一种基于人眼视觉的生物组织照明质量检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物医学光子学领域，尤其涉及一种基于人眼视觉的生物组织照明效 果的检测方法。
【背景技术】
[0002] 近年，光学的发展给很多产业带来了革命性的变革。光子学及其技术也已广泛应 用或渗透到生物科学和医学的诸多方面，由此形成了生物医学光子学这一新兴学科。生物 医学光子学作为用光子来对生命进行研宄的学科，它是光子学和生命科学相互交叉、互相 渗透而产生的边缘学科。其研宄对象主要包括生物学研宄与医学研宄，将服务于病人的诊 断和治疗。生光技术发展迅速，俨然成为国际光学界和生物医学界备受关注的一个重要的 研宄领域。
[0003] 应用于临床医疗中的光学特性服务于人体活体组织，因此，目前光学领域研宄的 重点是如何将现有的复杂的光学系统及理论的光学技术带到医疗站中。然而，医疗用灯 很大程度上干扰着医生们的临床发挥，不同医疗环境中对灯的选取成为手术成功的关键因 素。手术灯的主要功能是照明，但照明质量的好坏又取决于其照明条件下医生对组织的分 辨能力。因此，一种能够基于人眼视觉的生物组织照明质量检测体系显得尤为重要。
[0004] 目前，公开号为CN 103519787 A的专利文献公开了一种光照对生物组织照明效果 的检测方法，对某种光源照明下的生物组织进行成像分析、评价，但是其主要评价对象为组 织在显示设备中的成像效果，对传统的显示成像进行组织对比度增强优化。而在医疗手术 过程中较多时候是医生直接进行病灶组织观察，操作手术过程中也需要医生实时对组织情 况进行判断。此时，基于显示成像的优化光源就鞭长莫及，亟待一种基于人眼视觉优化的组 织照明光源。
【发明内容】
[0005] 本发明就是为了克服现有技术的不足，提供一种简便、高效的光照对生物组织照 明效果的检测方法。
[0006] 一种基于人眼视觉的生物组织照明质量检测方法，包括以下步骤：
[0007] 1)选取包含多种生物组织的生物样品，用光谱分布已知的宽光谱光源ρ(λ)分别 对生物样品的组织区域a和组织区域b进行照明；
[0008] 2)测量组织区域a和组织区域b的反射光谱Ra(A)和RbU)，求取相应的光谱反 射率 Sa(A)和 SbU);
[0009] 3)利用不同峰值波长λ i的单色光对所述的组织区域a和组织区域b进行照明， 获得对应光照下的生物样品图；
[0010] 4)将所述的生物样品图转换为灰度图，并计算灰度图的图像熵评价值Eai(X)和 Ebi ( λ )，i为单色光编号，求取组织区域a和组织区域b的熵函数Ea( λ )和Eb ( λ );
[0011] 5)针对不同入射光谱Ιη(λ)的光源，η为光源编号，利用公式；
[0012] F = J V(A)Ea(A)Eb(A) [SaU)-SbU)]InU)cU / / Ιη(λ)(1λ，ν( λ)为人眼 视见函数；
[0013] 求取每种光源所对应的生物组织比度评价值F，根据F值的大小测试各光源对生 物组织的照明效果；F值越高，照明效果越好。
[0014] 在步骤1)中，宽光谱光源Ρ( λ )中的λ取值范围为（Amin，λ_)，其中 Amin彡380nm，λ max彡780nm，光谱覆盖人眼可见谱段。
[0015] 所述步骤2)中的光谱反射率Sa ( λ )、Sb ( λ )为
[0016] Sa(A) = Ιζ(λ)/Ρ(λ) ;SbU) = Κ"λ)/Ρ(λ)
[0017] 在所述步骤3)中，入射光波长峰值λ丨应满足380nm彡λ丨彡780nm，同时利用CCD 对组织区域a和组织区域b分别成像，得到所述生物样品图。。
[0018] 所述步骤4)中的图像熵评价值Μ λ)、Ebi( λ)为
【主权项】
1. 一种基于人眼视觉的生物组织照明质量检测方法，其特征在于，包括w下步骤： 1)选取包含多种生物组织的生物样品，用光谱分布已知的宽光谱光源P(A)分别对生 物样品的组织区域a和组织区域b进行照明； 。测量组织区域a和组织区域b的反射光谱Ra(A)和Rb(A)，求取相应的光谱反射率 Sa(入）和Sb(入）； 3) 利用不同峰值波长Ai的单色光对所述的组织区域a和组织区域b进行照明，获得 对应光照下的生物样品图； 4) 将所述的生物样品图转换为灰度图，并计算灰度图的图像滴评价值Egi(A)和 Ema)，i为单色光编号，求取组织区域a和组织区域b的滴函数Eg(A)和Eb(入）； 5) 针对不同入射光谱1。（A)的光源，n为光源编号，利用公式； F= /V(入化a(入）Eb(入）权（入）-Sb(入）]1。（入）cU/ /I。（入）d入，V(入）为人眼视见 函数； 求取每种光源所对应的生物组织比度评价值F，根据F值的大小测试各光源对生物组 织的照明效果。
2. 如权利要求1所述的基于人眼视觉的生物组织照明质量检测方法，其特征在于， 在步骤1)中，宽光谱光源P(A)中的A取值范围为（入mi。，AmJ，其中Amh《 380皿， 入 780nm。
3. 如权利要求1所述的基于人眼视觉的生物组织照明质量检测方法，其特征在于，所 述步骤。中的光谱反射率S。（A)和Sba)为 Sa(A) =Ra(A)/P(A) ;Sb(A) =RbU)/P(入） 其中，pa)是宽光谱光源的光谱分布。
4. 如权利要求1所述的基于人眼视觉的生物组织照明质量检测方法，其特征在于，在 所述的步骤3)中，380nm《A780皿。
5. 如权利要求1所述的基于人眼视觉的生物组织照明质量检测方法，其特征在于，在 所述的步骤3)中，利用CCD对组织区域a和组织区域b分别成像，得到所述生物样品图。
6. 如权利要求1所述的基于人眼视觉的生物组织照明质量检测方法，其特征在于，所 述步骤4)中的图像滴评价值E。;（A)和Em(A)为
式中，Pm表示灰度图中灰度值为m的像素所占的比例。
7. 如权利要求1所述的基于人眼视觉的生物组织照明质量检测方法，其特征在于，在 步骤4)，Ea(A)和旬（入）为Eai(A)、Ebi(A)对于入i的归一化拟合函数。
【专利摘要】本发明提供了一种基于人眼视觉的生物组织照明质量检测方法，对某种光源照明下的生物组织照明质量进行分析、评价；评价体系同时结合了图像熵函数以及组织光谱反射率，评价范围同时包含图片中的两个目标区域，且反射光谱选取时应结合两部分目标区域中的点进行评价。本发明的评价方法具有高的可执行性，同时，其结合了组织清晰度和对比度两个指标，使得评判标准多元化，稳定性和重复性好。
【IPC分类】G01M11-02
【公开号】CN104792499
【申请号】CN201510173411
【发明人】申俊飞, 郑臻荣, 吴懿思, 李安, 陈驰, 王会会, 李海峰, 刘旭
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月13日