專(zhuān)利名稱(chēng)：用于熱成像的方法、設(shè)備和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像，并且更具體地，涉及用于獲得和分析熱像圖(thermographic images)的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
成像在醫(yī)療診斷中的使用追溯到20世紀(jì)早期。目前，存在大量不同的成像模態(tài)由 醫(yī)師支配，允許對(duì)硬組織和軟組織的成像以及對(duì)正常組織和病態(tài)組織的表征。為了標(biāo)識(shí)炎癥的目的，紅外線成像被用于表征人體中熱可區(qū)分位置。紅外照相機(jī) 產(chǎn)生被稱(chēng)為熱像圖的二維圖像。熱像圖典型地通過(guò)從對(duì)象的身體接收在多個(gè)紅外線波長(zhǎng)范 圍中的任何一個(gè)波長(zhǎng)上的輻射并且分析該輻射來(lái)提供表面的二維溫度圖而被獲得。熱像圖 可以是可視圖像和對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)中的任何一個(gè)或者兩者的形式。用于紅外線熱成像的來(lái) 自紅外照相機(jī)的輸出典型地提供包含多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)點(diǎn)的圖像，每個(gè)像素提供被可視地顯示 的溫度信息，使用顏色碼或者灰度碼。所述溫度信息可以被計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)一步處理以生成 例如所述圖像或者所述圖像的離散區(qū)域的平均溫度，通過(guò)對(duì)與所有像素或者其子集相關(guān)聯(lián) 的溫度數(shù)據(jù)取平均?；谒鰺嵯駡D，醫(yī)師診斷所述位置，并且確定例如該位置是否包含炎癥，同時(shí)高 度依靠經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)。美國(guó)專(zhuān)利No. 7，072，504公開(kāi)了利用兩個(gè)紅外照相機(jī)(左邊的和右邊的)與兩個(gè) 可見(jiàn)光照相機(jī)(左邊的和右邊的)相結(jié)合的方法。所述紅外照相機(jī)被用于提供三維熱像圖 并且所述可見(jiàn)光照相機(jī)被用于提供三維可見(jiàn)光圖像。以交疊的方式向用戶(hù)顯示所述三維熱 像圖和所述三維可見(jiàn)光圖像。同樣所關(guān)心的是美國(guó)專(zhuān)利No. 6，442，419，其公開(kāi)了一種掃描系統(tǒng)，該掃描系統(tǒng)包 括執(zhí)行從對(duì)象提取360°數(shù)據(jù)的紅外線檢測(cè)機(jī)構(gòu)，以及信號(hào)解碼機(jī)構(gòu)，所述信號(hào)解碼機(jī)構(gòu)從 所述紅外線檢測(cè)機(jī)構(gòu)接收電信號(hào)并且將所述信號(hào)集成到三維輪廓曲面和所述對(duì)象的對(duì)應(yīng) 的溫度分布的數(shù)據(jù)中。國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)No. 2006/003658的內(nèi)容通過(guò)引用被并入此處，其公開(kāi)了包括非熱 成像的圖像數(shù)據(jù)獲取功能以及熱像圖數(shù)據(jù)獲取功能的系統(tǒng)。該非熱成像的圖像數(shù)據(jù)獲取功 能獲取非熱成像的圖像數(shù)據(jù)，并且所述熱像圖數(shù)據(jù)獲取功能獲取熱像圖數(shù)據(jù)。對(duì)用于獲得和分析熱像圖的方法、設(shè)備以及系統(tǒng)有廣泛認(rèn)可的需要，并且具有這 種方法、設(shè)備以及系統(tǒng)將是非常有利的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了計(jì)算身體中的熱路徑的方法。該方法包括(a)將 熱數(shù)據(jù)與至少一部分身體的表面相關(guān)聯(lián)以由此在所述表面上生成熱數(shù)據(jù)圖；(b)在所述熱 數(shù)據(jù)圖中標(biāo)識(shí)至少一個(gè)熱可區(qū)分區(qū)域；以及(c)基于該至少一個(gè)熱可區(qū)分區(qū)域的表面分布 計(jì)算該至少一部分身體中的熱路徑。
根據(jù)下文所描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中另外的特征，通過(guò)從所述表面收集熱輻 射來(lái)實(shí)現(xiàn)(a)。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，該方法還包括為所述至少一部分身 體中的組織的發(fā)射率而校正所述收集的熱輻射。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述至少一個(gè)熱可區(qū)分區(qū)域包括至 少兩個(gè)熱可區(qū)分區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了計(jì)算活體中的熱路徑的方法，其包括獲得定義 在活體的三維空間表示上并且具有與所述三維空間表示的表面相關(guān)聯(lián)的熱數(shù)據(jù)的合成熱 空間圖像。優(yōu)選地以多個(gè)圖片單元將所述熱數(shù)據(jù)網(wǎng)格化地布置在所述表面上，每個(gè)圖片單 元由網(wǎng)格上的密度值表示。該方法還包括在所述熱空間圖像中標(biāo)識(shí)至少一個(gè)熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū) (spot)，以及將所述熱空間圖像和所述熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)用于計(jì)算所述熱路徑。根據(jù)下文所描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中另外的特征，該方法還包括使用至少兩 個(gè)熱軌道以便確定所述活體中的內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域.根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，該方法還包括獲得表示所述活體 的不同姿態(tài)的附加的合成熱空間圖像；重復(fù)所述熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)標(biāo)識(shí)和所述梯度計(jì)算以便確 定對(duì)應(yīng)于所述不同姿態(tài)的內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域；以及比較對(duì)應(yīng)于不同姿態(tài)的內(nèi)部三維熱 可區(qū)分區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的又另一個(gè)方面，提供了用于計(jì)算活體中的熱路徑的裝置，其包括輸 入單元，所述輸入單元用于接收合成熱空間圖像；點(diǎn)區(qū)標(biāo)識(shí)單元，所述點(diǎn)標(biāo)識(shí)單元用于在所 述合成熱空間圖像中標(biāo)識(shí)至少一個(gè)熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)；以及計(jì)算器，所述計(jì)算器用于基于所述 熱空間圖像和所述熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)計(jì)算活體中的所述熱路徑。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，該裝置還包括區(qū)域確定單元，所述 區(qū)域確定單元被設(shè)計(jì)和配置用于基于至少兩個(gè)熱軌道來(lái)確定所述活體中內(nèi)部三維熱可區(qū) 分區(qū)域。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，通過(guò)計(jì)算在該點(diǎn)區(qū)處所述表面的空 間梯度來(lái)計(jì)算所述熱路徑。