便携式多光谱摄像和投影装置的制作方法

本实用新型涉及多重光谱成像技术领域，尤其涉及一种具备可见光和红外光摄像及投影的一体化功能的便携式多光谱摄像和投影装置。

背景技术：

在医疗领域和更广泛的工业领域中，同时获得物体和周边的不可见光谱和可见光谱图像非常重要，根据多重光谱的图像信息，可以将其做相互比较，进行图像处理的运算，抽出有价值的信息，做到更加精准对位的实物投影和显示屏上的模拟显示，以及图像的增强现实和虚拟现实的应用。

以医疗领域为例，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难以精确地找到和定位皮下的内部结构和组织。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，在可见光的环境下从皮下组织反射回来的可见光图像信号极其微弱，并夹杂着散射光噪声和各种幻影。虽然在穿刺之前，医生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非常不理想。根据隐约可见的血管图像和医学知识，对血管所做的穿刺容易发生错位，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的位置，以便在操作时能避开血管或者对血管做特别处理。

目前尝试解决此一难题的方法，通过两个数字摄像系统，一个专用于红外摄像，一个专用于可见光图像的摄像，然后对两个图像作对比强化。这种方法需要两个光电转换器件或者半导体晶片，而且需要两个透镜光学系统和伺服聚焦的机械驱动系统，这样不仅带来体积的庞大，也增加系统的成本，且增加了操作和维护的复杂性。

技术实现要素：

现有技术中的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种便携式的多光谱摄像和投影装置，来克服现有技术中的困难，本实用新型提供的便携式的多光谱摄像和投影装置能够同时摄取红外光的图像信息和可见光的图像信息，并以红外光或者可见光的形式将处理后的图像信息实时投影到人体或物体表面以供观察和操作。

根据本实用新型的一个方面，提供一种便携式多光谱摄像和投影装置，包括：

一摄像器件，所述摄像器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的传感器；

一光源组件，所述光源组件用于发出第一类波长范围的光辐射和第二类波长范围的光辐射；

一液晶光阀，位于所述光源组件的出光侧，第一类波长范围的光辐射和/或第二类波长范围的光辐射穿过所述液晶光阀照射被摄像物体表面以供所述摄像器件成像，以及，所述液晶光阀对射入的第一类波长范围的光辐射和/或第二类波长范围的光辐射作二维空间的强度调制以用于投影。

优选地，所述便携式多光谱摄像和投影装置还包括一处理器，所述液晶光阀通过所述处理器与所述摄像器件连接，所述处理器接收并识别增强所述摄像器件摄取的图像信息，并将识别增强后的图像信息发送至所述液晶光阀，所述液晶光阀根据所述识别增强后的图像信息调制穿过的第一类波长范围的光辐射和/或第二类波长范围的光辐射。

优选地，所述便携式多光谱摄像和投影装置还包括一时序控制器，所述时序控制器控制所述光源组件同时或分时发出第一类波长范围的光辐射和第二类波长范围的光辐射。

优选地，所述便携式多光谱摄像和投影装置还包括第一透镜系统，位于所述液晶光阀的出光侧，所述第一透镜系统聚焦穿过所述液晶光阀的第一类波长范围的光辐射和第二类波长范围的光辐射并射出。

优选地，所述光源组件、所述液晶光阀和所述第一透镜系统位于同一光轴。

优选地，第一类波长范围的光辐射为可见光，其波长范围为400nm至760nm，第二类波长范围的光辐射为红外光，其波长范围为760nm至1000nm。

为方便说明以下就以第一类波长范围的光辐射为可见光，第二类波长范围的光辐射为红外光来说明实用新型内容，但本实用新型的概念并不限于可见光和红外光的应用，可以扩展到其他波段的电磁辐射，比如微波辐射，紫外线，X射线等。

