专利名称：监测表面特征的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种监测表面特征的方法和用于进行这种监测的装置。该 方法和装置可以在从工业应用直到医疗或兽医应用等各种领域中应用，比 如监测皮肤病表面特征如创伤、溃疡、疮、损伤、肿瘤、瘀伤、灼伤、牛 皮裤、疤痕、皮肤癌、红斑等。
背景技术：
已使用了各种技术在医院里和医院外(例如住家护理、初级护理^ 等)监测创伤、溃疡、疮、损伤、肿瘤等(这里统称为"创伤")。通常，这些创伤是凹陷的，并宽达约250毫米。徒手技术通常是劳动密集型的， 并且需要技术人员的检查和接触。这种测量结果可能是不准确的，并且不 同人员获得的测量结果之间可能有显著差别。此外，这些方法可能不保留 任何可视记录以供专家检查或供以后比较。多种用于自动监测创伤的技术已经被提出，见例如US6101408、 US6873340、 US4535782和US5967979。普通方法是紧邻创伤放置参考物， 并利用参考物的比例来确定创面大小。通常不期望将参考物放置到创伤附 近，这给用户带来额外的麻烦步骤以及创伤感染的风险。此外，当目标不 是在创伤的平面内时，或者如果创伤不是平面的，则任意面积计算都将会 有误差。WO 2006/078902 />开了 一种利用激光三角测量传感器来确定被捕获 图像的比例的系统。利用图像中激光点的位置来确定照相机离患者皮肤的 距离。仅使用了单个激光点，且激光仅用于简单的距离测量。利用立,觉和自动边界确定的系统是公知的，但它们是昂贵、复杂、 笨重的，并且需JM艮大的计算能力。此外，创伤边界的自动标识可能是不 准确和易变化的。US6567682和US2005/0084176使用了需要加强处理以 及笨重装置的立体技术和自动边界确定。其它系统，比如US2004/0136579中描述的系统，要求照相机总是利用靠着患者皮肤的导向装置来放置。虽然这样使照相机与待拍摄的表面始 终保持期望距离，并因此设置图像的比例，但这很^#且需要与皮肤进行 不期望的接触，造成创伤感染的风险。US2005/0027567公开了 一种医疗专业人员可将患者信息输入到便携 式计算设备内的系统。护士也可拍摄患者的创伤，这些照片成为患者记录 的一部分。然而，这些图像数据的使用是有限的，并且所述计算设^fSl仅 被有效地使用以便能够进行记录。本发明的一个目的是提供一种简单、便宜并且可重复的方法，该方法 不需JH吏用比例参考物，并且可在i^E巨离地点操作或者至少向大众提供一 种有用的选择。本发明的另一目的是提供一种简单、便携、便宜并且易用 的装置，或一种至少向大众提供一种有用选择的装置。发明内容因此，提供一种产生非平面表面特征的投影的方法，包括a. 将结构光投射到表面特征上；b. 捕获包括表面特征的图像；c. 确定图^^内的结构光元素的三维坐标；以及d. 基于结构光元素的三维坐标来展开图像，以产生表面特征的 平面投影。根据另一实施例，提供一种确定非平面的表面特征的面积的方法，包括a. 将结构光投射到表面特征上；b. 捕获包括表面特征的图像；c. 确定图像内的结构光元素的三维坐标；以及d. 基于结构光元素的三维坐标来确定图^^区域的比例属性；以及e. 基于比例属性，通过对表面特征区域进行比例调整来确定表 面特征的面积。根据另一实施例，提供一种产生表面特征的投影的方法，包括a. 捕获表面特征的图像；b. 根据图像来确定表面特征的多个点在三维空间中的坐标；c. 确定至少所述坐标的子集所处的平面；以及d. 将图像投射到平面上，以便产生变换的图像。 根据另一实施例，提供一种确定表面特征的至少一维的方法，包括:a. 捕获包括表面特征的图像；b. 确定与图l象关联的比例；c. 人工输入所述表面特征的轮廊的至少一部分；以及d. 利用人工输入的轮廓数据来确定表面特征的至少一维。 根据另一实施例，提供一种装置，包括a. 照相机，用于捕获包括表面特征的图像；以及b. 便携式计算设备，包括丄显示器，被配置成显示图像，并允许用户人工输入表 面特征的轮廓的至少一部分；以及ii. 处理器，被配置成确定与图像关联的比例，并且利用 人工输入的轮廓数据来确定表面特征的至少一维。才艮据另一实施例，提供一种《更携式装置，包括a. 照相机，用于捕获包括表面特征的图像；b. 便携式计算设备，包括用于确定与图像关联的比例的处理器；以及c. 