根據(jù)本發(fā)明的又另一個(gè)方面，提供了確定所述活體中內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域的方 法，該方法包括獲得合成熱空間圖像；在網(wǎng)格上搜索由大體上相似的密度值表示的至少 一個(gè)圖片單元集合；并且對(duì)于所述至少一個(gè)圖片單元集合中的至少一個(gè)，定義多個(gè)軌跡，每 個(gè)軌跡與該集合中的至少一對(duì)圖片單元相關(guān)聯(lián)并且被定義以便所述軌跡的每個(gè)點(diǎn)在距該 對(duì)中的單個(gè)圖片單元相等的熱距離處，并且將該多個(gè)軌跡用于確定所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分 區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的又另一個(gè)方面，提供了用于確定活體中內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域的裝 置，該裝置包括輸入單元，所述輸入單元用于接收合成熱空間圖像；搜索單元，所述搜索 單元用于在網(wǎng)格上搜索由大體上相似的密度值表示的至少一個(gè)圖片單元集合；軌跡定義單 元，所述軌跡定義單元用于定義多個(gè)軌跡，每個(gè)軌跡與該集合的至少一對(duì)圖片單元相關(guān)聯(lián) 并且被定義以便所述軌跡的每個(gè)點(diǎn)在距該對(duì)中的單個(gè)圖片單元相等的熱距離處；以及區(qū)域 確定單元，所述區(qū)域確定單元用于基于該多個(gè)軌跡確定所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域。根據(jù)下文所描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中另外的特征，該多個(gè)軌跡中的至少一個(gè)
11軌跡是平面。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中又另外的特征，由該多個(gè)軌跡至少部分地界定所述內(nèi) 部三維熱可區(qū)分區(qū)域。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中又另外的特征，基于該多個(gè)軌跡中的至少若干個(gè)的相 交線來(lái)確定所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中又另外的特征，該方法還包括在所述內(nèi)部三維熱可區(qū) 分區(qū)域內(nèi)定位源區(qū)域。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中又另外的特征，該裝置還包括源區(qū)域定位器，用于在 所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域內(nèi)定位源區(qū)域。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中又另外的特征，從由重心、加權(quán)的重心和所述內(nèi)部三 維熱可區(qū)分區(qū)域的質(zhì)心構(gòu)成的組中選擇所述源區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的其他方面，提供了確定活體中的多個(gè)熱可區(qū)分對(duì)象的方法，該方法 包括獲得合成熱空間圖像，其中以圍繞所述表面上的至少一個(gè)熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)的閉合等溫 線來(lái)表征所述熱數(shù)據(jù)；基于所述合成熱空間圖像確定所述活體中的內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū) 域；分析所述三維空間表示以便在所述三維空間表示內(nèi)定義分界線，其中屬于分界線一側(cè) 上的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于所述表面上的單個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)，而屬于所述分界線另一側(cè)上的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于所 述表面上的多個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)；以及將所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域與所述分界線相比較以 便確定活體中的熱可區(qū)分對(duì)象的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的又其他方面，提供了用于確定活體中的多個(gè)熱可區(qū)分對(duì)象的裝置， 該裝置包括輸入單元，所述輸入單元用于接收合成熱空間圖像；區(qū)域確定單元，所述區(qū)域 確定單元用于基于所述合成熱空間圖像確定活體中內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域；分析器，所述 分析器用于分析三維空間表示以便在所述三維空間表示內(nèi)定義分界線，其中屬于分界線一 側(cè)上的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于表面上的單個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)，而屬于分界線另一側(cè)上的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于表面上的 多個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)；以及比較單元，所述比較單元用于將內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域與分界線 相比較以便確定活體中的熱可區(qū)分對(duì)象的數(shù)量。根據(jù)下文所描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中另外的特征，該方法還包括獲取至少一 個(gè)熱像圖以及將該至少一個(gè)熱像圖映射到所述三位空間表示上以便形成所述合成熱空間 圖像.根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述映射包括根據(jù)活體的發(fā)射率數(shù) 據(jù)加權(quán)該至少一個(gè)熱像圖。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述至少一個(gè)熱像圖包括多個(gè)熱像 圖。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，當(dāng)所述活體處于不同的姿態(tài)時(shí)，所 述熱像圖中的至少兩個(gè)被獲取。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述至少一個(gè)附加的合成熱空間圖 像對(duì)應(yīng)于所述活體的不同姿態(tài)。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，該方法還包括獲得活體的多個(gè)三 維空間表示；對(duì)于至少兩個(gè)三維空間表示，分析每個(gè)三維空間表示以便在所述三維空間表 示的表面上確定等溫線的預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；以及基于所述預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為所述至少一個(gè)熱像圖和/或所述活體的姿態(tài)選擇視點(diǎn)。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，該方法還包括獲得活體的至少一 個(gè)附加的三維空間表示，其對(duì)應(yīng)于相對(duì)于活體的不同的視點(diǎn)和/或活體的不同的姿態(tài)；基 于所述活體中的內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域，在所述至少一個(gè)附加的三維空間表示的表面上構(gòu) 建等溫線的預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；獲得對(duì)應(yīng)于所述不同的視點(diǎn)和/或不同的姿態(tài)的至少一個(gè)附 加的合成熱空間圖像；將所述至少一個(gè)合成熱空間圖像與所述等溫線的預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相 比較；以及發(fā)布與所述比較相關(guān)的報(bào)告。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，方法還包括構(gòu)建所述三維空間表
