专利名称：具有广角红外热像镜头的红外检测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于红外热像技术领域，具体涉及一种具有广角红外热像镜头的红外检测系统。
背景技术：
红外热像技术被应用到医学领域已有40多年历史，自从1956年英国医生Lawson用红外热像技术诊断乳腺癌以来，医用红外热像技术逐步受到人们的关注。近几年来，随着光电技术、计算机多媒体技术，尤其是半导体技术的发展，使热像仪的分辨能力、清晰度达到了临床需求的水平，因此，医用红外热像仪的应用逐渐受到广泛重视，成为国际上新的研究热点。目前的医用热像仪的半身成像距离为4.5 5. Om，再加上工作人员操作台，使得 热像室至少需要15平方米以上的空间，为开展红外热像操作带来一定的不便。医疗上进行的红外热像检测方式都是让患者站立在热像室内并正对红外热像仪，然后由医生对患者进行热成像检测。在检测过程中，对于一些无法站立的患者将不能独立进行热成像检测，而由他人搀扶协助又会由于他人温度影响而导致热成像不准确；即使可以站立进行热成像检测的患者，可能由于神经疼痛、局部疼痛等而产生局部或全身肌肉痉挛，肌肉痉挛产生的热量也会影响热成像检测的精确度。其中，对于乳腺疾病，尤其是女性患者，更甚的是对于病变尚仅处于功能变化阶段的乳腺疾病，由于结构变化微小，要求红外像仪对乳腺肿块进行高灵敏检测。然而由于女性患者站立进行检测时，乳房将受到局部压迫，导致红外热成像不准确，可能会导致病灶的误诊而延误诊断。另外，目前的红外热成像背景未能得到标准化处理，具体问题表现在a.由于成像背景温度不统一，未能标准化，其图像较为不客观，如体温37°C、背景35°C，或者体温37°C、背景25°C，则无法比较；b.背景温度均一度不够，不能标准化，不能正确比较；c.侧向气流会影响图像正确性；d.没有采用黑体随时校正，因此红外热像仪本身测定温度值仍然存在漂移误差；e.摄像角度不标准，患者转动不方便，也不能正确比较结果。综上所述，目前在医用红外热像应用中广泛存在诸多问题，因此有必要提供一套方便红外成像检测、且成像准确度高的红外检测系统。
发明内容
针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种具有广角红外热像镜头的红外检测系统，患者可直接平躺于诊断床体上进行红外检测，检测方便且结果更准确。为了达到该目的，本发明提供的红外检测系统，包括一具有广角红外热像镜头的广角红外热像仪，及用于患者平躺于其上的诊断床体，所述广角红外热像仪的广角红外热像镜头设于该诊断床体的正对上方，且该广角红外热像仪与诊断床体之间可相对水平滑动。
采用患者平躺式进行红外检测，方便不能站立或者因站立发生神经疼痛、局部疼痛等导致的局部或全身痉挛的患者进行红外检测，同时，避免了因站立、痉挛等导致的肌肉压迫、肌肉收缩等产生的热量影响红外成像结果的准确度。本发明中的广角红外热像仪通过一门框结构的支架设置于诊断床体的上方，其中，该广角红外热像仪设于该门框结构的门梁下方；支架下端的两支点对应诊断床体的两侧呈滑轨连接。所述广角红外热像仪通过一升降臂固设于支架上。通过广角红外热像仪的升降设置，使得对不同体型的患者进行检测，更加科学、人性化。在所述诊断床体上开设有两个符合人体工学设计的乳房体位孔，在该乳房体位孔下方具有一沿两乳房体位孔中心连线方向滑动设置的下部广角红外热像仪，该下部广角红外热像仪的广角红外热像镜头朝上；在该诊断床体底边靠近所述乳房体位孔的位置设有一乳腺冷热刺激发生器。针对女性乳腺患者进行乳腺肿块的红外检测，患者趴在诊断床体上，乳房在乳房体位孔内自然下垂，避免了因肌肉压迫导致影响对细微结构变化的精确度检测。