定位模块，允许确定所述装置的位置。 根据另一实施例，提供一种健康护理装置，包括a. 照相机，用于捕获患者身上的表面特征的图像；b. —个或多个辅助传感器，用于确定与患者关联的物理或化学 参数；以及c. 便携式计算设备，被配置成接收来自照相机的图像数据以及 辅助传感器的输出，该设备包括用于确定与图像关联的比例的处理器。才艮据另一实施例，提供一种装置，包括a. 照相机，用于捕获包括表面特征的图像；以及b. —个或多个结构光投射器，被配置成将结构光^:射到表面上, 该结构光包括两个或更多个结构光分量，每个光分量相对于照相机的光轴 以不同角度^L^:射。
现在参考如附图所示的本发明的可能实施例、以示例来描述本发明， 在附图中图1示出了根据一个实施例的装置的IMt原理； 图2示出了单条紋被投射到表面特征上时表面特征的图像； 图3a示出了十字丝被投射到表面特征上时表面特征的图像； 图3b示出了创伤的横截面视图；图4示出了一系列点被投射到表面特征上时表面特征的图像；图5示出了利用个人数字助理(PDA)来执行本发明的方法的一个实 施例；图6示出了平板PC和3-D照相机的底视图；图7示出了图6的平板PC和3-D照相机的顶视图；图8示出了替选的装置和方法；图9示出了说明使用图8的装置的方法的图像；图IO示出了才艮据另一实施例的装置；以及图ll示出了才艮据另一实施例的系统。
具体实施方式
参考图l，描述了本发明的第一实施例的一般操作原理。照相机l具 有光轴2和图像捕获区域3。激光器4 ^L设置成相对于光轴2具有固定角 度关系，使得扇形光束5相对于光轴2成角度a设置。在该实施例中，激 光器4生成单条紋6。可替选地，可以使用投射单点的激光器。照相机l 优选地是高分辨率数字彩色照相机。可选地，可以使用照明装置(比如用 于低功率应用的白色LED44)来提供相对恒定的背景照明。在使用时，照相机1和激光器4的组合被引导，4吏得光轴2与创伤7 的中心区域对准。激光器4将条紋6投射到创伤7上，而图係被照相机l 捕获。应理解，由于激光器扇形光束5和光轴2的固定角度关系，因此可 确定条紋6的点离照相机l的距离图1所示的条紋6的点沿x-轴的距离 与该点离照相机l的距离直接相关。在第一实施例中，照相机1和激光器4的组合可放置在创伤7上方， 使得条紋6与光轴2对准。这可以通过将显示图像的显示屏中心的十字丝 (或者点)与创伤7和条紋6的中心对准来实现。这样，照相^故置成 离创伤7的中心为已知距离，从而可以确定比例。创伤的面积可以通过根据被捕获图像计算创伤7的像素面积并乘以 已知的比例因子来计算。该技术对于照相机1可垂直朝向创伤7并且创伤 7通常为平面的情况可能是有效的。该技术提供了这些情况下的简单方 案。然而，许多创伤通常并不是平面的，并且可能以斜角来拍摄图像。在 这些情况下，由于才艮据所假定的，照相机轴不垂直于创伤，并且从照相机 到创伤的距离显著变化，因此该方法不能提供足够的准确度和可重复性。在第二实施例中，除了条紋不需要与照相机的光轴对准之外，可以以 同样方式来捕获图像。可以获得如图2所示的图像。创伤7的轮廓8与条 紋6相交的点9和10可用来计算比例。根据图像3中的点9和10的位置， 利用激光器-照相机系统的已知关系可获得点9和10的对应(x,y,z)坐标。 这样，可基于点9和10的x,y,z坐标来确定比例因子，以便对面积7进行 比例调整以产生比例调整值。虽然该技术不要求用户将条紋与光轴对准， 但仍然受到上述技术限制的影响。在一个实施例中，激光器4将激光十字丝形式的结构光^L射到图<象捕 获区域上。根据该实施例捕获的图像在图3a中显示。该图像中捕获的激 光条紋11和12可基于颜色、光强度等自动地被识别。优选地，轮廓13 是用户通过在显示图像的触摸显示屏上绘制轮廓来限定的。十字丝11和 12与轮廓13相交的图像点14、 15、 16和17可以自动被确定。根据这些 点可以如上所述地获得其对应的(x，y，z)坐标。这些三维坐标可用来确定 经过所有点的最佳拟合平面。最佳拟合平面通常^i从所述点到该平面的正 交距离的平方之和最小的平面。然后，利用例如仿射变换可将图像投射到 该平面上。至此，得到的图像被线性并正交地进行比例调整。轮廓13内 的面积于是可根据该变换的图像来计算。可以使用任意数量的激光器条 紋，并且这些条紋可以彼此相交或不相交。该方法的优点是其在图像不是垂直于创伤而拍得的情况下提供校正。 