7J\ o根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述獲得所述三維空間表示包括用 紅外線距離內(nèi)的圖案照射所述身體，將至少一個(gè)熱成像設(shè)備用于獲取所述身體和所述圖案 的至少一個(gè)熱像圖，計(jì)算對(duì)應(yīng)于所述圖案的距離數(shù)據(jù)，以及將所述至少一個(gè)熱像圖和所述 距離數(shù)據(jù)用于構(gòu)建身體的所述三維空間表示。根據(jù)本發(fā)明的又其他方面，提供了用于活體前部的熱空間成像的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括在其中具有用于獲取活體的所述前部的至少一個(gè)熱像圖的至少一個(gè)熱成像設(shè)備的體內(nèi) 探測(cè)系統(tǒng)，以及數(shù)據(jù)處理器，該數(shù)據(jù)處理器用于分析從所述體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)接收的圖像數(shù)據(jù) 以便提供和顯示活體的所述前部的合成熱空間圖像。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，該系統(tǒng)還包括用于獲取活體的所述 前部的至少一個(gè)可見(jiàn)光圖像的至少一個(gè)可見(jiàn)光成像設(shè)備。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，該系統(tǒng)還包括用于使用圖案照射身 體的所述前部的照射設(shè)備。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)適用于通過(guò)肛門(mén) 而被插入。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)適用于通過(guò)陰道 而被插入。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)適用于通過(guò)尿道 而被插入。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)適用于通過(guò)食道 而被插入。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)被安裝在輸送機(jī) 構(gòu)上。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，從由內(nèi)窺鏡探測(cè)器和導(dǎo)管構(gòu)成的組 中選擇所述輸送機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供了一種方法，其包括從預(yù)先確定的視點(diǎn)獲取活體 的一系列熱像圖；比較所述熱像圖以提取所述熱像圖中的熱變化；以及當(dāng)所述熱變化在預(yù) 先確定的門(mén)限以下時(shí)，發(fā)布指示所述活體處于大體上穩(wěn)定的熱狀態(tài)的報(bào)告。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述獲取和比較大體上同時(shí)被執(zhí) 行。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，至少若干熱像圖被與單個(gè)先前所獲取的熱像圖相比較。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，至少若干熱像圖被與多個(gè)先前所獲 取的熱像圖相比較。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，該方法還包括在顯示設(shè)備上顯示所 述熱變化。根據(jù)本發(fā)明的又另外的方面，提供了監(jiān)視醫(yī)療設(shè)備在活體中的位置的方法，其包 括將所述醫(yī)療設(shè)備的溫度設(shè)置為與活體的平均溫度充分不同的溫度，形成活體的至少一 個(gè)合成熱空間圖像，以及將該至少一個(gè)合成熱空間圖像用于監(jiān)視可插入設(shè)備在活體中的位置。根據(jù)本發(fā)明的更進(jìn)一步的方面，提供了一種可插入到活體中的醫(yī)療設(shè)備，其包括 具有近端、遠(yuǎn)端和從所述近端延伸到所述遠(yuǎn)端的光纖的空心結(jié)構(gòu)，所述光纖被設(shè)計(jì)和構(gòu)建 為將熱輻射從所述遠(yuǎn)端傳送到所述近端。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述空心結(jié)構(gòu)和所述光纖由不同材 料制成。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述光纖由所述空心結(jié)構(gòu)中的通道 所限定。根據(jù)本發(fā)明的更進(jìn)一步的方面，提供了用于測(cè)距成像系統(tǒng)的照射設(shè)備，其包括用 于生成光束的光源、動(dòng)態(tài)光束偏轉(zhuǎn)器以及具有多個(gè)區(qū)分的區(qū)域的圖像形成元件，每個(gè)所述 圖像形成元件被設(shè)計(jì)用于形成不同的圖像，其中所述動(dòng)態(tài)光束偏轉(zhuǎn)器被設(shè)計(jì)和配置為掃描 所述圖像形成元件以在不同的時(shí)間形成不同的圖像。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述光源包括激光設(shè)備，并且所述 光束為激光光束。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述動(dòng)態(tài)光束偏轉(zhuǎn)器包括可移動(dòng)的鏡子。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述動(dòng)態(tài)光束偏轉(zhuǎn)器包括電光材 料。根據(jù)本發(fā)明的更進(jìn)一步的方面，提供了構(gòu)建身體的三維空間表示的方法，該方法 包括用紅外線距離內(nèi)的圖案照射身體；將至少一個(gè)熱成像設(shè)備用于獲取所述身體和所述 圖案的至少一個(gè)熱像圖；計(jì)算對(duì)應(yīng)于所述圖案的距離數(shù)據(jù)；以及將該至少一個(gè)熱像圖和所 述距離數(shù)據(jù)用于構(gòu)建所述身體的所述三維空間表示。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述獲取包括從至少兩個(gè)不同的視 點(diǎn)獲取所述身體和所述圖案的至少兩個(gè)熱像圖。根據(jù)本發(fā)明的更進(jìn)一步的方面，提供了用于構(gòu)建身體的三維空間表示的系統(tǒng)，其 包括照射設(shè)備，所述照射設(shè)備被設(shè)計(jì)和構(gòu)建用于使用紅外線距離內(nèi)的圖案照射身體；至 少一個(gè)熱成像設(shè)備，所述至少一個(gè)熱成像設(shè)備被設(shè)計(jì)和構(gòu)建用于獲取所述身體和所述圖案 的至少一個(gè)熱像圖；以及數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器被設(shè)計(jì)和配置用于計(jì)算對(duì)應(yīng)于所述 圖案的距離數(shù)據(jù)，以及將至少一個(gè)熱像圖和所述距離數(shù)據(jù)用于構(gòu)建所述身體的所述三維空 間表示。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述至少一個(gè)熱成像設(shè)備被設(shè)計(jì)和構(gòu)建用于從至少兩個(gè)不同的視點(diǎn)獲取所述身體和所述圖案的至少兩個(gè)熱像圖。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述圖案被選擇為允許通過(guò)時(shí)間編