优选地，所述液晶光阀包括调制可见光和红外光的液晶层和由薄膜晶体管阵列驱动的像素阵列。

优选地，所述像素阵列中每个子像素上覆盖有彩膜，所述彩膜透射红外光和部分波长范围的可见光。

优选地，所述摄像器件包括对于可见光敏感的第一成像面和对于红外光敏感的第二成像面。

优选地，所述便携式多光谱摄像和投影装置还包括第二透镜系统，位于所述摄像器件的入光侧，所述第二透镜系统将其入光侧的可见光聚焦至所述第一成像面、将其入光侧的红外光聚焦至所述第二成像面。

优选地，所述摄像器件为集成有硅光电二极管或三极管的CCD或CMOS类型的图像传感器，或者，所述摄像器件为集成有半导体光电变换薄膜的CCD或CMOS或由薄膜晶体管阵列驱动的图像传感器。

优选地，所述半导体光电变换薄膜的材料为氢化非晶硅或氧化物半导体。

优选地，所述光源组件包括用于发出可见光的点光源辐射的第一光源和用于发出红外光的点光源辐射的第二光源，还包括一导光板，所述导光板表面的网点结构将入射的可见光和红外光的点光源辐射转换成均匀的面辐射光源并垂直于导光板平面射出。

优选地，所述便携式多光谱摄像和投影装置还包括一光学薄膜，位于所述导光板和所述液晶光阀之间，从所述导光板射出的均匀的面辐射光源经所述光学薄膜形成指向性的平面光源射出。

有鉴于此，本实用新型的便携式多光谱摄像和投影装置能够同时或分时摄取红外光的图像信息和可见光的图像信息，并以可见光的方式将处理后的图像信息实时投影到需要观察的人体或物体表面，或者以红外光的形式投影至皮肤表面以便对血管的红外图像做增强处理。从而，能够将人体内部的结构或者组织的有关信息以两维、三维甚至动态图像的方式直接投影显示到皮肤表面，大大提高了皮下血管的可视性，使得人眼可以直接和实时观测并进行精准的医疗操作。

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为本实用新型实施例的一种便携式多光谱摄像和投影装置的结构示意图；

图2～图4为图1中光源器件的光源和导光板的不同排布方式示意图；

图5为图1中液晶光阀的结构示意图；

图6为红、绿、蓝三色彩膜对不同波长的光线的透射光谱曲线图；

图7为图1所示的装置在一个帧周期内的一种可能的驱动时序示意图；

图8为图1所示的装置在一个帧周期内的另一种可能的驱动时序示意图；以及

图9为图8的成像原理示意图。

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，提供许多具体实施细节从而给出对本实用新型的基本概念的充分理解。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基本概念和技术方案。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。

为了便于解说本实用新型的装置及其原理，在此将以人的手掌的血管和骨骼结构的二维或三维图像的投射为实例阐述。但是应当理解，本实用新型的应用当然不会仅仅限于医学上对人的手掌的观察和操作。

图1为本实用新型的一种便携式多光谱摄像和投影装置的结构示意图，如图1所示，该装置主要包括光源组件10、光学薄膜20、液晶光阀30、第一透镜系统40、第二透镜系统50、摄像器件60、处理器70和时序控制器80。下面结合附图对该装置的组成部件展开详细的说明。

图2至图4为图1中光源组件10的光源和导光板的不同排布方式示意图，参照图2至图4所示，在本实施例中，光源组件10包括发出可见光的第一光源11和发出红外光的第二光源12，还包括一导光板13，第一光源11和第二光源12发出的点光源辐射照射至导光板13，该导光板13表面上的网点结构可以同时对可见光和红外光的点光源辐射发生作用，使得入射到导光板13中的点光源辐射转换成均匀的面辐射光源并垂直于导光板13的平面射出。第一光源11和第二光源12可分别包括多个(不以图中所示的数量为限)，这两类光源以交错的方式排列在导光板13的同一侧边，形成图2所示的排布方式；或者，多个第一光源11和多个第二光源12分别设置在导光板13的相邻侧边，形成图3所示的排布方式；或者，多个第一光源11和多个第二光源12分别设置在导光板13的相对侧边，形成图4所示的排布方式。不管以何种方式排列，均保证第一光源11发出的可见光的点光源辐射和第二光源12发出的红外光的点光源辐射在导光板13内经过两个内表面和网点上的多次反射转换成均匀的面辐射光源射出。当然，对于第一光源11和第二光源12不同的排放位置和间距，导光板13上的网点的大小和分布(图中未详细示出)也跟随相应变化，从而使得第一光源11和第二光源12发出的点光源辐射经导光板13折转后均形成均匀的面辐射光源并垂直于导光板13的平面射出。

