基于图像导引的皮肤色素祛除激光系统

本发明属于皮肤色素祛除，特别是涉及基于图像导引的皮肤色素祛除激光系统，用于激光治疗皮肤色素问题。

背景技术：

1、机器视觉技术广泛应用于生产制造检测等工业领域，用来保证产品质量，控制生产流程，感知环境等。机器视觉系统是将被摄像头捕获的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

2、皮秒激光治疗皮肤色素性问题的技术就是利用皮秒激光将皮肤组织下的黑色素颗粒击碎，然后通过身体的新陈代谢系统将色素颗粒排出体外，从而达到祛除色素性斑块的目的。目前，在医疗美容领域，激光皮肤色素性疾病技术因其治疗效果好，且不破坏身体皮肤组织的优点，受到很多人的选择。但目前市面上绝大多数的美容激光器都是采用人工操作的方式，激光器需要由专业人员操作，这对于包括皮肤科医生、从业者或皮肤技术人员的操作人员是一项具有挑战性的任务。此外，完整的皮肤手术持续约25分钟，这对于可能在一天内执行多次的专业人员来说，重复性的疲劳作业，会影响到患者的安全性和有效性。此外，手术的效果完全有操作者主观评价，对治疗过程控制不能标准化，容易产生处理不足，也可能造成激光伤害等问题。因此人工操的方式不仅会增加治疗的费用，而且自动化水平不高，整体效率和安全难以得到提升。

技术实现思路

1、本发明提供了基于图像导引的皮肤色素祛除激光系统，基于激光系统的皮肤色素性手术机器人，将机器视觉技术与激光治疗皮肤色素性疾病技术相结合，将自动化操控，智能化的疗效评估有机结合，解放了人工操作的方式，实现自动化的智能治疗，解决了背景技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明的基于图像导引的皮肤色素祛除激光系统，包括图像采集模块、图像处理模块、规划分析模块、扫描振镜控制模块、激光功率控制模块；

4、所述图像采集模块用于拍摄采集皮肤部位的色素性病变图像，并将采集到的病变图像信息传输至计算机之中；图像采集模块包括ccd相机、分光棱镜、x-y扫描振镜以及环形照明光源；所述ccd相机上连接计算机，下连接分光镜；目标皮肤被环形照明光源照亮，其反射光线通过f-theta透镜、x-y扫描振镜、目标镜头后进入ccd相机，ccd相机将数字图像信息传递给计算机中的处理系统，并显示于显示器上；

5、所述图像处理模块设置于计算机内，用于对采集到的图像进行处理和分析，以确定病变皮肤的位置和大小；

6、所述规划分析模块用于根据提取目标图像的特征信息规划相应的治疗参数；规划分析模块包含计算机、ccd相机、分光棱镜以及x-y扫描振镜，用于规划整体扫描路径；

7、所述激光振镜控制模块用于控制激光束的位置和方向，以便精确地治疗；激光功率控制模块包含脉冲激光器、激光扩束器、分光棱镜、x-y扫描振镜和计算机；脉冲激光器右侧连接激光扩束镜，激光扩束镜设于分光棱镜右侧，同时ccd相机设于分光棱镜顶部，ccd相机连接计算机；

8、所述激光功率控制模块用于控制激光的强度和持续时间，脉冲激光器发出的激光经过激光扩束器，获得高质量的激光束，以便在不损伤皮肤情况下连续工作。

9、进一步地，所述计算机中的处理系统将获取到的数字图像信息的像素坐标进行坐标和方向的变换，根据如下公式来计算对象的新坐标值，通过新坐标值表示对象在经过变换后的坐标系中的位置；

10、

11、

12、其中，(x,y)为一幅图像上的像素坐标点，(x',y')为实际中的新坐标点，[a,b,c]矩阵为视觉识别追踪结果换算而来的坐标变换矩阵。

13、进一步地，所述脉冲激光器发射出波长为1064nm或532nm或755nm皮秒激光，经激光扩束镜准直后穿过分光棱镜，经过x-y扫描振镜反射和f-theta透镜聚焦后作用于目标皮肤表面。