碼構(gòu)建三維空間表示。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述圖案被選擇為允許通過(guò)空間編 碼構(gòu)建三維空間表示。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，通過(guò)飛行時(shí)間技術(shù) (time-of-flight technique)來(lái)計(jì)算所述距離數(shù)據(jù)。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，通過(guò)三角測(cè)量法來(lái)計(jì)算所述距離數(shù) 據(jù)。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，表征所述照射的脈沖寬度比20毫秒短。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述至少一個(gè)熱像圖的獲取以小于 20毫秒的曝光時(shí)間而被表征。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述至少一個(gè)熱像圖的獲取包括在 單個(gè)曝光時(shí)間期間的多次讀出。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述多次讀出中的至少兩次讀出被 累積地執(zhí)行。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，通過(guò)激光來(lái)實(shí)現(xiàn)所述照射。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，該方法還包括對(duì)于至少若干熱像 圖，過(guò)濾出源自由所述身體生成的熱的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例中又另外的特征，該方法還包括不用圖案而獲取身體的至少一個(gè) 熱像圖，其中所述過(guò)濾出圖像數(shù)據(jù)包括將不用所述圖案獲取的熱像圖從用所述圖案獲取的 熱像圖中減去。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述圖像數(shù)據(jù)處理器被設(shè)計(jì)和配置 用于過(guò)濾出源自由所述身體生成的熱的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述圖像數(shù)據(jù)處理器被設(shè)計(jì)和配置 為將不用所述圖案獲取的熱像圖從用所述圖案獲取的熱像圖中減去，從而過(guò)濾出所述圖像 數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的又另外的方面，提供了構(gòu)建身體的三維空間表示的方法，所述方法 包括用一系列點(diǎn)區(qū)照射所述身體，其中該系列中的至少一個(gè)點(diǎn)區(qū)可與該系列中的所有其 他點(diǎn)區(qū)區(qū)分開(kāi)；將至少一個(gè)成像設(shè)備用于從至少兩個(gè)不同的視點(diǎn)獲取所述身體和所述一系 列點(diǎn)區(qū)的至少兩個(gè)圖像；在每個(gè)圖像中定位所述一系列點(diǎn)區(qū)；在每個(gè)圖像中，標(biāo)識(shí)該至少 一個(gè)可區(qū)分的點(diǎn)區(qū)并且將該至少一個(gè)可區(qū)分的點(diǎn)區(qū)用于標(biāo)識(shí)所述系列中的所有其他的點(diǎn) 區(qū)；以及計(jì)算用于所述一系列點(diǎn)區(qū)的距離數(shù)據(jù)并且將所述距離數(shù)據(jù)用于構(gòu)建所述身體的三 維空間表示。根據(jù)本發(fā)明的又另外的方面，提供了校準(zhǔn)測(cè)距成像系統(tǒng)的方法，其包括訪問(wèn)圖形 數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)包含多個(gè)條目，每個(gè)條目具有圖形條目以及對(duì)應(yīng)于所述圖形條目的視點(diǎn) 的角度條目；用圖形照射身體；將至少一個(gè)成像設(shè)備用于從至少兩個(gè)不同的視點(diǎn)獲取所述 身體和所述圖形的至少兩個(gè)圖像；對(duì)于至少兩個(gè)圖像，標(biāo)識(shí)所述圖形，在數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索與所述圖形大體上相似的圖形條目并且從所述數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)的角度條目，由此提供至少兩個(gè) 角度；基于該至少兩個(gè)角度，計(jì)算用于所述圖形的距離數(shù)據(jù)并且將所述距離數(shù)據(jù)用于校準(zhǔn) 所述測(cè)距成像系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的又另外的方面，提供了一種校準(zhǔn)熱空間成像系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)具 有至少一個(gè)至少一個(gè)熱成像設(shè)備和至少一個(gè)可見(jiàn)光成像設(shè)備，該方法包括在多個(gè)波長(zhǎng)內(nèi) 用圖案照射身體，其中該多個(gè)波長(zhǎng)中的至少一個(gè)波長(zhǎng)可被所述一個(gè)至少一個(gè)熱成像設(shè)備檢 測(cè)并且該多個(gè)波長(zhǎng)中的至少一個(gè)波長(zhǎng)可被所述一個(gè)至少一個(gè)可見(jiàn)光成像設(shè)備檢測(cè)；將所述 至少一個(gè)至少一個(gè)熱成像設(shè)備用于獲取所述圖案的至少一個(gè)熱像圖，并且將至少一個(gè)可見(jiàn) 光成像設(shè)備用于獲取所述圖案的至少一個(gè)可見(jiàn)光圖像；以及使用所述熱像圖和所述可見(jiàn)光 圖像校準(zhǔn)所述三維熱成像設(shè)備。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，該至少一個(gè)熱像圖和至少一個(gè)可見(jiàn) 光圖像大體上同時(shí)被獲取。根據(jù)本發(fā)明的更進(jìn)一步的方面，提供了構(gòu)建身體的三維空間表示的方法，該方法 包括以如下方式使用可操作的用于生成至少兩個(gè)不同光色的圖案投影儀用編碼的圖案照 射身體使得不同顏色的編碼的圖案相互錯(cuò)開(kāi)；獲取所述編碼的圖案的至少一個(gè)圖像以提 供圖像數(shù)據(jù)；以及基于所述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算所述編碼的圖案的三維位置，由此構(gòu)建所述身體 的三維空間表示。根據(jù)本發(fā)明的又另外的方面，提供了用于構(gòu)建身體的三維空間表示的系統(tǒng)，該系 統(tǒng)包括圖案投影儀，所述圖案投影儀可操作的用于以使得不同顏色的編碼的圖案相互錯(cuò) 開(kāi)的方式用至少兩個(gè)不同光色的編碼的圖案照射所述身體；成像設(shè)備，所述成像設(shè)備用于 獲取所述編碼的圖案的至少一個(gè)圖像，由此以提供圖像數(shù)據(jù)；以及圖像數(shù)據(jù)處理器，所述圖 像數(shù)據(jù)處理器被設(shè)計(jì)和配置用于基于所述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算所述編碼的圖案的三維位置。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，該至少兩個(gè)編碼的圖案相互錯(cuò)開(kāi)一 個(gè)像素尺寸。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述圖案投影儀是可操作的用于順 序地投射不同顏色的編碼的圖案。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，不同顏色的編碼的圖案相互錯(cuò)開(kāi)比 相鄰?fù)队暗南袼刂行闹g的表征距離少的量。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述至少一個(gè)圖像的獲取以小于20 毫秒的曝光時(shí)間而被表征。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述至少一個(gè)圖像的獲取包括在單 個(gè)曝光時(shí)間期間的多次讀出。根據(jù)所描述的優(yōu)選實(shí)施例中更進(jìn)一步的特征，所述至少兩個(gè)不同顏色包括第一顏 色、第二顏色和第三顏色并且所述至少一個(gè)圖像的獲取包括在單個(gè)曝光時(shí)間期間的三次讀
出o除非另外被定義，在本文中所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域中 的一個(gè)普通技術(shù)人員通常所理解的相同含義。盡管與本文所描述的那些相似或者等效的方 法和材料可以被用在對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐和測(cè)試中，合適的方法和材料在下文中被描述。在沖 突的情況下，專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)(包括定義)將決定(control)。另外，所述材料、方法和例子僅是示意性的并且不是意圖要限制。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的實(shí)施涉及手動(dòng)地、自動(dòng)地或者以其組合的方式執(zhí)行或者完 成所選擇的任務(wù)或者步驟。而且，根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)際的儀器和 裝置，若干步驟可以在任何固件或者其組合的任何操作系統(tǒng)上通過(guò)硬件或者通過(guò)軟件來(lái)實(shí) 現(xiàn)。舉例來(lái)說(shuō)，就硬件而言，本發(fā)明的所選擇的步驟可以被實(shí)現(xiàn)為芯片或者電路。就軟件而 言，本發(fā)明的所選擇的步驟可以被實(shí)現(xiàn)為使用合適的操作系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的多個(gè)軟件指 令。在任何情況下，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的所選擇的步驟可以被描述為由數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行， 諸如用于執(zhí)行多個(gè)指令的計(jì)算平臺(tái)。