同时通过乳腺冷热刺激发生器对乳房分别进行冷或热刺激，乳腺肿块经过冷或热刺激后成像势必会与正常乳房经过冷或热刺激后的成像不同；同时乳腺肿块经过冷或热刺激后复原时间与正常状况下复原时间不一致，这样可以通过热成像进行采集，通过对比检测，更能方便、准确地查出病灶的所在及状况。所述广角红外热像仪在可沿升降臂上下升降时还可沿诊断床体纵向方向转动设置；在该诊断床体的纵向正对前方或后方设置一竖向的背景框，且该背景框与广角红外热像仪转动呈水平后的广角红外热像镜头垂直相对；在该背景框前设置有人体旋转角度转体盘。通过在诊断床体前方或后方设立站立式红外检测，可分别通过患者站立红外检测、患者平躺红外检测，将检测出来的成像进行对比分析，更能查出病灶的所在，对于疾病的诊断更具有科学性。在所述背景框的周边设置有避风框，在背景框的边缘设置有参考热辐射源黑体。所述背景框为半导体背景控温板，该半导体背景控温板内包括PID控制器、及与该PID控制器电性连接的半导体制冷组件；所述半导体背景控温板内还设有循环风道，该循环风道的出口端安装有一温度传感器，在PID控制器上设有与该温度传感器电性连接的温度传感器接入端；所述PID控制器与半导体制冷组件同时与一控制接口电性连接。所述半导体背景控温板还包括有DC电源、及与该DC电源电性连接的隔离电源，该DC电源与所述半导体制冷组件电性连接，该隔离电源与PID控制器电性连接。对红外成像环境进行了标准化控制，使得图像背景温度均一，图像更客观；采用黑体校准热像仪测定温度，采用避风框以避免热像室内气流干扰，并采用人体旋转角度转体盘，不仅方便操作，且所得图像准确标准，便于进行比较。另外，所述广角红外热像仪包括由广角红外热像镜头依次电性连接的非制冷探测器及外围电路模块、FPGA时序生成及红外数据处理电路、传输接口电路模块、及电源电路模块；该电源电路模块还分别与非制冷探测器及外围电路模块、及FPGA时序生成及红外数据处理电路电性连接。本发明中的非制冷探测器及外围电路模块通过一 A/D转换电路与FPGA时序生成及红外数据处理电路电性连接，该A/D转换电路还与电源电路模块电性连接。本广角红外热像仪采用广角红外热像镜头，半身成像只需I. 5m,同时由于成像距离的缩短，使热传递损失大大减少，使热摄像信号大大增强，与传统热像仪比较，成像质量提高9倍以上，容易推广；此外，该广角红外热像仪所需工作空间小，成像环境较容易控制，易于推广实施，成本低。
为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本发明中红外监测系统的结构示意图；图2是图I中广角红外热像仪的一具体实施例的模块结构示意图；图3是图I中背景框为半导体背景控温板的内部模块示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。一种如图2所示的广角红外热像仪包括依次电性连接的广角红外热像镜头10、非制冷探测器及外围电路模块12、现场可编程门阵列(FPGA :FieId-ProgrammabIe GateArray)时序生成及红外数据处理电路14、传输接口电路模块16、及电源电路模块18 ;该电源电路模块18还分别与非制冷探测器及外围电路模块12、及FPGA时序生成及红外数据处理电路14电性连接，采用广角红外热像镜头10，可以在成像质量不变的情况下，半身成像距离只需I. 5m，方便操作的同时，极大的节省了工作空间，使得成像环境更易控制；所述广角红外热像镜头同时是一种焦距短于标准镜头、视角大于标准镜头、焦距长于鱼眼镜头、视角小于鱼眼镜头的摄像镜广角红外热像镜头。进一步地，本发明中的非制冷探测器及外围电路模块12通过一 A/D转换电路13与FPGA时序生成及红外数据处理电路14电性连接，该A/D转换电路13还与电源电路模块18电性连接。优选的，该非制冷探测器及外围电路模块12内可采用非制冷红外探测器，非制冷探测器及外围电路模块12为该非制冷红外探测器提供工作必须的参数，A/D转换电路13将非制冷红外探测器输出的模拟转换成数字信号，输入后端的FPGA时序生成及红外数据处理电路14进行处理。