14、进一步地，由所述ccd相机形成的机器视觉成像光路以及由激光扩束器形成的激光光路在分光棱镜、x-y扫描振镜、f-theta透镜和照明光源部分为重合。

15、本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：

16、(1)本发明将机器视觉技术与激光治疗皮肤色素性处理技术相结合，通过对色素性皮肤病变区域拍摄高清图像以进行图像分析，保证对目标皮肤病变区域检测的精确性；并根据图像分析的结果，合理规划覆盖整个病变部分的激光规划路径；同时，通过图像分析可以对治疗效果进行实时评估，为进一步的治疗做预测分析，可以预测接下来使用的激光剂量和治疗间隔时长等。

17、(2)根据病变皮肤的特征信息匹配相应的激光设置参数，以使激光能够根据目标皮肤的实际情况进行工作，使之符合的实际情况，直至完成整个色素性皮肤区域的处理过程；

18、(3)本方案的图像采集模块用于拍摄接收目标皮肤图像；图像处理模块用于对采集到的图像进行处理和分析，以确定目标皮肤的位置和大小；规划分析模块用于根据提取目标皮肤的特征信息规划相应的参数；激光振镜控制模块用于控制激光光束的位置和方向，实现精确地治疗；激光控制模块用于控制激光的强度和持续时间，以便在不损伤皮肤的情况下工作；

19、(4)利用机器视觉在相机视场中获得目标图像，同时进行实时监测，为激光治疗的在线反馈控制提供信息；对于传统的激光治疗色素性皮肤的技术，这种技术可以减少手动操作的时间和成本，并提高整体的效率和准确性；并且全面提高了清洗过程中对激光参数地控制精度，并使激光治疗的智能化程度得到进一步提升。

20、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.基于图像导引的皮肤色素祛除激光系统，其特征在于，包括图像采集模块、图像处理模块、规划分析模块、扫描振镜控制模块、激光功率控制模块；

2.根据权利要求1所述的基于图像导引的皮肤色素祛除激光系统，其特征在于，所述计算机(8)中的处理系统将获取到的数字图像信息的像素坐标进行坐标和方向的变换，根据如下公式来计算对象的新坐标值，通过新坐标值表示对象在经过变换后的坐标系中的位置；

3.根据权利要求1所述的基于图像导引的皮肤色素祛除激光系统，其特征在于，所述脉冲激光器(7)发射出波长为1064nm或532nm或755nm皮秒激光，经激光扩束镜(9)准直后穿过分光棱镜(6)，经过x-y扫描振镜(4)反射和f-theta透镜(3)聚焦后作用于目标皮肤(1)表面。

4.根据权利要求1所述的基于图像导引的皮肤色素祛除激光系统，其特征在于，由所述ccd相机(5)形成的机器视觉成像光路以及由激光扩束器(9)形成的激光光路在分光棱镜(6)、x-y扫描振镜(4)、f-theta透镜(3)和照明光源(2)部分为重合。

技术总结
本发明公开了基于图像导引的皮肤色素祛除激光系统，涉及皮肤色素祛除技术领域。本发明包括图像采集模块、图像处理模块、规划分析模块、扫描振镜控制模块、激光功率控制模块；本发明将机器视觉技术与激光治疗皮肤色素性处理技术相结合，通过对色素性皮肤病变区域拍摄高清图像以进行图像分析，保证对目标皮肤病变区域检测的精确性；并根据图像分析的结果，合理规划覆盖整个病变部分的激光规划路径；根据病变皮肤的特征信息匹配相应的激光设置参数，以使激光能够根据目标皮肤的实际情况进行工作，使之符合的实际情况，直至完成整个色素性皮肤区域的处理过程；全面提高了清洗过程中对激光参数的控制精度，并使激光治疗的智能化程度得到进一步提升。

技术研发人员：王成,菅浩浦,袁旭军,张大伟,李建郎
受保护的技术使用者：上海理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4