僅通過(guò)舉例的方式、參考附圖在本文中說(shuō)明了本發(fā)明?，F(xiàn)在詳細(xì)地具體參考附圖， 強(qiáng)調(diào)的是所示出的細(xì)節(jié)是舉例并且僅是出于示意性地論述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的目的，以 及為了提供被認(rèn)為是本發(fā)明的原理和概念方面的最有用并且容易被理解的描述而被呈現(xiàn)。 在這點(diǎn)上，沒(méi)有嘗試以比對(duì)于本質(zhì)上理解本發(fā)明所必需的更詳細(xì)地示出本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì) 節(jié)，說(shuō)明書(shū)與附圖一起使得在實(shí)踐中本發(fā)明的若干形式怎樣被實(shí)施對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 顯而易見(jiàn)。在附圖中圖la-c是3D空間表示(圖la)、熱像圖(圖lb)以及根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí) 施例的通過(guò)將熱像圖映射在3D空間表示的表面上而形成的合成熱空間圖像(圖lc)的示 意性圖示；圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的適合用于計(jì)算活體中的熱路徑的 方法的流程圖；圖3a是在其中梯度被用來(lái)定義身體中的熱路徑的過(guò)程的示意性圖示；圖3b是用于通過(guò)使用兩個(gè)或多個(gè)熱軌道確定內(nèi)部的三維熱可區(qū)分區(qū)域的位置的 過(guò)程的示意性圖示；圖4是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的用于計(jì)算活體中的熱路徑的設(shè)備的示 意性圖示；圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的適合用于確定活體中內(nèi)部的三維 熱可區(qū)分區(qū)域的位置以及可選地其尺寸的方法的流程圖；圖6a是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的用于定義軌跡的過(guò)程的示意性圖示；圖6b_d是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的用若干平面軌跡將其劃界的三維區(qū) 域的示意性圖示；圖6e示出根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的、兩個(gè)軌跡沿其相交的線；圖6f示出根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的多個(gè)點(diǎn)，該多個(gè)點(diǎn)是兩條或者多條 線的交點(diǎn)；圖7是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的用于確定活體中內(nèi)部的三維熱可區(qū)分 區(qū)域的設(shè)備的示意性圖示；圖8是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的適合用于確定活體中多個(gè)熱可區(qū)分對(duì) 象的方法80的流程圖9a_b是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的以閉合的等溫線為特征(圖9a)和 以開(kāi)放的等溫線為特征(圖％)的熱數(shù)據(jù)的示意性圖示；圖lOa-e是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的用于在3D空間表示內(nèi)定義分 界線的過(guò)程的示意性圖示，其使得屬于該分界線一邊的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于3D空間表示的表面上的 單個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)而屬于該分界線另一邊的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于3D空間表示的表面上的多個(gè)熱區(qū)分 的點(diǎn)區(qū)；圖11是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的用于確定活體中熱可區(qū)分對(duì)象的數(shù)量 的設(shè)備的示意性圖示；圖12a_f和13a_e是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的熱空間成像系統(tǒng)的示意性 圖示；圖14是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的以點(diǎn)區(qū)系列的形式的照射的示意性圖 示，其中該系列中的至少一個(gè)點(diǎn)區(qū)可與所有其他點(diǎn)區(qū)區(qū)分開(kāi)；圖15是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的適合用于構(gòu)建身體的3D空間表示的方 法的流程圖；圖16a_c是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的曝光時(shí)間和讀出時(shí)間的示意性圖 示；圖17是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的用于構(gòu)建身體的三維空間表示的系統(tǒng) 的示意性圖示；圖18a_c是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的熱空間成像系統(tǒng)的示意性圖示；圖19a_c是示出根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)的使用的示意 性圖示；圖20是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的適合用于評(píng)估對(duì)身體中內(nèi)部的熱可區(qū) 分區(qū)域的確定的精確度的方法的流程圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的適合用于確?；铙w處于大體上穩(wěn)定的 熱條件的方法的流程圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的可插入活體中的醫(yī)療裝置的示意性圖 示；圖23a_b是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的適合用于熱空間成像的照射裝置 的示意性圖示；圖24是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的適合用于構(gòu)建身體的3D空間表示的另一個(gè)方 法的流程圖；圖25是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的用于構(gòu)建身體的3D空間表示的另一個(gè)系統(tǒng)的 示意性圖示；以及圖26a_d是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的相互錯(cuò)開(kāi)的圖案的示意性圖示。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包含可以用在成像方面的方法、設(shè)備以及系統(tǒng)。特別地，但不是排他地，本 實(shí)施方式可以被用來(lái)確定活體中內(nèi)部的熱可區(qū)分區(qū)域的位置。參考附圖和隨附的說(shuō)明書(shū)將更好地理解根據(jù)本實(shí)施例的方法、設(shè)備以及系統(tǒng)的原