确定二维轮廓内的面积而非三维空间内的面积也减小了计算负担。如将结合图3所解释的，还可得到创伤深度测量结果。离最佳拟合平 面19为最大深度b的点18可被迭代地确定或通过其它方法来确定。这可 以针对沿十字丝11、 12中之一的单个点或一组点来确定。利用该信息可以进行标准的创伤测量。所谓的"Kimdin面积"可通过 获得创伤和轮廓的短轴(正交于长轴)的最大线性尺寸，并将这些测量结 果的乘积乘以tt/4来计算。所谓的"Kundin体积"可根据两个直径、最大 深度以及0.327因子的乘积来计算。可通过本地处理器来确定所述尺寸并 计算体积。根据情况，可使用各种其它算法来计算创伤体积。现在参考图4，其示出了另一实施方式。在该例子中，投射了一系列 三个激光点31、 32和33而非一个或多个激光条紋。激光点以发散方式被 投射，使得当设备移向或远离表面特征时，所述点之间的间隔可被比例调 整从而使这些点可与创伤30的轮廓对准。该方法的优点是，不需要如在 上一实施例中那样确定条紋与创伤轮廓的交叉点。此外，可以4I^易地计 算经过所述三个点的平面。另一点34可用来计算深度。优选地将点34 置于最大创伤深度的位置。可利用图像处理技术来确定创伤的轮廓。然而，这类技术的结果可能 依赖于图^f象质量、有效处理能力以及创伤的光特性而变化。根据优选实施 例，所述轮廓由用户输入。用于执行所述方法的装置可以采用从静态系统(其具有静态照相机或 者无线地或通过线缆连接的手持照相机)到完全便携单元等多种形式。包 括集成或内置照相机的PDA、手机、笔记本电脑、超移动PC等形式的 便携单元带来极大的灵活性，尤其对于医院外的医疗服务。现在参考图5， 其示出了用于执行^L据一个示例性实施例的本发明的装置。该装置由比如 Palm或HPiPaQ等包括照相机的PDA20组成，具有十字丝激光生成器 21,十字丝激光生成器21将十字丝相对于PDA照相机的光轴以某一角度 投射(如图l所示)。对于该实施例，十字丝激光生成器可相对于照相机 偏移约50毫米，并相对于照相机的光轴成约30度i殳置。通过PDA的照 相机来捕获图像，并通过触摸屏22来显示图像。用户可以使用输入设备 23在触摸屏22上绘制有关创伤25的边界的轮廓24。所述装置可以允许 利用输入i殳备23来调整轮廓24。在一个实施例中，将输入设备23放在轮廓24附近并拖动该输入设备 23使得可以当在屏幕上拖动输入设备23时，拖动紧邻的轮廓部分。这可 以被配置成使由输入设备进行调整的效果与该输入设备对所述轮廓的接 近程度成比例。因此，如果输入设备紧邻轮廓放置，则紧邻轮廓的部分将 被调整，如果输入设备M置成离所述轮廓有一定距离，则当拖动输入设 备时，所述轮廓的更大区域将被调整。利用轮廓的手动输入不需要复杂的图像处理能力，并且允许使用紧凑 的便携单元，比如PDA。此外，在自动方法可能效果较差的情况下，该 方法利用人的图像处理能力来确定轮廓。一旦图像被捕获，该图像可以和测量结果信息(创伤面积、创伤深度、 创伤体积等) 一起被PDA存储在患者记录中。无需十字丝的图像也可以 被使激光器21无效的PDA捕获。it^仅要求创伤的图像的情况下是理想 的。在先前的信息已被存储的情况下，可进行测量结果的比较，并可提供 改善或恶化的指示。在PDA具有无线能力的情况下，图像可直接收发送 以便存储在中央数据库中或者分发给医学专业人员来评估。这允许在医疗 人员拜访患者时，专家对在现场获得的信息进行检查并提供医学指导。必 要时，历史记录允许跟踪并重新评估患者病情的选艮。还可以进行其它创伤信息的测量。也可以计算创伤的颜色以及特定颜 色区域的大小。这些测量可能需要在图像捕获区内放置颜色参考目标，以 便进行正确的颜色比较。根据另一实施例，可以使用3-D照相机。图6和7示出了连接有立体 3-D照相机27的平板PC 26。平板PC26是有交互式屏幕的笔记本PC， 比如Toshiba Portege M200，照相机27可以是立体照相机，比如 Point-Grey Bumblebee照相机。在该实施例中，立体照相机27提供三维 的图像信息，平板PC 26用该图像信息来产生三维模型。然而，如在前 一实施例中那样，利用输入设备28的用户可以围绕显示在平板PC屏幕 上的创伤来绘制轮廓。利用该三维数据，可以直接计算面积和体积。在其它实施例中，"飞行时间(time-of-flight)，，照相机可以替代照相 机27。