照本發明一實施例之燈光調整方法的流程圖。

根據本發明之一實施例，提出一種燈光調整方法用以調整照明光源110的照射方式，在本發明中照明光源110可具有多個光源可分別對應被照射的不同區域分別調整亮度或色度。請參照第1、2及3A圖，燈光調整方法包括下列步驟S11~S17。在步驟S11中，設定一第一參數P1，也就是說，預先設定與第一物件140的屬性、照度或色度對應的第一參數P1於燈光調整系統100中，第一參數P1可為系統預設值，用以決定照明光源110投射光束L在第一物件140上的光強或色溫，當第一物件140為一手術部位時，可根據手術部位的類型設定第一參數P1。當手術部位的類型改變時，與手術部位的屬性、照度或色度對應的第一參數P1也應跟著改變，因此必須根據手術部位的類型來設定第一參數P1。例如，手術部位在胸口或在四肢上可視為不同的手術類型等等；另外對於同一手術部位可根據手術的進行階段也可以設定不同的參數P1以對應不同的照度或色度，不同的進行階段可以是手術準備階段、微量出血階段、中量出血階段、大量出血階段以及縫合階段等。

在步驟S12中，照明光源110以一第一設定值S1投射光束L至第一物件140。第一設定值S1可為照明光源110投射光束L在第一物件140上的預設光強度或預設色溫值。在步驟S13中，照明光源110投射的光束L反射而入射至影像辨識裝置120，以使影像辨識裝置120擷取一第一影像M，影像辨識裝置120可將第一影像M切割成多個子區域影像，並於多個子區域影 像進行辨識是否有第一物件140的存在，步驟S14中於第一影像M內決定一第一子區域影像M1具有第一物件140的影像。請參照第3A圖，在一實施例中，第一物件140的影像被包含在第一子區域影像M1中，其餘子區域影像(畫斜線的區域)不會被視為第一物件140的影像。請參照第3B圖，第一物件140的影像被包含在第一子區域影像M1中，同樣的，第二物件150的影像被包含在第二子區域影像M2中，且第一子區域影像M1與第二子區域影像M2相鄰。請參照第3B及3C圖，在一實施例中，第二物件150例如為對第一物件140進行切割的手術器具，且第一物件140切割前與切割後的影像發生改變，例如增加皮膚切口的影像或皮膚切口的影像改變成血紅色等等。請參照第3D圖，在一實施例中，第二物件150例如為對第一物件140的組織或器官進行手術或夾持的手術器具，且第一物件140的影像由於切口顯露出組織或器官而改變，例如切口的面積變大且第一物件140的大部分區域的影像變為血紅色等等；在本發明中其他的物件可以是醫療儀器、醫療人員或病患的頭、手或臉的部分等。

承上所述，由於擷取的影像內包含第一物件140的影像，因而原先設定的第一參數P1以及照明光源110的第一設定值S1也應隨第一物件140的存在而改變，以使外科醫生的視線所及的第一物件140能夠清楚。請參照第1、2及3C圖，在步驟S15中，參數調整裝置130依據第一物件140的影像修改第一參數P1為第一修改參數P1’，由於第一物件140可能在不同的階 段的樣態會改變，例如手術階段或是螢幕的發光亮度，即使是判定在影像上有同樣的第一物件140，也需要依據第一物件140的現存狀態設定不同的參數P1’以對應不同的照度或色度。在步驟S16中，參數調整裝置130依據第一修改參數P1’修改第一設定值S1為一第二設定值S2。在步驟S17中，當第一設定值S1修改為第二設定值S2後，照明光源110以第二設定值S2投射光束L至第一物件140，使第一物件140存在的那一個區域的照度或亮度符合第一物件140的特質，期待醫護人員可以能更精確的判定第一物件140真實的亮度與色度，以達到自動化照明控制。

在一實施例中，第一物件140可為一手術部位且手術部位的影像包括一目標顏色屬性(例如血紅色)、一目標形狀屬性(例如長條形切口或四方形切口)及/或一目標位置屬性(例如切口位置)，當手術部位的目標顏色屬性、目標形狀屬性及/或目標位置屬性產生變化時，參數調整裝置130根據第一修改參數P1’修改第一設定值S1內的一亮度設定參數、一色溫設定參數、一出光角度設定參數或一照明方向設定參數，使照明光源110以第二設定值S2投射光束L至第一物件140。也就是說，當第一物件140的屬性改變時，使照明光源110隨著第一物件140的屬性改變而改變投射至第一物件140上的光線的亮度、色溫、出光角度及/或照明方向等參數，以達到自動化照明控制。

請參照第2、3B及4圖，上述之燈光調整方法更包括下列步驟S21~S23。在步驟S21中，設定第二參數P2對應第二 物件150。也就是說，預先設定與第二物件150的屬性、照度或色度對應的第二參數P2於燈光調整系統100中。第一物件140具有一第一優先權，第二物件150具有一第二優先權，第一優先權高於第二優先權。在一實施例中，第一物件140可為手術部位，第二物件150可為手術器具或手術儀器。手術器具例如是放在手術台上的刀子、夾子或清潔用品。手術儀器例如是放在手術台周圍供醫護人員觀看的心電記錄器、血壓計、體溫/脈搏/血氧機或其他周邊設備。

在步驟S21中，當影像辨識裝置120擷取的第一影像M包含第一物件140與第二物件150的影像時，影像辨識裝置120於第一影像M內決定一第一子區域影像M1(包含第一物件140的影像)與一第二子區域影像M2(包含第二物件150的影像)。在步驟S22中，如第3B及3C圖所示，當第一子區域影像M1與第二子區域影像M2相鄰時，例如手術部位與手術器具的影像彼此相鄰時，照明光源110依據第一參數P1修改第一設定值S1後投射光束L，也就是說，優先考量第一物件140的屬性變化，使照射在第一物件140上的光束L的光強或色溫隨之改變，但對於第二物件150的屬性變化(例如手術刀具的改變或醫護人員的手部位置移動等)，不需刻意調整照射在第二物件150上的光束L的光強或色溫。