18理和操作。在詳細(xì)地解釋本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明不被限于在下 面的說(shuō)明中所闡述的或者在附圖中所示出的構(gòu)建的細(xì)節(jié)和部件的布置中它的適用。本發(fā)明 能夠用于其它實(shí)施例或者能夠以各種方式被實(shí)踐或者實(shí)現(xiàn)。同樣地，應(yīng)當(dāng)理解的是在本文 中所采用的措辭和術(shù)語(yǔ)是出于說(shuō)明的目的而不應(yīng)當(dāng)被看作限制。本發(fā)明已經(jīng)設(shè)計(jì)出允許根據(jù)熱路徑或者軌道檢測(cè)和定位所關(guān)心的組織區(qū)域(例 如，諸如腫瘤的病狀)的方式，其中熱路徑或者軌道從這種組織區(qū)域通向覆蓋在該組織區(qū) 域的表面。在本文中設(shè)想了用于這種軌道或者路徑計(jì)算的若干方式。一種這樣的方式利用熱 數(shù)據(jù)圖，該熱數(shù)據(jù)圖包括與至少一部分身體的表面相關(guān)聯(lián)的熱數(shù)據(jù)。一個(gè)或多個(gè)熱可區(qū)分 區(qū)域在熱數(shù)據(jù)圖中被標(biāo)識(shí)。在本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例中，(一個(gè)或多個(gè))熱可區(qū)分區(qū) 域因而以就表面分布(例如熱區(qū)域的圖案)、表面上的位置、熱密度、尺寸、相對(duì)于其他熱可 區(qū)分區(qū)域的位置而言(as far as)來(lái)表征。這些表征性的特征優(yōu)選地被用于計(jì)算身體中的 熱路徑。因而，本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例一般而言涉及對(duì)表面信息的分析，諸如提取在下面的 組織的特性。在本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例中，表面信息包含空間信息以及熱信息。空間信息包含至少部分地包圍三維體積的非平面的表面的幾何特性。一般而言， 非平面的表面是嵌入在三維空間中的二維對(duì)象。理論上，非平面的表面是由平滑連接且緊 致的黎曼二維流形所導(dǎo)出的度量空間。理想地，非平面的表面的幾何特性將被明確地提供， 例如非平面的表面上的每個(gè)點(diǎn)的斜率和曲率(或者甚至其他空間導(dǎo)數(shù)或者其組合)。然而， 這種信息極少有地可得到并且空間信息被提供用于非平面的表面的經(jīng)采樣的形式，其為黎 曼二維流形上的點(diǎn)的集合并且足夠用于描述二維流形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。典型地，非平面的表面 的空間信息是3D空間表示的簡(jiǎn)化形式，其可以是點(diǎn)云或者是基于點(diǎn)云的3D重構(gòu)(例如多 邊形網(wǎng)格或者曲線形網(wǎng)格)。借助于3D坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)表現(xiàn)3D空間表示，諸如但不限于笛卡 爾、球形、橢球形、3D拋物線或拋物面坐標(biāo)3D系統(tǒng)。術(shù)語(yǔ)“表面”在本文中被用作術(shù)語(yǔ)“非平面的表面”的縮略語(yǔ)。熱信息包含關(guān)于從表面排出或者被表面吸收的熱的數(shù)據(jù)。由于表面的不同部分通 常排出或者吸收不同量的熱，熱信息包含元組(tuple)的集合，每個(gè)元組包含表面上的區(qū) 域或者點(diǎn)的坐標(biāo)以及與該點(diǎn)或者區(qū)域相關(guān)聯(lián)的熱值(例如溫度、熱能)。熱信息可以被轉(zhuǎn) 換成可視信號(hào)，在這種情況下熱信息以熱像圖的形式。術(shù)語(yǔ)“熱像圖”和熱信息貫穿說(shuō)明書(shū) 被可互換地使用而不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。特別地，除非另外定義，術(shù)語(yǔ)“熱像圖” 的使用不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是被限于熱信息到可視信號(hào)的轉(zhuǎn)換。舉例來(lái)說(shuō)，可以在由計(jì)算機(jī)可讀 介質(zhì)構(gòu)成的存儲(chǔ)器中將熱像圖存儲(chǔ)為如上所述的、元組的集合。身體的表面信息(熱信息和空間信息)典型地以合成的3D圖像的形式，該合成的 3D圖像將熱數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)兩者都包含在相同的3D圖像上。這種圖像被稱(chēng)為熱空間圖像。所理解的是身體的三維圖像典型地是二維圖像，其除了指示身體構(gòu)件的橫向延伸 外，還指示身體構(gòu)件或者其部分與某個(gè)參考點(diǎn)的相對(duì)或者絕對(duì)距離，諸如成像裝置的位置。 因而，三維圖像典型地包括屬于三維身體(body)的非平面的表面的信息并且不一定是在 塊中(in thebulk)。然而，普遍接受的是將這種圖像稱(chēng)為“三維的”，因?yàn)榉瞧矫娴谋砻娣奖愕乇欢x在三維的坐標(biāo)系統(tǒng)上。因而，貫穿本說(shuō)明書(shū)以及在隨后的權(quán)利要求部分中，術(shù)語(yǔ) “三維圖像”和“三維表示”主要與表面實(shí)體有關(guān)。熱空間圖像定義在身體的3D空間表示上以及具有與3D空間表示的表面相關(guān)聯(lián)并 且以多個(gè)圖片單元(例如，像素、像素的布置)網(wǎng)格化地布置在表面上的熱數(shù)據(jù)，每個(gè)圖片 單元由網(wǎng)格上的密度值或者灰度級(jí)來(lái)表示。所理解的是不同密度值的數(shù)量可以不同于灰度 級(jí)的數(shù)量。舉例來(lái)說(shuō)，8位顯示器可以生成256個(gè)不同的灰度級(jí)。然而，原則上，對(duì)應(yīng)于熱信 息的不同密度值的數(shù)量可以大得多。作為代表性的例子，假設(shè)熱信息跨越37°C的范圍并且 以0. 1°C的分辨率數(shù)字化。在這種情況下，有370個(gè)不同的密度值并且灰度級(jí)的使用的精確 度差大約0.4倍。因而，在本發(fā)明的各種示范性的實(shí)施例中，通過(guò)使用密度值而不是灰度級(jí) 來(lái)執(zhí)行熱數(shù)據(jù)的處理。盡管如此，灰度級(jí)的使用沒(méi)有從本發(fā)明的范圍中被排除。在本文中術(shù)語(yǔ)“像素”有時(shí)被簡(jiǎn)化用來(lái)指示圖片單元。然而，這不是意圖要限制“圖 片單元”的含義，其指的是圖像組成的單位。典型地，一個(gè)或多個(gè)熱像圖被映射到3D空間表示的表面以形成熱空間圖像。要被 映射到3D空間表示的表面上的熱像圖優(yōu)選地包含在與3D空間表示相同的坐標(biāo)系統(tǒng)上所表 現(xiàn)的熱數(shù)據(jù)。任何類(lèi)型的熱數(shù)據(jù)可以被使用。在一個(gè)實(shí)施例中，熱數(shù)據(jù)包含絕對(duì)溫度值，在 另一個(gè)實(shí)施例中，熱數(shù)據(jù)包含相對(duì)溫度值，其每個(gè)對(duì)應(yīng)例如表面上的相應(yīng)的點(diǎn)和某個(gè)參考 點(diǎn)之間的溫度差，在另一個(gè)實(shí)施例中，熱數(shù)據(jù)包含局部的溫度差。同樣所設(shè)想的是上述溫度 數(shù)據(jù)類(lèi)型的組合，例如熱數(shù)據(jù)可以包含絕對(duì)和相對(duì)溫度值兩者，以及類(lèi)似數(shù)據(jù)。典型地，熱像圖中的信息還包括在參考記號(hào)處的熱條件(例如溫度)。熱像圖到3D空間表示的表面上的映射是例如通過(guò)精確地放置參考記號(hào)(例如通 過(guò)將熱像圖中它們的坐標(biāo)與3D空間表示中它們的坐標(biāo)比較)，從而也匹配其他點(diǎn)，因而形 成合成的空間圖像?？蛇x地并且優(yōu)選地，熱像圖的映射伴隨校正過(guò)程，在該修正過(guò)程中采用熱發(fā)射率 因素。身體構(gòu)件的熱發(fā)射率是無(wú)量綱的量，被定義為從身體構(gòu)件的表面發(fā)射的熱輻射的 量和從具有如身體構(gòu)件相同的溫度的黑體發(fā)射的熱輻射的量之間的比。因而，理想的黑體 的熱發(fā)射率為1，而所有其他體的熱發(fā)射率在0和1之間。通常所假定的是身體的熱發(fā)射率 大體上與其熱吸收因子相等?？梢酝ㄟ^(guò)使用身體的估計(jì)的熱特征來(lái)執(zhí)行校正過(guò)程。特別地，熱像圖在將身體表 面上的區(qū)域的發(fā)射率的差異考慮在內(nèi)的情況下，被映射到描述身體的非平面的表面上。