飞行时间照相机利用经调制的相干光照明以及^^象素校正硬件。现在参考图8和9来描述替选的装置和方法。图8中示出的装置包括 激光器对35和36，所述激光器对将交叉的扇形光束37和38投射到表面 39上。激光器35和36相对彼此以;M目对于照相机40保持固定的关系。通过利用交叉光束37和38,用户可在方便的范围内通过将激光器35、 36 以及照相机40的组合移向表面39或使该组合远离表面39来调整光束37 和38之间的间隔。图9图示了图8中所示装置关于圆柱形表面42比如典型的胳膊或腿 的一部分的使用。该方法可应用于可变换成平面(平的)形式(即展开) 的任何表面。在"可展开的，，表面中，根据定义，不存在变形且所W面保 持连续。当扇形光束37和38被投射到圆柱形表面42上时，它们以发散 方式弯曲，如图9所示。用户相对于表面42移动激光器35和36以及照 相机40的组合，以便正好将光束37和38置于创伤的边界41的外侧。照 相机40然后捕获如图9所示的图像。对于更大的创伤，光束37和38可 以在创伤的边界41内。这样，可根据被捕获的图像来确定光束37和38的元素的三维位置。 所^面的三维模型(栅格43图示了该模型)可利用沿着线37和38的 元素的三维坐标来计算。该模型可以是在结构光元素的三维坐标之间起皱的无弹性表面，或者是在所述三维坐标之间绷紧的弹性表面，或者4Jf剖 模型，或者仅仅是被比例调整的平面投影。所述解剖模型可以^:>^型库 获取的模型，或者仅仅是近似人体的几何形状(例如，近似腿的圆柱体)。在第一方法中，三维表面可以被展开以形成平面图像，在所述平面图 像中，所有区域都有相同大小(即，对于栅格，该栅格^IL开，使得该图 像的所有单元大小相同)。然后，可以通过根据所述平面图像计算创伤边 界41内的面积，而^^易地计算出该面积。可替选地，可以根据与每个区域关联的比例属性(例如，对于栅格示 例，将每个单元内的总面积M^ft成相同的)、通it^t每个区域内的面积 进行比例调整来计算创伤边界41内的面积。当然可以依据所需的准确度 来调整粒度《可以对该方法进行扩展，使得多个平行交叉线被投射以便实现更大的 准确度。所述线可以具有不同的光特性(例如颜色)，使这些线能够被区 别开。然而，上述的两线方法的确具有模仿当前4吏用的一些人工方法的优 点，这涉及将所述创伤轮廓描摹到透明薄片上，然后计算面积。图IO示出了根据另一实施例的装置，其中提供了一个或多个其它传 感器。装置50包括PDA51， PDA 51有包括照相机53、激尤&生器54 和GPS接收器55的外軍52。 GPS接收器可以可替选地以PDA51内的单独模块或插入卡形式提供。当外置于PDA时，定位模块可通过任何适当 的有线或无线连接而连接到PDA。除GPS之外的定位系统也可以适用。定位系统的使用允许任务的自动化和行动的有效性。这可以通过单独 利用该装置，或者通过与中央计算机系统和数据库通信来实现。例如，护 士可以使用该装置为患者监测创伤愈合情况。护士到达患者家中，利用 GPS系统确定这个家的位置。该位置可用于确定地址。这可以用于通过 与患者拜访日程表比较来确保护士处于正确的地址。响应于地址的确定，该系统可以自动地从患者数据库中选择与该地址 关联的患者。可替选地，对于新的患者，护士利用PDA输入患者信息， 且该信息自动与利用GPS接收器所确定的地址相关联。这样i^免了利用 PDA输入大量数据。类似地，所述位置可以直接被使用，不用转换成地 址，以便选择与该位置关联的患者，或者将新的患者与该位置关联。该定位系统还可用于审查用户行动。例如，护士可以输入患者信息， 利用位置数据，对照患者数据库来核对该位置数据，从而可以验汪患者信 息。这还允许雇主监测职员的行动，以确保职员确实是拜访了特定地址或患者。利用GPS系统收集的数据还可以被存储起来以供将来参考。例如， 通过监测一段时间内的位置信息，可以收集行程数据。该数据可在以后被 用来估计地点之间的行程次数，并建立或优化工作人员的行程安排。图10还示出了通过有线连接57连接到PDA的辅助传感器56。也可 以使用无线连接，并且可将任意数量的辅助传感器连接到PDA。辅助传 感器还可包括在模块52中。辅助传感器允许收集另外的数据。例如，在 所述装置被用来捕获患者皮肤上的创伤图4象的情况下，辅助传感器将允许 测量与患者关联的另一物理或化学^lt，比如温度、pH、湿度或气味。 