在本实施例中，用于发出可见光的第一光源11例如为可见光LED，这些可见光LED由可见光控制线WL控制其发光或不发光，其发出波长范围从400nm到760nm的白色光或者彩色光；用于发出红外光的第二光源12例如为红外光LED，这些红外光LED由红外光控制线IR控制其发光或不发光，其发出波长范围从760nm到1000nm的红外光。

在优选的实施方式中，本实用新型的装置还包括一光学薄膜20，位于导光板13的出光测，从导光板13射出的均匀的面辐射光源经光学薄膜20后形成更加均匀的指向性的平面光源射出。光学薄膜20也可以看成是光源组件10的组成部分，也即光源组件10可由第一光源11和第二光源12、导光板13以及光学薄膜20共同组成，用于发出均匀的平面光源。

在光学薄膜20的出光测，即液晶光阀30。图5为本实施例中不含彩色滤光片的液晶光阀30的一种可能的结构示意图，结合图5所示，液晶光阀30主要由下偏光片301、下透明玻璃基板302、由薄膜晶体管阵列驱动的像素阵列303、下透明电极304、液晶层305、上透明电极306、上透明玻璃基板307和上偏光片308组成，但不以此为限。其中，液晶层305的厚度约为3μm到5μm，通过改变液晶层305的电压，就可以调制穿过液晶光阀30的光线强度，不论是可见光还是红外光，其光线强度均可以由液晶光阀30调制，从完全开启到完全关闭。本实用新型的液晶光阀30不仅可以根据实际的观察对象和成像要求，调制从光源组件10射出的光线的强度，从而使得照射到观察表面的红外光和可见光的光线强度得到控制，便于摄像器件60采集从观察表面反射的光线，保证成像的清晰和标准；还可以根据摄像器件60摄取的图像信息，对穿过的可见光和红外光进行二维空间的强度调制，以用于投影，将图像信息投影到观察表面。

进一步的，如果要显示或者投影彩色图像的场合，可通过像素阵列的每个子像素上覆盖彩膜实现，具体地说，在图5的断面图上，在上透明电极306和上透明玻璃基板307之间增加一层彩色滤光片。图6为红、绿、蓝三色彩膜对不同波长的光线的透射光谱曲线图，其中横坐标X为波长(Wavelength)，单位nm；纵坐标T为透射率(Transmission)，单位为％。如图6所示，根据彩膜的透射光谱曲线，通过采用一定材料组合成分和工艺制成的无论是红色(R)，绿色(G)还是蓝色(B)彩膜，都可以基本透过波长大于760nm的红外辐射。换句话说，能够选择性地通过可见光的红色，绿色和蓝色波段光线的彩膜对于红外光来说接近透明。因此，通过改变液晶光阀30的像素阵列的化学成分和制造工艺，比如温度和烘烤时间，可以使得红色，绿色和蓝色彩膜能高效率地透过红外光线，也即覆盖有彩膜的所有子像素都可以用来调制红外光线的出射强度，其某个方向解像度可以达到可见光图像解像度的三倍，这样就大大提高了红外光线的利用效率和减少了背光的功耗。

在液晶光阀30的出光测，本实用新型的装置还包括一第一透镜系统40，该第一透镜系统40聚焦穿过液晶光阀30的可见光和红外光并形成入射光线14均匀地照射至目标区域，例如皮肤表面。需注意，虽然图中只绘出了一个透镜40，但这不代表本实用新型只限于使用单个透镜，而可以是包括有着复数个透镜的光学系统。并且，光源组件10(具体指导光板13)、光学薄膜20、液晶光阀30和第一透镜系统40位于同一光轴，这样从第一光源11和第二光源12发出的光线经导光板13多次折转后形成均匀的面辐射光源射入光学薄膜20，变成更加均匀的平面光源射出进入液晶光阀30，在用于对被摄像物体照明的时候，液晶光阀30一般处于全开启状态，使得光线全部透射过去，以利于摄像器件60采集更多的光线。

