阅读说明：本技术 一种激光医疗的照明装置 (Lighting device for laser medical treatment ) 是由 陈晓文 汤明玥 魏小琴 邓涵凌 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种激光医疗的照明装置,包括照明单元、照明检测单元、机械单元,照明单元包括补偿光源和固定光源,照明检测单元包括摄像元件和图像处理系统,图像处理系统包括图像分割系统、比较系统、动态跟踪系统、驱动控制模块,机械单元包括灯体、灯柱和驱动结构,灯体上设置有照明单元和照明检测单元,灯柱上设置有驱动结构,驱动结构与灯体连接,驱动结构包括翻转结构和平移结构,动态跟踪系统包括特征提取模块、位移计算模块。本发明利用照明检测单元对手术医生的手部进行跟踪定位,并利用平移结构带动照明装置自动跟踪手术医生的手部进行移动,同时利用翻转结构带动照明装置自动进行翻转,避免出现阴影的情况,提高了医生的医疗效率。(The invention discloses a laser medical lighting device, which comprises a lighting unit, a lighting detection unit and a mechanical unit, wherein the lighting unit comprises a compensation light source and a fixed light source, the lighting detection unit comprises a camera element and an image processing system, the image processing system comprises an image segmentation system, a comparison system, a dynamic tracking system and a driving control module, the mechanical unit comprises a lamp body, a lamp post and a driving structure, the lighting unit and the lighting detection unit are arranged on the lamp body, the driving structure is arranged on the lamp post and connected with the lamp body, the driving structure comprises a turnover structure and a translation structure, and the dynamic tracking system comprises a feature extraction module and a displacement calculation module. The hand tracking and positioning device utilizes the illumination detection unit to track and position the hand of the surgeon, utilizes the translation structure to drive the illumination device to automatically track the hand of the surgeon to move, and simultaneously utilizes the turnover structure to drive the illumination device to automatically turn over, thereby avoiding the shadow situation and improving the medical efficiency of the surgeon.)

一种激光医疗的照明装置

技术领域

本发明涉及医疗照明技术领域，特别涉及一种激光医疗的照明装置。

背景技术

在激光医疗的过程中，照明装置是手术中必不可少的设备，然而医疗过程中，医生的手、头和手术设备均会对光线造成阻隔，形成阴影，且光通量无法调节，导致长时间手术容易造成视觉疲劳的问题，因此，申请号201410053197.5一种医疗智能激光无影照明系统，就采用照明检测单元进行图像检测，调整光通量使光线保持平和，且利用摇臂单元控制照明装置转向，从而解决阴影问题，然而该方案照明检测单元没有检测阴影的功能，说明照明检测单元没有与摇臂单元建立连接，阴影问题需要人工手动控制摇臂单元进行调节，这导致在实际运用的过程中，需要消耗大量的时间对照明装置进行调节，极大的降低了医疗的效率，且照明装置还存在照明面积过大，耗能增大的问题，且过大的照明面积导致没有明显的明暗对比，不利于医生对目标部位进行观察，然而小型的照明装置无法跟踪医生的医疗进程，无法准确定位，需要人工控制照明装置的照明位置，不利于医疗的快速进行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种激光医疗的照明装置，解决目前照明装置需要人工手动调节照明方向以及小型照明装置无法自动定位医生的医疗位置的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种激光医疗的照明装置，包括照明单元、照明检测单元、机械单元，所述照明单元包括补偿光源和固定光源，所述照明检测单元包括摄像元件和图像处理系统，所述图像处理系统包括图像分割系统、比较系统、动态跟踪系统、驱动控制模块，所述机械单元包括灯体、灯柱和驱动结构，所述灯体上设置有照明单元和照明检测单元，所述灯柱上设置有驱动结构，所述驱动结构与灯体连接，所述驱动结构包括翻转结构和平移结构，所述图像分割系统将摄像元件检测的特征图像分割成若干个单元图像，并将摄像元件检测的特征图像的光照强度平均值作为阀值，所述比较系统将若干个单元图像的光照强度与阀值进行对比，将单元图像光照强度低于阀值的图像组成一个区域，所述驱动控制模块控制翻转结构向着该区域的方向翻转，当单元图像的光照强度与特征图像的光照强度平均值相同，所述比较系统再将特征图像的光照强度与预先设定的光照强度阀值进行对比，控制照明单元的补偿光源调节整体光照强度的明暗，所述动态跟踪系统包括特征提取模块、位移计算模块，所述特征提取模块提取医疗人员的手部特征图像，所述位移计算模块根据连续的医疗人员手部的特征图像进计算医疗人员的手部位移量，所述驱动控制模块将位移计算模块计算出来的手部位移量传递至平移结构，生成带动照明单元动态跟踪医疗人员的手部位移量的信息。