具 有與其周?chē)啾炔煌陌l(fā)射率值的區(qū)域可以是例如受驚嚇的區(qū)域、著色的區(qū)域、胸部的乳 頭區(qū)域、痣。另外，具有不同膚色的對(duì)象的發(fā)射率值可能不同。在優(yōu)選的實(shí)施例中，熱像圖根據(jù)表面的不同的發(fā)射率值而被加權(quán)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)由 熱成像裝置獲取的信息包括溫度或者能量值時(shí)，至少一部分溫度或者能量值可以除以身體 表面上的相應(yīng)區(qū)域的發(fā)射率值。本領(lǐng)域的一個(gè)普通技術(shù)人員將理解這樣的過(guò)程產(chǎn)生有效溫 度或者能量值，該值比由熱成像裝置獲取的值高。由于不同的區(qū)域可能以不同的發(fā)射率值 為特征，加權(quán)的熱像圖提供關(guān)于從身體表面發(fā)射的熱的更好的估計(jì)。對(duì)于身體包含婦女的胸部的情況下的合成熱空間圖像的代表性的例子在圖la-c 中示出，其顯示了作為非平面的表面被示出的3D空間表示(圖la)、作為平面的等溫線被示出的熱像圖(圖lb)以及通過(guò)將熱像圖映射到3D空間表示的表面上而形成的合成熱空間 圖像(圖lc)。如所示出的那樣，熱空間圖像的熱數(shù)據(jù)被表示為網(wǎng)格上的灰度級(jí)值，在102處 大概地示出。應(yīng)當(dāng)理解的是根據(jù)灰度級(jí)值的表示是出于示意的目的而不應(yīng)當(dāng)被看作限制。 如在上文中所解釋的那樣，熱數(shù)據(jù)的處理也可以通過(guò)使用密度值來(lái)執(zhí)行。同樣在圖la-c中 示出的是被用于映射的參考記號(hào)101?？梢砸袁F(xiàn)有技術(shù)中已知的任何技術(shù)來(lái)得到3D空間表示、熱像圖和合成熱空間 圖像，諸如在國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)No. W0 2006/003658、美國(guó)公開(kāi)申請(qǐng)No. 20010046316以及美 國(guó)申請(qǐng) No. 6，442，419、No. 6，765，607、No. 6，965，690、No. 6，701，081、No. 6，801，257、 No. 6，201，541、No. 6，167，151、No. 6，167，151 和 No. 6，094，198。本實(shí)施方式還提供用于得
到表面信息或者其部分的其他技術(shù)，將在下文中進(jìn)一步詳述。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例可以在有形的介質(zhì)上實(shí)施，諸如用于執(zhí)行方法步驟的計(jì)算 機(jī)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例可以在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上實(shí)施，包含用于完成方法步驟的計(jì)算機(jī) 可讀指令。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例也可以在具有數(shù)字計(jì)算機(jī)能力的電子裝置上實(shí)施，該電子 裝置被布置用來(lái)在有形的介質(zhì)上運(yùn)行或者在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上執(zhí)行指令。實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例的 方法步驟的計(jì)算機(jī)程序通?？梢员环峙浣o有形的分布介質(zhì)上的用戶(hù)。從該分布介質(zhì)，計(jì)算 機(jī)程序可以被復(fù)制到硬盤(pán)或者相似的中間存儲(chǔ)介質(zhì)?？梢酝ㄟ^(guò)將計(jì)算機(jī)指令從它們的分布 介質(zhì)或者它們的中間存儲(chǔ)介質(zhì)下載到計(jì)算機(jī)的執(zhí)行存儲(chǔ)器中、配置計(jì)算機(jī)使其根據(jù)本發(fā)明 的方法行動(dòng)來(lái)運(yùn)行計(jì)算機(jī)程序。所有這些操作對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟知的。本實(shí)施例在許多醫(yī)療和其他應(yīng)用中是有用的。舉例來(lái)說(shuō)，本實(shí)施例可以被用于確定內(nèi)部的腫瘤或者炎癥的存在、位置以及可選 地為其大小，從而幫助例如對(duì)癌癥的診斷。本實(shí)施例對(duì)于構(gòu)建血管圖或者對(duì)于確定身體內(nèi)特定的血管也是有用的，因?yàn)檠?的溫度通常與組織的溫度不同。就這方面而言，本實(shí)施例在臉部識(shí)別領(lǐng)域也是有用的，因?yàn)?知道臉上的血管位置可以有助于對(duì)確定的個(gè)體的標(biāo)識(shí)。也設(shè)想了對(duì)其他器官的識(shí)別。由于 本實(shí)施例定位身體中的熱可區(qū)分區(qū)域的能力，使用本實(shí)施例的器官識(shí)別是尤其有利的。這 樣的定位可以被用于構(gòu)建血管圖，該血管圖提供有關(guān)身體中血管的取向和深度兩方面的信 息。該圖因而可以被用于標(biāo)識(shí)個(gè)體，例如通過(guò)在可取得的并且可搜索的血管圖數(shù)據(jù)庫(kù)中搜 索相似的圖。本實(shí)施例對(duì)于骨骼成像也是有用的，因?yàn)楣趋赖臏囟韧ǔ２煌谲浗M織的溫度。 這在醫(yī)療傳導(dǎo)(medical conduction)方面尤其有用，諸如脊柱側(cè)彎以及其他脊柱畸形，其 中所要求的是定期地監(jiān)視骨骼形狀。在這種以及其他情況下，本實(shí)施例提供對(duì)危險(xiǎn)的X射 線成像的安全替代。骨骼成像也可以被用于評(píng)估骨質(zhì)疏松癥的可能性。特別地，由于通常在健康骨骼 的前部中比在其表面上有更多的熱，骨骼礦物質(zhì)密度減小的可能性可以通過(guò)監(jiān)視骨骼表面 的溫度演變來(lái)標(biāo)識(shí)。舉例來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例熱空間圖像系列可以以一定的間 隔(例如一個(gè)月一次或者類(lèi)似地)被得到以及被分析，以確定骨骼表面的溫度是否隨時(shí)間 一致地增長(zhǎng)。該分析可以被用于評(píng)估骨骼礦物質(zhì)密度減小的可能性，其中更顯著的溫度增 長(zhǎng)速度對(duì)應(yīng)于更高的可能性?，F(xiàn)在參考附圖，圖2是描述適合用于計(jì)算活體中的熱路徑的方法10的流程圖。應(yīng)當(dāng)理解的是，除非另外定義，可以以許多執(zhí)行組合或者順序同時(shí)地或者順序地執(zhí)行下文中 所描述的方法步驟。特別地，流程圖的排序不應(yīng)當(dāng)被看作限制。舉例來(lái)說(shuō)，以特定順序出現(xiàn) 在下面的說(shuō)明中或者流程圖中的兩個(gè)或多個(gè)方法步驟可以以不同的順序(例如相反的順 序)或者大體上同時(shí)被執(zhí)行。另外，下文所描述的若干方法步驟是可選的并且可以不被執(zhí) 行。方法10可以被用于確定身體內(nèi)熱可區(qū)分對(duì)象存在于其上的路徑。熱可區(qū)分對(duì)象 是具有比它們緊鄰的周?chē)臏囟雀呋蛘叩偷臏囟鹊膶?duì)象，并且可以是例如炎癥、良性腫瘤、 惡性腫瘤或者類(lèi)似物。該方法在步驟12處開(kāi)始并且接著到步驟14，在步驟14中得到活體的合成熱空間 圖像。如所表明的那樣，合成熱空間圖像被定義在身體的3D空間表示上并且具有與該3D 空間表示相關(guān)聯(lián)的熱數(shù)據(jù)。熱空間圖像可以通過(guò)方法10來(lái)生成或者其可以通過(guò)另一個(gè)方 法或系統(tǒng)來(lái)生成，來(lái)自該另一個(gè)方法或系統(tǒng)的圖像可以被方法10讀取。該方法接著到步驟16，在該步驟中一個(gè)或多個(gè)熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)在熱空間圖中被標(biāo) 識(shí)?！盁峥蓞^(qū)分點(diǎn)區(qū)”指3D空間表示的表面上的區(qū)域，對(duì)于該區(qū)域，與其相關(guān)聯(lián)的熱數(shù)據(jù)不 同于與該區(qū)域的緊鄰的周?chē)嚓P(guān)聯(lián)的熱數(shù)據(jù)。舉例來(lái)說(shuō)，熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)可以是溫度在其處 達(dá)到局部最高或者局部最低的區(qū)域。