辅助传感器还可以是光学探头，其照亮皮肤或创伤，并分析散射光的光镨。 例如，可以使用荧光探头。在一个实施例中，辅助传感器包括多普勒超声波探头。某些类型的创 伤比如血管性溃疡等的管理需要测量底层组织内的血流，且多普勒超声波 通常是用于执行所述测量的方法。低功率多普勒超声波探头比如用在胎儿 心跳监测器中的那些低功率多普勒超声波探头可以是适合的。这使得患者 不必去诊所或医院，也不必运送独立的超声波机器。从辅助传感器收集的数据可以与特定的地址、患者或图像关联。数据可以在PDA的屏幕上显示，并且可以覆盖在关联的图像上。该组合的信 息可以使得更为先进的创伤分析方法被采用。辅助传感器的使用允许在图4象被捕获的同时由同 一个人更为容易地 执行许多测量。(在医疗环境下，此AJi可以进行创伤治疗。)这是高效的， 并且还允许数据很容易地并准确地与特定图像或患者相关联。在任一上述实施例中，包含激光器和照相机的部分可以被组M来以 便它们能够M在可从PDA拆卸的单元中，例如通过SDIO或紧凑型闪 存(CF)槽来对接。这为用户提供了额外的方便，并且使激光器和照相 机能够持久AM目对于彼此安装，易于校准。而且，照相机可以被最优地聚 焦，并且照明装置比如白色LED可被用来提供相对恒定的背景照明。在任一上述实施例中，包含照相机和/或激光器的部分可以相对于 PDA移动(通过线缆或无线方式互连)。这允许独立地IMt照相机以在棘 手的位置捕获创伤，同时优化对将被捕获图像的检查。在任一上述实施例中，可以快速连续地捕获多个图像。这在使用结构 光(例如激光)的情况下是特别有利的。例如，可以捕获两个图像 一个 是激光器打开时的图像， 一个是激光器关闭时的图像。将这两个图像之一 从另一个图像中减去，产生只有激光线的图像(忽略不可避免的噪声)。 这有利于激光轮廓(laser profile)的自动检测。图像的其它组合也是有用 的。例如，可以捕获三个图像 一个是没有照明但激光器打开时的图像， 一个是没有照明且激光器关闭时的图像，第三个图像是有照明但激光器关 闭时的图像。前两个图像可用;^测激光轮廓，而第三个图像显示给用户。 显示照明关闭时的激光线的第三图像将具有较高的对比度，使得激光线更 清楚地突显出来。快速连续地捕获图像意味着照相机在图像之间的运动是 可以忽略的。图11示出了包括比如以上所述的一个或多个便携式装置60的系统。 这些装置60可通过通信网络61与中央服务器62通信。优选地，这些装 置60以无线方式与服务器62通信。中央服务器62可利用外部数据库63 进行数据存储。该集中系统允许对数据进行适当分类和存储以供将来使用。例如，通 it^数据库中挖掘历史数据，可以分析特定治疗的功效或者比较不同的治 疗。可以监测病情、治疗以及结果的统计趋势。基于特定患者所呈现的一 组症状，可用该数据来提出特定治疗方案。数据可提M对创伤愈合的预领，J。在实际愈合不同于该预测的程度超出阈值时，该系统可以发出警告。健康护理提供商可以使用该数据来审核其整个组织、该组织内的各个 部门或者甚至是各个工作人员的效率。可以将历史数据与历史的工作人员 日程表比较，以确定工作人员是否执行了其日程表上的所有任务。可以比 较不同工作人员的效率。因此提供了简单、便宜、可重复并可远程操作的测量创伤的方法。该 方法利用人的图像处理能力来^吏处理需求最小。该方法不需要在创伤附近故置物件，并且允许进行创伤的历史比较。 所述装置轻便且处理需求较低，并允许将记录以无线方式发送以便进fr^ 估和存储。虽然通it^发明实施例的描^本发明进行了说明，并且虽然也详细 描述了这些实施例，但是申请人的意图不是要限制所附权利要求的范围或 以任何方式将所附权利要求的范围局限于这些细节。附加的优点和修^J" 于本领域的普通技术人员是很显然的。因此，本发明就其更宽广的方面并 不受限于所示出和描述的这些特定细节、代表性装置和方法以及说明性示 例。因此，在不背离申请人总的发明构思的精神和范围的情况下，可以不 拘于这些细节。
权利要求
1. 一种产生非平面表面特征的投影的方法，包括a.将结构光投射到所述表面特征上；b.捕获包括所述表面特征的图像；c.确定所述图像内的结构光元素的三维坐标；以及d.基于所述结构光元素的三维坐标来展开图像，以产生所述表面特征的平面投影。