继续参照图1，本实用新型的装置还包括第二透镜系统50，位于摄像器件60的入光侧，第二透镜系统50用于聚焦从目标区域反射的光线15到摄像器件60。摄像器件60用于采集光线的传感器(图中未示出)经过特殊设计，可以同时对可见光和红外光敏感。换句话说，摄像器件60能够同时或者分时地对入射的可见光和红外光成像。例如，摄像器件60可包括第一成像面用于响应可见光并采集可见光的图像信息，第二成像面用于响应红外光并采集红外光的图像信息，第一成像面可设置于第二成像面的入光侧，在第一成像面和第二成像面之间设置一滤光片，用于透射红外光并阻挡可见光，但本实用新型不以此为限。第二透镜系统50经过特殊光学设计，可以区分不同光线的波长，分别聚焦从目标区域反射的可见光至摄像器件60的第一成像面以供采集可见光的图像信息，聚焦从目标区域反射的红外光至摄像器件60的第二成像面以供采集红外光的图像信息。第二透镜系统50同样可以是包括复数个透镜的光学系统。

具体的，在本实施例中，摄像器件60可以是集成有硅光电二极管或三极管的CCD或者CMOS类型的图像传感器，也可以是集成有半导体光电变换薄膜的CCD或CMOS或由薄膜晶体管阵列驱动的图像传感器。半导体光电变换薄膜可以是氢化非晶硅a-SiH，也可以是氧化物半导体材料，比如IGZO，或者Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体，比如CdSe，或者其他可以将入射光能量转换成电信号的光电变换薄膜。驱动这些半导体光电变换薄膜的开关器件可以是某种半导体薄膜材料的薄膜晶体管，比如a-SiH TFT，或者低温多晶硅LTPS的TFT，甚至可以是结晶硅的开关器件。

进一步的，本实用新型的装置还包括一处理器70，用以接收并处理摄像器件60摄取的图像信息。具体的，当摄像器件60同时摄取红外光的图像信息和可见光的图像信息时，利用血管中血红蛋白对波长从760nm到1000nm的红外光的吸收率与周围其他人体组织不同的原理，摄取到的目标区域的红外光的图像信息在血管位置处会有明显的吸收谷，而摄取到的可见光的图像信息不存在吸收谷，处理器70对两个图像信息作对比处理，生成投影图像传送给液晶光阀30。该投影图像可以由红外光的图像信息叠加在可见光的图像信息上形成，从而合成一在可见光图像信息上存在吸收谷的投影图像，明确血管的位置。当摄像器件60分时摄取红外光的图像信息和可见光的图像信息时，例如先摄取红外光的图像信息时，处理器70对摄取到的红外光的图像信息进行强化处理，放大吸收谷使得吸收谷更加明晰可辨，然后再将处理后的红外光的图像信息发送给液晶光阀30执行下一步的操作，如投影或显示等，这些具体的处理操作将在下文的方法实例中详细阐述。在本实施例中，处理器70可以是带有图像处理算法和软件的图像处理芯片，但不以此为限。

在优选的实施方式中，还包括一时序控制器80，与处理器70连接，时序控制器80接收处理器70的指令，向光源组件10、液晶光阀30和摄像器件60发送时序控制指令，从而控制光源组件10、液晶光阀30和摄像器件60在对应的时间段执行相应的操作。具体的，时序控制器80可以通过可见光控制线WL控制第一光源11发光，通过红外光控制线IR控制第二光源12发光，第一光源11和第二光源12在时序控制器80的控制下可同时或分时发光，相应的，摄像器件60在时序控制器80的控制下同时或分时摄取可见光的图像信息和红外光的图像信息，液晶光阀30也在时序控制器80的控制下同时或分时地投影可见光的图像信息和红外光的图像信息，这将在下文的方法实例中详细阐述。