由于该非制冷红外探测器不需要制冷，因此具有高性价比的优势，而且其体积小、质量轻、功耗小、整机工作寿命长，在一定程度上也降低了保养和维修费用。FPGA时序生成及红外数据处理电路14采用FPGA和硬件描述语言实现非制冷红外探测器信号的读出时序、红外图像数据的非均匀性校正、盲元替换、以及广角红外热像镜头10的非线性失真的补偿校正。本发明可以通过传输接口电路模块16与一 PC机电性连接进行通讯，比如传输接口电路模块16为USB2. O的传输接口电路模块。该USB2. O的传输接口电路模块内包括内嵌CPU的USB2. O接口芯片，可以实现USB2. O设备的初始化、设备枚举、及设备配置，从而实现与PC机的通讯，实时将红外热像传入PC机。此外所述电源电路模块18内包括多种电源电压，可以为整个设备提供5V、3. 3V.及I. 5V的电源，以确保该广角红外热像仪的正常工作。因此，本发明所述的广角红外热像仪采用广角红外热像镜头，半身成像距离只需
I.5m,由于成像距离的缩短，使热传递损失大大减少，使热摄像信号大大增强，与传统热像仪比较，成像质量提高9倍以上，操作方便且容易推广；同时，所需工作空间小，成像环境较容易控制。本发明提供的如图I所示的具有前述广角红外热像镜头的红外检测系统，其包括用于患者平躺于其上的诊断床体1，所述广角红外热像仪7的广角红外热像镜头10设于该诊断床体I的正对上方，且该广角红外热像仪7与诊断床体I之间可相对水平滑动。利用广角红外热像仪7的短距热成像原理，将传统由患者站立进行红外检测改为平躺进行红外检测，极大地方便了不能站立、因站立发生神经疼痛、局部疼痛等导致的局部或全身痉挛的患者进行红外检测，且避免了由于站立、痉挛等导致的肌肉压迫、肌肉收缩等产生的热量影响红外成像结果的准确度。 对于广角红外热像仪7的设置方式，可以将该广角红外热像仪7通过支架比如单臂旋转支架、多臂旋转支架等设置于诊断床体I的上方，通过旋转支架的水平旋转使得广角红外热像仪7对平躺在诊断床体I上的患者进行全身或局部热成像检测；还可以通过将该广角红外热像仪7与诊断床体I分体，以悬挂的方式设于诊断床体I的上方，再通过广角红外热像仪7与诊断床体I之间的相对水平滑动来实现广角红外热像仪7对诊断床体I上平躺的患者进行全身或局部热成像检测，本例中，将所述广角红外热像仪7通过一门框结构的支架2设置于诊断床体I的上方，其中，该广角红外热像仪7设于该门框结构的门梁下方；支架2下端的两支点对应诊断床体I的两侧呈滑轨9连接。支架2通过在滑轨9上滑动，来实现支架2上的广角红外热像仪7对诊断床体I上平躺的患者进行红外检测，而滑轨9的安装位置可以将滑轨9设于诊断床体I的两侧边缘位置，或者通过将支架2下端弯折实现在诊断床体I底部进行滑轨9设置；优选地，滑轨9设于诊断床体I两侧边。所述广角红外热像仪7通过一升降臂6固设于支架2上，对于升降臂6可通过直齿轮带动、涡轮涡杆、锥齿轮带动等方式带动，或者以液压、电启动等来实现广角红外热像仪7的升降。通过广角红外热像仪7的升降可以更加人性化、更加科学地为不同体型的患者进行红外诊断。另外，在所述诊断床体I上开设有两个符合人体工学设计的乳房体位孔8，在该乳房体位孔8下方具有一沿两乳房体位孔8中心连线方向滑动设置的下部广角红外热像仪19，该下部广角红外热像仪19的广角红外热像镜头10朝上；在该诊断床体I底边靠近所述乳房体位孔8的位置设有一乳腺冷热刺激发生器17。专门针对女性乳腺患者，实现对乳房的准确红外成像检测，避免了传统女性乳腺患者站立进行红外检测因乳房受重力局部压迫而导致的成像精确度不高的情形。同时通过乳腺冷热刺激发生器对乳房分别进行冷或热刺激，乳腺肿块经过冷或热刺激后成像势必会与正常乳房经过冷或热刺激后的成像不同；同时乳腺肿块经过冷或热刺激后复原时间与正常状况下复原时间不一致，这样可以通过热成像进行采集，通过对比检测，进一步准确地查出病灶的所在及状况。