2. 如权利要求l所述的方法，还包括确定所W面特征的面积。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其中，所述图像才艮据在所述结构 光元素的三维坐标之间起皱的无弹性表面模型来展开。
4. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述图像才艮据在所述结构光 元素的三维坐标之间绷紧的弹性表面模型来展开。
5. 如任一前述权利要求所述的方法，其中所述图像根据物理解剖模 型来展开。
6. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述图像才艮据比例调整的平 面投影模型来展开。
7. —种确定非平面表面特征的面积的方法，包括a. 将结构光投射到所述表面特征上；b. 捕获包括所狄面特征的图像；c. 确定所述图像内的结构光元素的三维坐标；d. 基于所述结构光元素的三维坐标来确定所述图像的区域的比例属 性；以及e. 基于所述比例属性，通过对所述表面特征的区域进行比例调整来确 定所a面特征的面积。
8. —种产生表面特征的投影的方法，包括a. 捕获表面特征的图像；b. 根据所述图像来确定所述表面特征的多个点在三维空间中的坐标；c. 确定至少所述坐标的子集所处的平面；以及d. 将所述图像投射到所述平面上，以便产生变换的图像。
9. 如权利要求8所述的方法，还包括根据所述变换的图像来确定所 it^面特征的面积。
10. 如权利要求8或9所述的方法，包括另一步骤确定至少一个坐 标相对于所述平面的深度。
11. 如权利要求10所述的方法，其中确定任一坐标的最大深度。
12. 如权利要求8至11中任意一项所述的方法，其中通过将结构光投 射到所述表面特征并基于来自所述图像的信息来确定所述坐标，来确定所 W面特征的多个点的坐标。
13. 如权利要求12所述的方法，其中所投射的结构光与光轴具有已 知的角度关系，所述图像沿所述光轴被捕获。
14. 如权利要求12或13所述的方法，其中所述结构光是投射到创伤 上的一个或多个光条紋。
15. 如权利要求12或13所述的方法，其中所述结构光是以投射到创 伤上的十字丝的形式。
16. 如权利要求12或13所述的方法，其中所述结构光是以投射到创 伤上的多个斑点的形式。
17. 如权利要求12所述的方法，其中所述结构光包括用来确定所述 表面特征的坐标的定时信息。
18. 如权利要求8至17中任意一项所述的方法，其中所述表面特征 的轮、雍由用户利用用户输入设备输入，并用于限定所a面特征的边界。
19. 如权利要求8至17中任意一项所述的方法，其中所述图像在显 示设备的屏幕上显示给用户，并且所述用户通过利用所述用户输入设备在 所述屏幕上绘制所述轮廓，来输入所i^面特征的轮廓的至少一部分。
20. 如权利要求8至19中任意一项所述的方法，其中所述图4象利用 仿射变换被投射到所述平面上。
21. —种确定表面特征的至少一维的方法，包括a. 捕获包括表面特征的图像；b. 确定与所述图像关联的比例；c. 人工输入所述表面特征的轮廓的至少一部分；以及d. 利用所^A工输入的轮廓数据，确定所^面特征的至少一维。
22. 如权利要求21所述的方法，其中所述图像在显示设备的屏幕上 显示给用户，并且所述用户通过利用用户输入设备在所述屏幕上绘制轮 廓，来输入所i^面特征的轮廓的至少一部分。
23. 如权利要求22所述的方法，其中可由用户通过选择所述轮廓的 一部分并拖动这一部分来调整所述^^廊。
24. 如权利要求23所述的方法，其中所调整的轮廓的区域大小依赖 于由所述用户输入设备选择的区域与所述轮廓的接近程度。
25. 如权利要求21至23中任意一项所述的方法，其中与所述图像关 联的比例通过以下来确定将结构光投射到所i^面特征上，基于所述机 构化光的属性来确定所i^面特征的点的坐标，4艮据所述坐标确定与所述 图像关联的比例。
26. 如权利要求25所述的方法，其中利用与所述图像关联的比例来 计算所述轮廓内的面积。
27. 如权利要求26所述的方法，其中所述坐标所处的平面被计算， 且所述轮廓^L^L射到所述平面上。
28. 如权利要求25至27中任意一项所述的方法，其中与光轴有已知 角度关系的 一条或多条线被投射到所il^面特征上，所述图像沿所述光轴 被捕获。
29. 如权利要求28所述的方法，其中彼此成角度设置的两条线被投 射到所W面特征上。
