用于精准照射的紫外线光疗仪的制作方法_2

文档序号:8328382阅读:来源:国知局
括图像传感器和与图像传感器相连的图像处理识别单元。图像传感器为电荷耦合装置(CCD),用于获取病灶区域的图像,并将该图像的图像信号输出到图像处理识别单元。图像处理识别单元对图像信号进行包括滤波和增强的预处理,确定图像中对应于病灶区域的边缘的点,将这些点的位置坐标作为病灶区域的边缘的位置信息输出到控制模块。
[0042]较佳地,图像获取及分析模块还包括二维坐标尺。图像传感器获取病灶区域的图像时,其被放置在病灶区域旁,形成二维坐标系,病灶区域中的任何一个点的二维坐标皆可以由此读出。图像传感器获取的图像中既包含病灶区域的像,还包含该二维坐标尺的像。
[0043]具体地,本实施例中图像获取及分析模块的工作如下地包括(参见图1):
[0044]1、图像采集。在患者的皮肤的病灶区域旁贴上标准尺寸的二维坐标尺,然后用图像传感器对疾病区域和二维坐标尺进行拍摄成像。所获得信号进行独立的采样和数字化(可用数字形式表达景物中全部彩色内容),其可以是对景物每次扫描一行,或通过平行扫描获得图像。可以在初始设置中选择正确的分辨力或采样密度。
[0045]要求图像至少达到2048像素X2048像素;,取得成像后将图像发送给图像处理识别单元,本实施例中图像处理识别单元是编制在计算机中的软件。
[0046]2、预处理。由于一幅图像实质上是二维空间中的信号,所以适用于信号处理的法则同样适用于图像预处理,主要包括滤波和增强。
[0047](I)灰度化:如果采集的图像是彩色图像,首先要转换成灰度图像,即灰度化。通常以256级(按I字节编码)覆盖整个灰度,一般一幅灰度分辨力为8位,空间分辨力为512像素X 512像素的图像需0.25兆字节的存贮容量。
[0048](2)滤波:后续的边缘检测主要基于导数计算,为减小噪声影响,首先对图像信号进行滤波。
[0049](3)增强:用于将图像中灰度值有显著变化的点突出显示,一般通过计算灰度值的梯度幅值完成。
[0050]可以在初始设置中选择正确的预处理参数,包括滤波参数和增强参数。
[0051]3、图像分割,用于图像边缘识别。图像边缘是图像最基本的特征之一,往往携带着一幅图像的大部分信息。而边缘存在于图像的不规则结构和不平稳现象中,也即存在于信号的突变点处,这些点给出了图像轮廓的位置,这些轮廓常常是我们在图像边缘检测时所需要的非常重要的一些特征条件,这就需要我们对一幅图像检测并提取出它的边缘,要求计算机对所获取的图像进行分解,把图像构成分解成它的几个组成特性,以便对每一目标进行测量。图像中物的边缘是以图像局部的不连续性的形式出现的,例如,灰度值的突变、颜色的突变、纹理结构的突变等。从本质上说,边缘常常意味着一个区域的终结和另一个区域的开始。目标可以对应单个区域,也可以对应多个区域。本实施例中,图像分割的基本策略是基于灰度值的两个基本特性:
[0052]I)不连续性一一不连续性是基于特性(如灰度)的不连续变化分割图像,如边缘检测。
[0053]2)相似性一一根据制定的准则将图像分割为相似的区域,如阈值处理、区域生长等。
[0054]4、图像边缘检测。图像分割是一个十分困难的过程,但其图像边缘检测的结果的质量依赖于图像分割的质量。
[0055]要做好边缘检测初步准备条件如下:
[0056]A、清楚待检测的图像特性变化的形式,从而使用适应这种变化的检测方法。
[0057]B、要知道特性变化总是发生在一定的空间范围内,不能期望用一种检测算子就能最佳检测出发生在图像上的所有特性变化。当需要提取多空间范围内的变化特性时,要考虑多算子的综合应用。
[0058]C、要考虑噪声的影响,其中一个办法就是滤除噪声,这有一定的局限性;再就是考虑信号加噪声的条件检测,利用统计信号分析,或通过对图像区域的建模,而进一步使检测参数化。
[0059]D、可以考虑各种方法的组合,如先找出边缘,然后在其局部利用函数近似,通过内插等获得高精度定位。
[0060]E、在正确检测边缘的基础上,要考虑精确定位的问题。经典的边缘检测方法得到的往往是断续的、不完整的结构信息,噪声也较为敏感,为了有效抑制噪声,一般都首先对原图像进行平滑,再进行边缘检测就能成功地检测到真正的边缘。
[0061]在有些图像中梯度幅值较大的并不是边缘点,最简单的边缘检测是梯度幅值阈值判定。即通过计算图像中各个点的灰度值的梯度幅值,并将该梯度幅值与预先设定的阈值进行比较,认为梯度幅值大于阈值的点为边缘的点。
[0062]5、图像识别。通过图像边缘检测的结果,精确确定边缘的位置。