本发明中的广角红外热像仪7在可沿所述升降臂6上下升降的基础上还可沿诊断床体I纵向方向转动设置，该转动设置主要表现在广角红外热像仪7与升降臂6之间通过万向转台或纵向转台连接，使得该广角红外热像仪7沿升降臂6进行纵向转动；在该诊断床体I的纵向正对前方或后方设置一竖向的背景框3，且该背景框3与广角红外热像仪7转动呈水平后的广角红外热像镜头10垂直相对；在该背景框3前设置有人体旋转角度转体盘
4。即在诊断床体I前方或后方设置一站立式红外检测，其与平躺式红外检测共用一广角红外热像仪7，患者站立在转体盘4上，通过将广角红外热像仪7平移至诊断床体I端部，这里可以通过加长滑轨9的方式将广角红外热像仪7平移至靠近转体盘4上的患者，或者事先设计好诊断床体I前后端至转体盘4的距离。这样整个红外检测系统就可以分别进行平躺式红外成像及站立式红外成像，将两次红外成像进行对比分析，更加科学、准确地查出病灶的所在。转体盘4操作方便，患者只需站于该转体盘4上，通过控制转体盘4即可带动患者转动，姿势角度较为标准，能够进行正确的对比比较。在所述背景框3的周边设置有避风框30，在背景框3的边缘设置有参考热辐射源黑体。所述避风框30可以避免检测室内气流的干扰；参考热辐射源黑体用于作为标准温度参考校正源，其是一种研究实际物体吸收和发射辐射能量的性能时的一种理想化的比较标准。在实际使用中，该参考热辐射源黑体可安装于背景框3的左上角或右上角位置处 。优选的，所述背景框3为半导体背景控温板，该半导体背景控温板内还设有循环风道，该循环风道的出口端安装有一温度传感器(未图示)。如图3所示，该半导体背景控温板内包括比例-积分-微分(PID)控制器21、及与该PID控制器21电性连接的半导体制冷组件22。在PID控制器21上设有与所述温度传感器电性连接的温度传感器接入端(未图示)。进一步的，所述PID控制器21与半导体制冷组件22同时与一控制接口 23电性连接。具体地，所述半导体背景控温板还包括有DC电源24、及与该DC电源24电性连接的隔离电源25，该DC电源24为一低压直流电源，其与所述半导体制冷组件22电性连接，所述隔离电源25与PID控制器21电性连接，此外，所述隔离电源25 —端接有一 220V电压26。本半导体背景控温板重量轻、无污染，且具有便于运输和安装、故障率低等诸多优点，其可以使红外热像背景温度均一，通过该半导体背景控温板，可以将温度标准控制在27V 29°C之间，使得背景温度标准化，能够正确进行比较。工作时，DC电源24为半导体制冷组件22供电制冷，PID控制器21通过温度传感器采集半导体制冷组件22的温度数据进行处理，输出的控制信号经过控制接口 23控制半导体制冷组件22工作，以达到控制红外热成像背景温度恒温的效果。以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式
以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种具有广角红外热像镜头的红外检测系统，包括一具有广角红外热像镜头(10)的广角红外热像仪(7)，其特征在于还包括用于患者平躺于其上的诊断床体(1)，所述广角红外热像仪(7)的广角红外热像镜头(10)设于该诊断床体(I)的正对上方，且该广角红外热像仪(7)与诊断床体(I)之间可相对水平滑动。
2.根据权利要求I所述的具有广角红外热像镜头的红外检测系统，其特征在于所述广角红外热像仪(7)通过一门框结构的支架(2)设置于诊断床体(I)的上方，其中，该广角红外热像仪(7)设于该门框结构的门梁下方；支架(2)下端的两支点对应诊断床体(I)的两侧呈滑轨(9)连接。