另外，在步驟S23中，請參照第3D圖，當第一子區域影像M1與第二子區域影像M2不相鄰時，例如手術部位與 手術儀器(例如圖中的第一物件140與第二物件151)的影像不相鄰時，本實施例之照明光源110先以第一參數P1修改第一設定值S1後投射光束L再以第二參數P2修改第一設定值S1後投射光束L。也就是說，當第一物件140的屬性變化時，對照射在第一物件140上的光束L1的光強或色溫要隨之改變，以方便外科醫生清楚觀看第一物件140，而當第二物件(例如手術儀器)151的屬性變化時，對照射在第二物件151上的光束L2的光強或色溫也要隨之改變，以方便醫護人員清楚觀看第二物件150。

由上述的說明可知，根據本發明一實施例之燈光調整系統100，包括一照明光源110、一影像辨識裝置120、一參數調整裝置130以及一控制單元140。照明光源110以一第一設定值S1投射光束L至一第一物件140，第一物件140具有一第一參數P1。影像辨識裝置120用以擷取一第一影像M並於第一影像M內決定一第一子區域影像M1包含第一物件140的影像。參數調整裝置130依據第一物件140的影像修改第一參數P1為一第一修改參數P1’，且參數調整裝置130依據第一修改參數P1’修改第一設定值S1為一第二設定值S2後，照明光源110以第二設定值S2投射光束L至第一物件140。

控制單元140例如為電腦(或應用程式)，其包括處理器、記憶體、馬達控制器以及資料傳輸模組等。處理器用以計算第一影像M，記憶體用以儲存處理器的運算資料及記錄運算結果之值。馬達控制器接收控制訊號，以改變照明光源110的出光 角度、照明方向。影像辨識裝置120取得第一影像M後，可利用影像分析的方法計算出第一影像M內多數個子區域影像的平均亮度值，以決定對應第一物件140的子區域影像，以及對應第二物件150或151的子區域影像，接著，再將處理後的第一影像M輸出至控制單元140。訊號傳輸模組用以傳輸控制訊號，以控制照明光源110投射在第一物件140上的光束L的光強或色溫及/或投射在第二物件150或151上的光束L的光強或色溫。上述的控制單元140若以軟體實現時，控制單元140可為一集成的軟體單元，或是內建於參數調整裝置130與影像辨識裝置120的軟體單元，或是與影像辨識裝置120聯合操作的虛擬驅動器，本發明對此不加以限制。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S11~S17‧‧‧各個步驟

Claims (8)

1. 一種燈光調整方法，使用於一照明光源，該方法包括：設定一第一參數對應一第一物件；設定一第二參數對應一第二物件，該第一物件具有一第一優先權，該第二物件具有一第二優先權，該第一優先權高於該第二優先權；該照明光源以一第一設定值投射光束至該第一物件；擷取一第一影像；於該第一影像內決定一第一子區域影像包含該第一物件的影像，於該第一影像內決定一第二子區域影像包含該第二物件的影像；當該第一子區域影像與第二子區域影像相鄰時，依據該第一物件的影像修改該第一參數為一第一修改參數，使該照明光源依據該第一修改參數修改該第一設定值為一第二設定值，該照明光源以該第二設定值投射光束至該第一物件；以及當該第一子區域影像與第二子區域影像不相鄰時，該照明光源先以該第一參數修改該第一設定值後投射光束再以該第二參數修改該第一設定值後投射光束。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一物件的影像包括一目標顏色屬性，當該目標顏色屬性產生變化時，根據該目標顏色屬性的變化值修改該第一參數。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一物件的影像包括一目標形狀屬性，當該目標形狀屬性發生變化時，根據該 目標形狀屬性的變化值修改該第一參數。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一物件的影像包括一目標位置屬性，當該目標位置屬性發生變化時，根據該目標位置屬性的變化值修改該第一參數。
5. 如申請專利範圍第2至4項其中之一所述之方法，其中當該目標顏色屬性、該目標形狀屬性或該目標位置屬性產生變化時，使該照明光源根據該第一修改參數修改該第一設定值內的一亮度設定參數、一色溫設定參數、一出光角度設定參數或一照明方向設定參數。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一物件為一手術部位，根據該手術部位的類型設定該第一參數。
7. 一種燈光調整系統，包括：一照明光源，以一第一設定值投射光束至一第一物件，該第一物件具有一第一參數；一影像辨識裝置，用以擷取一第一影像並於該第一影像內決定一第一子區域影像包含該第一物件的影像；以及一參數調整裝置，依據該第一物件的影像修改該第一參數為一第一修改參數，且該參數調整裝置依據該第一修改參數修改該第一設定值為一第二設定值後該照明光源以該第二設定值投射光束至該第一物件，其中該影像辨識裝置於該第一影像內決定一第二子區域影像包含一第二物件的影像，該第二物件具有一第二參數，該第一物件具有一第一優先權，該第二物件具有一第二優先權，該第一優先權高於該第二優先權，其中，當該第一子區域 影像與第二子區域影像相鄰時，以該第一參數修改該第一設定值後投射光束，當該第一子區域影像與第二子區域影像不相鄰時，該照明光源先以該第一參數修改該第一設定值後投射光束再以該第二參數修改該第一設定值後投射光束。
8. 如申請專利範圍第7項所述之系統，其中該第一物件的影像包括一目標顏色屬性，當該目標顏色屬性產生變化時，根據該目標顏色屬性的變化值修改該第一參數。