[0063]最后结果输出,即将病灶区域的边缘的位置信息输出到控制模块。
[0064]如图2所示,本实施例中,控制模块包括单片机、多个第一驱动器和多个第二驱动器。多个第一驱动器构成第一驱动器组,其中各个第一驱动器分别地与LED阵列的各行一一对应地相连,多个第二行驱动器构成第二驱动器组,其中各个第二驱动器分别地与LED阵列的各列一一对应地相连。由此,单片机通过多个第一驱动器和多个第二驱动器可以有选择地驱动LED阵列中的一个或多个LED。
[0065]本实施例中,控制模块采用动态控制方法控制LED阵列中的LED的开关(即发光与否)。动态控制就是进行行、列扫描,简单地说就是逐行轮流点亮,这样扫描驱动电路就可以实现多行(比如16行)的同名列共用一套驱动器。把所有同I行的发光管的阳极连在一起,把所有同I列的发光管的阴极连在一起(共阳极的接法),先送出对应第一行发光管亮灭的数据并锁存,然后选通第I行使其燃亮一定时间,然后熄灭;再送出第二行的数据并锁存,然后选通第2行使其燃亮相同的时间,然后熄灭;以此类推,第16行之后,又重新燃亮第I行,反复轮回。当这样轮回的速度足够快(频率在100次/秒以上)。
[0066]采用扫描方式进行点亮时,每一行有一个行驱动器(第一驱动器),各行的同名列共用一个驱动器。点亮数据通常存储在单片机的存储器中,按8位一个字节的形式顺序排放。点亮时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器(第二驱动器)上去,这就存在一个点亮数据传输的问题。从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并列方式或串行方式。显然,采用并行方式时,从控制电路到列驱动器的线路数量大,相应的硬件数目多。当列数很多时,并列传输的方案是不可取的。
[0067]本发明采用串行传输的方法,控制电路可以只用一根信号线,将列数据一位一位传往列驱动器,在硬件方面无疑是十分经济的。但是,串行传输过程较长,数据按顺序一位一位地输出给列驱动器,只有当一行的各列数据都以传输到位之后,这一行的各列才能并行地进行点亮。这样,对于一行的点亮过程就可以分解成列数据准备(传输)和列数据点亮两部分。对于串行传输方式来说,列数据准备时间可能相当长,在行扫描周期确定的情况下留给行点亮的时间就太少了,以致影响到LED的亮度。
[0068]为了解决串行传输中列数据准备和列数据点亮的时间矛盾问题,本发明采用重叠处理的方法。即在点亮本行各列数据的同时,传送下一列数据。为了达到重叠处理的目的,列数据的点亮就需要具有所存功能。经过上述分析,就可以归纳出列驱动器电路应具有的功能。对于列数据准备来说,它应能实现串入并处的移位功能;对于列数据点亮来说,应具有并行锁存的功能。这样,本行已准备好的数据打入并行锁存器进行点亮时,串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据,而不会影响本行的点亮。。
[0069]图3示出了在一个较佳的实施例中,控制模块和LED阵列的连接的具体的电路图,对应的电路板可以布置在计算机中。其中LED阵列是动态扫描来实现的。对于单片机,常用的时钟电路设计采用内部时钟方式,由一个石英晶振和微调电容,构成一个稳定的自激震荡器。电容值取适当值,其大小将影响震荡频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。为减少线间的寄生电容,晶振和电容应尽能安装得与单片机靠近,保证晶振稳定可靠的工作。
[0070]另外,对于单片机的复位部分,上电自动复位电路是最简单的复位电路,只需要一个数K左右电阻、一个数PF左右的电容及数MHZ的晶振。有时还需要按键手动复位,此时只要在电容上并联一个按键即可。
[0071]单片机信号输出采用串行输出,因此在下一模块的移位寄存器要与该部分的串行口 P3.0(RXD)及P3.1(TXD)相连在采用扫描方式点亮时,由于每行要带动40个LED,每行电流较大。若LED按ImA计算,40个LED芯片就得40mA电流,超出单片机管脚的承受范围,因此每行都加有一个驱动器,本设计的行驱动用的是多个pnp型三极管。三极管的发射极接5V电压,集电极接点阵的行线,而其基级本应接单片机,但该接线方式占用为了 40个单片机管脚,为了节省单片机管脚,用了译码器,这样就只需要3个管脚了。
[0072]各行的同名列共用一个列驱动,数据通常存储在单片机的存
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