30. 如权利要求28或29所述的方法，其中所述被投射的线和所述轮 廓之间的交叉点被用于确定与所述图像关联的比例。
31. 如权利要求25所述的方法，其中多个点被投射到所述表面特征 上并与所W面特征的边^^对准。
32. —种装置，包括a. 照相机，用于捕获包括表面特征的图像；以及b. 便携式计算设备，包括i.显示器，被配置成显示所述图像，并且允许用户人工输入所述表面特征的轮廓的至少一部分；以及ii.处理器，被配置成确定与所述图像关联的比例，并且利用人 工输入的轮廓数据来确定所^4面特征的至少一维。
33. 如权利要求32所述的装置，其中所述处理器利用所itA工输入 的轮廓数据来确定所^4面特征的面积。
34. 如权利要求32或33所述的装置，其中所述处理器确定所id^面 特似目对于所i^面特征所处的平面的最大深度。
35. 如权利要求32至34中任意一项所述的装置，包括相对于所述照 相机的光轴成一角度设置的结构光^L射器。
36. 如权利要求35所述的装置，其中所述结构光投射器是投射一个 或多个条紋的激光器。
37. 如权利要求35所述的装置，其中所述结构光投射器是投射交叉 条紋对的激光器。
38. 如权利要求35所述的装置，其中所述结构光投射器《:投射多个 斑点的激光器。
39. —种l更携式装置，包括a. 照相机，用于捕a面特征的图像；b. 便携式计算设备，包括用于确定与所述图像关联的比例的处理器； 以及c. 定位模块，允许确定所述装置的位置。
40. 如权利要求39所述的便携式装置，其中所述定位模块包括GPS 接收器。
41. 如权利要求39或40所述的便携式装置，其中所述装置包括通过 有线或无线连接与所述定位模块通信的便携式计算设备，并且其中所述定 位模块位于所述便携式计算设备和连接到所述便携式计算设备的插入卡 之一中，并且位于单独的外軍中。
42. 如权利要求41所述的便携式装置，其中所述定位模块设置在物 理连接到所述便携式计算设备的单独外罩内。
43. —种包括如权利要求39至42中任意一项所述的便携式装置的系 统，所述系统被配置成利用所述定位模块确定所述装置的位置。
44. 如权利要求43所述的系统，被配置成获取与所述位置关联的个 人细节。
45. 如权利要求43所述的系统，还被配置成根据所述位置确定地址 信息。
46. 如权利要求45所述的系统，其中地址信息从地址数据库获取。
47. 如权利要求45或46所述的系统，被配置成获取与所述地址信息 关联的个人细节。
48. 如权利要求45或46所述的系统，被配置成接收由所述^更携式装 置的用户输入的个人细节，并将这些细节与所述地址信息或所述位置相关 联。
49. 如权利要求47或48所述的系统，被配置成将所述图像与所^ 址和/或位置和/或个人细节相关联。
50. 如权利要求47、 48或49所述的系统，被配置成通it^j"照由所述 系统确定的位置、地址信息以及个人细节中的 一个或多个核对由所述便携 式装置的用户输入的信息，来*汪由所述便携式装置的用户输入的信息。
51. 如权利要求43至50中的任意一项所述的系统，被配置成监测所 述便携式装置在一段时间内的运动，并将行程数据存储在数据库中。
52. 如权利要求51所述的系统，被配置成从所述数据库获取行程数 据，用于为所述便携式装置的用户确定行程安排。
53. —种健康护理装置，包括a. 照相机，用于捕获患者身上的表面特征的图像；b. —个或多个辅助传感器，用于确定与所述患者关联的物理或化学 以及c. 便携式计算设备，被配置成接收来自照相机的图像数据以及辅助 传感器的输出，所述设备包括用于确定与所述图像关联的比例的处理器。
54. 如权利要求53所述的健康护理装置，其中所述辅助传感器包括 以下中的一个或多个多普勒超声波探头、温度计、pH传感器、湿度传 感器、气味传感器以及光学探头。
55. 如权利要求53或54所述的健康护理装置，包括便携式计算设备 以及包含所述照相机并连接到所述便携式计算设备的单独模块，其中所述辅助传感器中的至少 一些也包括在所述单独模块中。
56. 如权利要求53至55中任意一项所述的健康护理装置，被配置成 将所述辅助传感器的输出与所述图像相关联。
57. 如权利要求53至55中任意一项所述的健康护理装置，被配置成 将所述辅助传感器的输出与所述患者相关联。