基于上述的技术方案，本实用新型的便携式多光谱摄像和投影装置的工作原理为：处理器70向时序控制器80发送指令，通过可见光控制线WL控制第一光源11发出可见光，同时或分时地，通过红外光控制线IR控制第二光源12发出红外光，可见光和红外光由导光板13折转并经过光学薄膜20，形成均匀的指向性的平面光源射入液晶光阀30。液晶光阀30可根据成像需要调制可见光和红外光的强度并射出，由第一透镜系统40收集并形成入射光线13照射至皮肤表面。从皮肤表面反射回来的反射光线14由第二透镜系统50收集聚焦至摄像器件60，摄像器件60分别采集可见光的图像信息和红外光的图像信息并发送至处理器70，处理器70根据实际需求对两类图像信息做实时的对比、强化、放大等处理，形成处理后的投影图像发送至液晶光阀30。当需要投影显示时，由第一光源11发出可见光照射至液晶光阀30，液晶光阀30根据投影图像对射入的可见光进行二维空间分布的强度调制，被液晶光阀30调制后的可见光被第一透镜系统40收集起来并照射到皮肤表面，从而将投影图像以可见光的形式投影显示出来，即可将皮下血管以可见光的形式投影显示在皮肤表面，以方便识别皮下血管的位置并实时操作。或者，当需要对皮肤表面的血管图像做增强处理时，在以可见光的形式投影之前增加一步或多步红外光的照射，使得皮肤表面的血管可以充分吸收红外光形成精确的显示血管位置和形状的图像信息，然后再将经过多次成像的图像信息以可见光的形式投影至皮肤表面。

本实用新型的便携式多光谱摄像和投影装置通过光源组件发出可见光和红外光，摄像器件同时或者分时对可见光和红外光成像，液晶光阀以可见光的方式将摄取到的图像信息实时投影到需要观察的皮肤表面，能够将人体内部的结构或组织的有关信息，以两维，三维甚至动态图像的方式直接投影显示到人体表面，大大提高了皮下血管的可视性，使得人眼可以直接和实时观测，有助于对人体的内部结构和组织进行诊断和治疗。

图7所示为本实用新型的多光谱摄像和投影装置在一个帧周期内的一种可能的驱动时序示意图，结合图7和图1所示，在本实施例中，每个帧周期内的驱动可以分为两个时间段，用于摄像的时间段T1和用于投影的时间段T2。需要注意的是，图1所示的所有结构部件均参与本实施例的摄像和投影操作，但下文为突出主要部件执行的操作且避免和上文中的装置实例重复，将省去对导光板13、光学薄膜20等结构部件的阐述。

在时间段T1内，时序控制器80控制第一光源11和第二光源12全部开启，液晶光阀30处于完全打开的状态31，让来自第一光源11的可见光和第二光源12的红外光通过并照射需要观测的皮肤表面。摄像器件60的第一成像面61和第二成像面62同时启动开始采集可见光的图像信息和红外光的图像信息，获得的图像信息被送到处理器70进行处理，得到经过比对合成的投影图像。该投影图像例如是由红外光的图像信息叠加在可见光的图像信息上，并经过对比处理形成。

在时间段T2，时序控制器80控制仅第一光源11开启，发出可见光照射至液晶光阀30，且经过对比合成的投影图像被送到液晶光阀30，液晶光阀30根据投影图像对射入的可见光做两维的空间强度调制(比如使得血管处的光线强度较强，而周边光线强度较弱甚至为零)，这个过程就是32。被液晶光阀30调制后的光线(可见光)被第一透镜系统40聚焦到皮肤表面，从而在皮肤表面形成的投影就是以可见光形式显示的经过对比合成的投影图像。该投影图像包括红外光的图像信息，比如皮下血管的位置和形状，和可见光的图像信息，比如皮肤表面的其它纹路。