作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动控制模块根据上一次驱动平移结构的位移量和此次特征图像与上一次特征图像的位移差生成此次驱动平移结构的位移量。

作为本发明的一种优选技术方案，所述翻转结构包括贯穿灯体的第一转轴，所述第一转轴的一端连接有第一驱动电机，所述第一转轴的外侧套接有固定支架，所述固定支架的一端连接有第二转轴，所述第二转轴的一端连接有第二驱动电机，所述第二转轴的外侧套接有轴承座，所述平移结构包括连接固定座的移动平台，所述移动平台的一侧连接有伸缩杆，所述伸缩杆的一端设置有液压驱动器，所述伸缩杆的外侧设置有固定座，所述固定座的底部设置有滑块，所述滑块的内侧贯穿设置有丝杆，所述丝杆的一端设置有伺服电机，所述丝杆和滑块均位于灯柱上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第一驱动电机、第二驱动电机、液压驱动器和伺服电机均与驱动控制模块信号连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述特征提取模块包括穿戴在手术人员手上的识别标识，所述特征提取模块提取目标图像中识别标识的图像来确定手术人员手部的位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明利用照明检测单元对手术医生的手部进行跟踪定位，并利用平移结构带动照明装置自动跟踪手术医生的手部进行移动，同时利用翻转结构带动照明装置自动进行翻转，避免出现阴影的情况，提高了医生的医疗效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的驱动结构的示意图；

图中：1、照明单元；2、照明检测单元；3、补偿光源；4、固定光源；5、摄像元件；6、图像分割系统；7、比较系统；8、驱动控制模块；9、灯体；10、灯柱；11、驱动结构；12、翻转结构；13、平移结构；14、特征提取模块；15、位移计算模块；16、第一转轴；17、第一驱动电机；18、固定支架；19、第二转轴；20、第二驱动电机；21、轴承座；22、移动平台；23、伸缩杆；24、液压驱动器；25、固定座；26、滑块；27、丝杆；28、伺服电机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。

此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种激光医疗的照明装置，包括照明单元1、照明检测单元2、机械单元，照明单元1包括补偿光源3和固定光源4，照明检测单元2包括摄像元件5和图像处理系统，图像处理系统包括图像分割系统6、比较系统7、动态跟踪系统、驱动控制模块8，机械单元包括灯体9、灯柱10和驱动结构11，灯体9上设置有照明单元1和照明检测单元2，灯柱10上设置有驱动结构11，驱动结构11与灯体9连接，驱动结构11包括翻转结构12和平移结构13，图像分割系统6将摄像元件5检测的特征图像分割成若干个单元图像，并将摄像元件检测的特征图像的光照强度平均值作为阀值，比较系统7将若干个单元图像的光照强度与阀值进行对比，将单元图像光照强度低于阀值的图像组成一个区域，该区域即为阴影部分，驱动控制模块8控制翻转结构12向着阴影部分的方向翻转，直到单元图像的光照强度与特征图像的光照强度平均值相同，比较系统7再将特征图像的光照强度与预先设定的光照强度阀值进行对比，控制照明单元1的补偿光源3调节整体光照强度的明暗，动态跟踪系统包括特征提取模块14、位移计算模块15，特征提取模块14提取医疗人员的手部特征图像，位移计算模块15根据连续的医疗人员手部的特征图像进计算医疗人员的手部位移量，驱动控制模块8将位移计算模块15计算出来的手部位移量传递至平移结构13，生成带动照明单元1动态跟踪医疗人员的手部位移量的信息。