58. 如权利要求53至57中任意一项所述的健康护理装置，还包括显 示器，所述装置被配置成显示所述图〗象并将所述辅助传感器中的一个或多 个辅助传感器的输出覆盖在所述图像上。
59. —种健康护理系统，包括如权利要求32、 39或53中的任意一项 所述的一个或多个装置、服务器和中央数据库，其中每个便携式装置被配 置成通过通信网络与所述服务器通信，所述服务器用于接收来自所述便携 式装置的患者数据和图像，并将所述患者数据和图像存储在所述中央数据 库中，从而允许获取历史的患者数据和图像。
60. 如权利要求59所述的健康护理系统，其中所述服务器还用于从所述中央数据库获取患者数据和/或图像数据，并将所述患者数据和/或图 像数据转发到所述装置。
61. 如权利要求59或60所述的健康护理系统，包括处理器，所述处 理器被配置成处理从所述数据库获取的历史的患者数据和/或图像。
62. 如权利要求61所述的健康护理系统，其中所述处理器被配置成 处理从所述数据库获取的患者数据和/或图像，以便评估特定治疗方案的 有效性。
63. 如权利要求61或62所述的健康护理系统，其中所述处理器被配取的历史的患者数据来提出治疗方案。
64. 如权利要求61、 62或63所述的健康护理系统，其中所述处理器 被配置成接收患者数据，并基于所述患者数据和从所述数据库获取的历史 的患者^t据来提皿对创伤愈合的一个或多个预测。
65. 如权利要求64所述的健康护理系统，其中所述处理器被配置成 当实际的创伤愈合不同于所述预测的程度超过阈值时发出警告。
66. 如权利要求64所述的健康护理系统，其中至少一个装置包括处 理器，阈值时发出警告。
67. 如权利要求59或60所述的健康护理系统，其中至少一个装置包 括处理器，所述处理器被配置成处理从所述数据库获取并从所述服务器发 送到所述设备的历史的患者数据和/或图像。
68. —种装置，包括a. 照相机，用于捕获包括表面特征的图像；以及b. —个或多个结构光投射器，被配置成将结构光投射到所i^面上， 所述结构光包括两个或多个结构光分量，每个结构光分量相对于照相机的 光轴以不同角度被投射。
69. 如权利要求68所述的装置，其中所述结构光分量是^t^射到所 ^面的斑点。
70. 如权利要求69所述的装置，还包括具有处理器的便携式计算装 置，其中三个或更多个斑点被投射到所述表面上，并且所述处理器被配置 成通过至少三个点来拟合平面，其中所述斑点位于所i^面上。
71. 如权利要求70所述的装置，其中所述处理器还被配置成将所述 表面特征投射到所述平面内。
72. 如权利要求68所述的装置，其中所述结构光分量是被投射到所 i^面上的条紋。
73. 如权利要求72所述的装置，还包括具有处理器的便携式计算设 备，其中所述处理器被配置成基于所述条紋在所述表面上的位置而将所述 表面特征映射到平面内。
74. 如权利要求32、 39、 53或68中任意一项所述的装置，被配置成 存储患者数据和图像，从而允许获取历史的患者数据和图像。
75. 如权利要求74所述的装置，包括处理器，所述处理器被配置成 处理从所述lt据库获取的历史的患者数据和/或图像。
76. 如权利要求74或75所述的装置，其中所述处理器被配置成接收 当前的患者数据，并基于所述当前的患者数据以及历史的患者数据来提出 治疗方案。
77. 如权利要求74至76中任意一项所述的装置，其中所述处理器被 配置成接收患者数据，并基于所述患者数据和历史的患者数据提，对创伤^合的一个或多个预测。
78.如权利要求77所述的装置，其中所述处理器被配置成当实际创 伤愈合不同于所述预测的程度超过阈值时发出警告。
全文摘要
通过捕获表面特征的图像并确定与图像关联的比例，来确定表面特征的尺寸。将结构光投射到表面上，使得根据结构光在所捕获的图像中的位置可以确定比例。非平面表面可以被展开。所述表面可以可替选地被投射到平面内，以校正相对于照相机轴倾斜的场景。表面特征的边界可以由用户人工输入。还公开了用于执行所述方法的装置和系统。
文档编号A61B5/107GK101282687SQ200680037626
公开日2008年10月8日 申请日期2006年10月13日 优先权日2005年10月14日
发明者威廉·理查德·弗里特, 布鲁斯·克林顿·麦卡勒姆, 詹姆斯·特尔福德·乔治·普雷迪, 马克·阿瑟·尼克森 申请人:应用研究联盟新西兰有限公司