本实施例可一次性地对皮肤表面的同一个部位做可见光和红外光的成像，然后使用处理后的合成的图像对同一部位做可见光的投影，从而可以在皮肤表面实时观察到血管位置。

在进行人体血管的红外照射和摄影过程中，能够穿透人体皮肤一定深度的红外光不仅在人体皮下组织比如血管中被部分吸收，也可能被皮下的骨骼和各种软组织比如肌肉和脂肪散射，散射过程产生大量的向各个方向漫射的杂散光线。这些杂散光线对需要成像的组织结构比如血管的图像的对比度有一定的衰减作用。为了降低这些散射的红外光线，本实用新型还提供另一种可能的时序驱动方式。

图8所示为本实用新型的实施例中另一种多光谱摄像和投影方法在一个帧周期内的驱动时序示意图，图9为图8的成像原理示意图，该方法同样可利用图1所示的装置实现。结合图8和图9，以及图1所示，在本实施例中，每个帧周期内的驱动分为三个时间段，用于第一次摄像的时间段T1、用于第二次摄像的时间段T2和用于投影的时间段T3。需要注意的是，下文同样将省去对导光板13、光学薄膜20等结构部件的阐述，但不应视为对本实用新型的限制。

在时间段T1，时序控制器80控制仅第二光源12开启，液晶光阀30全部打开，呈现状态31，让第二光源12发出的红外光均匀地全部通过照射至皮肤表面。此时，摄像器件60的第二成像面62工作，采集皮肤表面反射回来的红外光形成包含第一图形区域第一图像信息，因血管中血红蛋白对波长从760nm到1000nm的红外光的吸收率与周围其他人体组织不同，第二成像面62摄取到的皮肤表面的第一图像信息在血管位置处会形成吸收谷，这个吸收谷就是第一图像信息中所包含的第一图形区域。然后处理器70执行处理过程71，根据血管的线状特征通过图像识别在第一图像信息中找到有血管的坐标范围，也即找到代表吸收谷位置的第一图形区域的坐标范围，然后将该坐标范围在垂直于血管走向方向上做一定程度上的扩大，形成一幅包含扩张或者加粗的用于替代血管位置的第一处理图形区域的第一投影图像，该第一投影图像呈高对比度，在第一处理图形区域呈高亮状态，而除第一处理图形区域以外的区域亮度接近于零。

进一步的，在第一投影图像中，观察者感兴趣的第一处理图形区域要和第一图像信息中的吸收谷图形的坐标范围相互重合并超出该坐标范围一定的边缘冗余，以便保证在有一定的对位误差和边缘散射衰减时第二次红外辐射依然能够完全覆盖照射到对应血管的吸收谷图形的全部面积，这个超出的边缘冗余，优选地至少0.1㎜。也就是说，第一投影图像中的第一处理图形区域的边缘比第一图像信息中的第一图形区域的边缘扩展至少0.1㎜，以抵抗第二次红外辐射可能发生的对位误差和边缘散射衰减。

在时间段T2，仍然仅开启第二光源12，并用时间段T1得到的拟似的红外血管图形(即第一投影图像中的第一处理图形区域)去控制液晶光阀30，使得液晶光阀30根据该第一投影图像中的第一处理图形区域对第二次射入的红外光进行二维空间的强度调制，将第一投影图像以红外光的形式再一次投影到皮肤表面，即过程32。在第二次的有一定图案(第一处理图形区域)的红外光照射下，第二成像面62获得了皮肤表面的第二图像信息。由于红外光第二次照射至皮肤表面时，在远离血管的位置(即除第一处理图形区域以外的区域)红外光的辐射强度已被液晶光阀30调制到最小(为零或接近于零)，使得第二次照射到皮肤表面时来自血管周边的红外散射被降低到最小程度，而在根据红外光第一次照射获得的第一图像信息中的拟似的血管位置(即吸收谷图形，也即第一图形区域)在第二次照射时仍有强烈的红外照明(因第一处理图形区域覆盖第一图形区域，并在边缘适当扩展)，从而血管的吸收谷变得更加明晰；经过第二次的图像处理过程72，血管的位置和形状被抽出形成第二投影图像，并输入到液晶光阀30。