进一步的，驱动控制模块8根据上一次驱动平移结构13的位移量和此次特征图像与上一次特征图像的位移差生成此次驱动平移结构13的位移量。

具体步骤包括：

S1：在平移机构未移动的情况下，拍下连续两帧k和k+1图像；

S2：对比k和k+1两帧图像的特征部位的的图像位置；建立第一位移差，控制平移机构根据第一位移差进行移动；

S3：在平移机构移动的过程中，并拍下k+2图像，对比k+1和k+2两个图像的特征部位的的图像位置；建立第二位移差，将第二位移差与S2平移机构的位移距离相加，得到第三位移差，控制平移机构根据第三位移差进行移动；

……

Sn：在平移机构移动的过程中，拍下k+n-1图像，对比k+n-2和k+n-1两个图像的特征部位的的图像位置；建立第n-1位移差，将第n-1位移差与Sn-1平移机构的位移距离相加，得到第n位移差，控制平移机构根据第n位移差进行移动。

平移结构13的实时功率可以通过驱动控制模8进行控制，从而使拍摄元件5拍摄下一张图片时，平移结构13已经完成了上一次的全部位移量。

图2示出了驱动结构11的具体结构，其中，翻转结构12包括贯穿灯体9的第一转轴16，第一转轴16的一端连接有第一驱动电机17，第一转轴16的外侧套接有固定支架18，固定支架18的一端连接有第二转轴19，第二转轴19的一端连接有第二驱动电机20，第二转轴19的外侧套接有轴承座21，平移结构13包括连接固定座18的移动平台22，移动平台22的一侧连接有伸缩杆23，伸缩杆23的一端设置有液压驱动器24，伸缩杆23的外侧设置有固定座25，固定座25的底部设置有滑块26，滑块26的内侧贯穿设置有丝杆27，丝杆27的一端设置有伺服电机28，丝杆27和滑块26均位于灯柱10上。

具体的，灯体9朝下的一面设置有照明单元1和照明检测单元2，翻转结构12中，由第一驱动电机17带动第一转轴16进行转动，第一转轴16转动可以带动灯体9向左或向右翻转，而第二驱动电机20可以带动第二转轴19转动，第二转轴19转动使得固定第一转轴16的固定支架18向前或向后翻转，使得灯体9可以向任意方向翻转，平移结构13中，由液压驱动器24带动伸缩杆23伸缩，伸缩杆23的一端连接移动平台22，伸缩杆23伸缩的过程中带动移动平台22向左或向右移动，移动平台22通过轴承座21与翻转结构12的第二转轴19相连，使得整个翻转结构12向左或向右移动，而伺服电机28带动丝杆27转动，丝杆27外侧套接有滑块26，使得丝杆27与滑块26构成丝杆螺母结构，丝杆27转动时会带动滑块26向前或向后移动，滑块26移动的过程中，通过固定座25与伸缩杆23相连，从而带动整体向前或向后移动，使得灯体9能够向着任意方向进行平移。

将第一驱动电机17、第二驱动电机20、液压驱动器24、伺服电机28均和驱动控制模块8建立连接，从而使驱动结构11能够根据驱动控制模块8的指示进行机械运动。

为了减少特征提取模块14在提取医疗人员手部图像时容易出现的干扰，比如识别不清楚等，因此，在医疗人员的手上佩戴识别标识，特征提取模块14改为提取特征图像内识别标识的图像来确定手术人员手部的位置。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。