3.根据权利要求I或2所述的具有广角红外热像镜头的红外检测系统，其特征在于所述广角红外热像仪(7 )通过一升降臂(6 )固设于支架(2 )上。
4.根据权利要求3所述的具有广角红外热像镜头的红外检测系统，其特征在于在所述诊断床体(I)上开设有两个符合人体工学设计的乳房体位孔(8)，在该乳房体位孔(8)下方具有一沿两乳房体位孔(8)中心连线方向滑动设置的下部广角红外热像仪(19)，该下部广角红外热像仪(19)的广角红外热像镜头(10)朝上；在该诊断床体(I)底边靠近所述乳房体位孔(8)的位置设有一乳腺冷热刺激发生器(17)。
5.根据权利要求3所述的具有广角红外热像镜头的红外检测系统，其特征在于所述广角红外热像仪(7)沿诊断床体(I)纵向方向转动设置；在该诊断床体(I)的纵向正对前方或后方设置一竖向的背景框(3)，且该背景框(3)与广角红外热像仪(7)转动呈水平后的广角红外热像镜头(10)垂直相对；在该背景框(3)前设置有人体旋转角度转体盘(4)。
6.根据权利要求5所述的具有广角红外热像镜头的红外检测系统，其特征在于在所述背景框(3)的周边设置有避风框(30)，在背景框(3)的边缘设置有参考热辐射源黑体。
7.根据权利要求5或6所述的具有广角红外热像镜头的红外检测系统，其特征在于所述背景框(3)为半导体背景控温板，该半导体背景控温板内包括PID控制器(21)、及与该PID控制器(21)电性连接的半导体制冷组件(22);所述半导体背景控温板内还设有循环风道，该循环风道的出口端安装有一温度传感器，在PID控制器(21)上设有与该温度传感器电性连接的温度传感器接入端；所述PID控制器(21)与半导体制冷组件(22)同时与一控制接口(23)电性连接。
8.根据权利要求7所述的具有广角红外热像镜头的红外检测系统，其特征在于所述半导体背景控温板还包括有DC电源(24)、及与该DC电源(24)电性连接的隔离电源(25)，该DC电源(25)与所述半导体制冷组件(22)电性连接，该隔离电源(25)与PID控制器(21)电性连接。
9.根据权利要求I所述的具有广角红外热像镜头的红外检测系统，其特征在于所述广角红外热像仪包括由广角红外热像镜头(10)依次电性连接的非制冷探测器及外围电路模块(12)、FPGA时序生成及红外数据处理电路(14)、传输接口电路模块(16)、及电源电路模块(18);该电源电路模块(18)还分别与非制冷探测器及外围电路模块(12)、及FPGA时序生成及红外数据处理电路(14)电性连接。
10.根据权利要求9所述的具有广角红外热像镜头的红外检测系统，其特征在于所述非制冷探测器及外围电路模块(12)通过一 A/D转换电路(13)与FPGA时序生成及红外数据处理电路(14)电性连接，该A/D转换电路(13)还与电源电路模块(18)电性连接。
全文摘要
本发明属于红外热像技术领域，具体公开了一种具有广角红外热像镜头的红外检测系统，其包括一具有广角红外热像镜头的广角红外热像仪，及一用于患者平躺于其上的诊断床体，所述广角红外热像仪的广角红外热像镜头设于该诊断床体的正对上方，且该广角红外热像仪与诊断床体之间可相对水平滑动。通过本热像仪进行短距红外成像；并采用平躺式红外检测，方便不同类型的患者进行红外检测，且提高红外成像的准确度。同时，因为采用广角红外热像镜头，半身成像只需1.5m，同时由于成像距离的缩短，使热传递损失大大减少，使热摄像信号大大增强，与传统热像仪比较，成像质量提高9倍以上，容易推广；且所需工作空间小，成像环境较容易控制，易于推广实施，成本低。
文档编号A61B5/00GK102908124SQ20121038761
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月13日 优先权日2012年10月13日
发明者吴士明, 张传富, 杨名娟, 徐晓莉, 吴寒寅 申请人:吴士明