在时间段T3，仅第一光源11开启，液晶光阀30根据第二投影图像调制射入的可见光，将一幅有着较高对比度的血管图形(即第二投影图像)以可见光形式投影在人体皮肤表面上，即过程43。从而，通过两次的红外光照明，获得的血管的位置和形状更加精确。

参照图9所示，图案1131代表了时间段T1红外光在通过均匀全面打开的液晶光阀30后的强度分布，即红外光均匀地照射到整个皮肤表面。图案1161代表经过皮肤和血管的吸收并反射回来的红外辐射的空间分布，可视为第一成像面61在时间段T1所采集到的红外光的第一图像信息，可以看出第一图像信息中在有血管之处存在可以辨识的吸收谷(需注意，实际摄取所得的图像信息存在多个吸收谷，图中为突出强调吸收谷的位置仅绘制出一个吸收谷，其不应视为对本实用新型的限制)。图案1132代表时间段T2红外光第二次照射至皮肤表面的强度分布，可视为处理器70在第一次处理过程71得到的第一投影图像，即通过液晶光阀30第一次调制后照射至皮肤表面的红外光的空间分布，在有疑似血管的一定范围内(即图案1161所示的吸收谷位置，并适当地扩展出一定的边缘冗余)有强烈的红外照明，而其他部位的红外辐射被液晶光阀30所阻挡。图案1162代表第二次从皮肤表面反射回来的红外辐射的强度分布，可视为第二成像面62在时间段T2所采集到的红外光的第二图像信息，由于大大降低了来自周边人体组织的红外散射的干扰，血管的位置有着更加明晰的吸收谷。将图案1132和图案1162相减，并乘以一定的放大系数，就可以得到如图案1133那样清晰的有着较高对比度的血管的吸收峰的图片，该有着较高对比度的血管的吸收峰的图片1133即可视为处理器70在第二次处理过程72处理得到的第二投影图像。最后再通过可见光照射，将该第二投影图像以可见光的形式投影至人体表面，即可清晰地观察到血管所在位置。

第二次红外照明中，红外辐射的峰值高度可以和第一次获得的红外图像成比例地变化，从而强者更强，弱者更弱；或者考虑到增强细小血管的图像对比度，使用同等强度的红外辐射。换言之，为了得到更加清晰的细小血管的图像信息，第二次的红外辐射中，在细小血管的位置依然保持和较粗血管位置一样的强度。

当然，本实施例的第一摄像阶段T1和第二摄像阶段T2也可与图7所示实施例一样，通过同时进行红外光和可见光照射采集血管和周边组织的图像信息，然后再对红外光的图像信息和可见光的图像信息进行对比合成处理，其原理在上文中已经阐述。

在本实施例中，通过两次摄取人体皮肤表面的红外图像，可以消除红外摄像过程中因光线散射引起的衰减，从而使得获取的红外图像中血管的位置更加清晰可辨，然后再以可见光形式将两次叠加提取的血管位置和形状投影到皮肤表面，从而大大提高皮下血管的可视性，使得投影显示的血管的位置和形状更加精确。

综上，本实用新型的便携式多光谱摄像和投影装置及方法通过同时或分时摄取红外光的图像信息和可见光的图像信息，并以可见光的方式将摄取并处理后的图像信息实时投影到需要观察的人体或物体表面以便操作，或者以红外光的形式投影至皮肤表面以便对血管的红外图像做增强处理。从而，能够将人体内部的结构或者组织的有关信息，以两维，三维甚至动态图像的方式直接投影显示到人体表面，大大提高了皮下血管的可视性，使得人眼可以直接和实时观测和操作，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基本概念和具体的若干实施例进行了描述。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上述实施例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，多层印刷和多层喷漆的质量检测，通过皮下血管地图判定人和动物的身份，虚拟空间和增强现实的游戏以及商业行为等。