在201處大體上示出熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)的作為例子的圖示 (見(jiàn)圖lc)。熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)的尺寸典型地比熱空間圖像的尺寸小得多。該方法接著到步驟18，在該步驟中為至少若干熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)計(jì)算到表面的空間梯 度?？臻g梯度的計(jì)算在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，并且計(jì)算梯度的方法在許多教科書(shū)中可以找 到。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)3D空間表示以多邊形網(wǎng)格的形式時(shí)，空間梯度可以是穿過(guò)該點(diǎn)區(qū)并且垂 直地指向相應(yīng)的多邊形的向量。對(duì)于點(diǎn)云或者其他類(lèi)型的3D表示，可以通過(guò)第一空間導(dǎo)數(shù) 或者通過(guò)切面來(lái)找到梯度。一旦梯度被計(jì)算得到，其優(yōu)選地與點(diǎn)區(qū)的位置一起被用于定義 可能是身體中的熱路徑的直線。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)活體包括熱的對(duì)象時(shí)，諸如方法10被用于確 定諸如炎癥或者腫瘤的熱可區(qū)分對(duì)象存在于其上的路徑時(shí)，該直線可以被定義為熱沿其在 身體中傳播的路徑。該過(guò)程在圖3a中示出，該圖顯示了 3D空間表示206的表面205上的熱可區(qū)分點(diǎn) 區(qū)201。梯度202指向3D空間表示內(nèi)部并且路徑203被定義為平行于梯度202并且穿過(guò)點(diǎn) 區(qū)201的直線。同樣被顯示的是活體中內(nèi)部的三維熱可區(qū)分區(qū)域的位置，其由表示206中 的內(nèi)部區(qū)域204來(lái)表示。如所顯示的那樣，路徑203也穿過(guò)區(qū)域204。一旦被找到，該路徑 優(yōu)選地被顯示或者記錄在有形的介質(zhì)上，諸如顯示裝置、硬拷貝、存儲(chǔ)介質(zhì)。在本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例中，該方法接著到步驟22，在該步驟中兩個(gè)或多個(gè) 熱軌道被用于確定活體中內(nèi)部的三維熱可區(qū)分區(qū)域的位置。這個(gè)過(guò)程在圖3b中示出，該圖 也顯示了第二 203'，對(duì)應(yīng)于第二點(diǎn)區(qū)201'和第二梯度202'。區(qū)域204的位置可以通過(guò) 計(jì)算兩個(gè)軌道之間的相交來(lái)得到，或者當(dāng)軌道不相交時(shí)，按照軌道的最接近的點(diǎn)之間的區(qū) 域。一旦被找到，內(nèi)部的三維熱可區(qū)分區(qū)域優(yōu)選地被顯示或者記錄在有形的介質(zhì)上。優(yōu)選 地，該方法接著到步驟24，在該步驟中源區(qū)域208在區(qū)域204內(nèi)被定位。源區(qū)域?qū)?yīng)于身體 內(nèi)熱可區(qū)分對(duì)象(例如炎癥、腫瘤)的位置并且可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的數(shù)學(xué)方法被定 位，包括而不限于區(qū)域204的重心、加權(quán)的重心以及質(zhì)心。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該方法返回到步驟14，在該步驟中另外的熱空間圖像
22被得到，該另外的熱空間圖像對(duì)應(yīng)于活體的不同姿態(tài)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)活體為婦女的胸部時(shí)， 第一熱空間圖像可以描述婦女向前屈身或者以面朝下的姿態(tài)俯臥時(shí)的胸部。優(yōu)選地，但不 是強(qiáng)制性地，另外的熱空間圖像被得到使得兩個(gè)或多個(gè)熱空間圖像相對(duì)于身體上預(yù)先確定 的固定參考點(diǎn)可對(duì)準(zhǔn)。舉例來(lái)說(shuō)，參考點(diǎn)可以是腋窩上的標(biāo)志。(一個(gè)或多個(gè))熱可區(qū)分點(diǎn) 區(qū)的標(biāo)識(shí)以及(一個(gè)或多個(gè))梯度的計(jì)算優(yōu)選地為該另外的熱空間圖像而重復(fù)，以確定身 體處于第二姿態(tài)時(shí)內(nèi)部的三維熱可區(qū)分區(qū)域的位置。在不同的姿態(tài)中被確定的位置因而可 以被比較以評(píng)估過(guò)程的精確度。有關(guān)所評(píng)估的精確度的報(bào)告因而可以被發(fā)布，例如發(fā)布在 顯示裝置、硬拷貝或者類(lèi)似物上。備選地，該位置可以被平均并且內(nèi)部的三維熱可區(qū)分區(qū)域的平均位置可以被顯示 或者記錄在有形的介質(zhì)上。方法10在步驟26處結(jié)束。圖4是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的用于計(jì)算活體中的熱路徑的設(shè)備40的 示意性圖示。設(shè)備40可以被用于執(zhí)行方法10的一個(gè)或多個(gè)方法步驟。設(shè)備40包含接收合成熱空間圖像的輸入單元42、標(biāo)識(shí)(一個(gè)或多個(gè))熱可區(qū)分點(diǎn) 區(qū)的點(diǎn)區(qū)標(biāo)識(shí)單元44以及用于計(jì)算空間梯度的梯度計(jì)算器46，如在上文中進(jìn)一步詳述的 那樣。設(shè)備40可選地并且優(yōu)選地包含區(qū)域確定單元48，其被設(shè)計(jì)和配置用于確定內(nèi)部的三 維熱可區(qū)分區(qū)域，如在上文中進(jìn)一步詳述的那樣。設(shè)備40也可以包含源區(qū)域定位器48，其 定位源區(qū)域，如上文中進(jìn)一步詳述的那樣。現(xiàn)在參考圖5，其為根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的適合用于確定活體中內(nèi)部 的三維熱可區(qū)分區(qū)域的位置以及可選地為其尺寸的方法50的流程圖。該方法在步驟52處開(kāi)始并且接著到步驟54，在步驟54中得到合成熱空間圖像。 熱空間圖像可以通過(guò)方法50來(lái)生成或者其可以通過(guò)另一個(gè)方法或系統(tǒng)來(lái)生成，來(lái)自該另 一個(gè)方法或系統(tǒng)的圖像可以被方法50讀取。該方法接著到步驟56，在該步驟中搜索表面，或者更具體地搜索網(wǎng)格102尋找由 大體上相似的密度值表示的圖片單元的一個(gè)或者多個(gè)集合。理論上，搜索網(wǎng)格尋找具有從 I-AI到1+A I的密度值的圖片單元集合，其中I為表征該集合的預(yù)先確定的密度并且A I 為寬度(width)參數(shù)。AI的值優(yōu)選地被選擇為盡可能的小，但是仍然充分大以允許在集合 中收集足夠數(shù)量的圖片單元(比方說(shuō)多于10個(gè)圖片單元)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)每個(gè)圖片單元中 的密度值是從0-255的數(shù)，則A I可以是大約10個(gè)密度單位。如在本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“大約”指士20%。當(dāng)多于一個(gè)的圖片單元集合被定義時(shí)，每個(gè)集合以不同的密度I為特征，但是兩 個(gè)集合可以具有或者可以不具有相等的寬度參數(shù)。搜索由大體上相似的密度值表示的圖片單元集合也可以通過(guò)取平均的過(guò)程來(lái)實(shí) 現(xiàn)。舉例來(lái)說(shuō)，搜索可以從在表面上定位熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)或區(qū)域開(kāi)始。在被定位的點(diǎn)區(qū)或區(qū)域 中的像素或者圖片單元的密度值接著被平均或者加權(quán)平均以提供平均密度值。該方法可以 接著搜索具有相同或相似的平均密度值的其他區(qū)域或點(diǎn)區(qū)。如果沒(méi)有匹配被找到，該方法 可選地并且優(yōu)選地通過(guò)使用熱可區(qū)分區(qū)域中的圖片單元以及在圍繞該區(qū)域的圖片單元來(lái) 重新計(jì)算平均密度值，從而擴(kuò)大該區(qū)域。該方法可以接著通過(guò)使用新的平均值來(lái)搜索其他 區(qū)域。該過(guò)程可以被隨意地重復(fù)若干次。因而，在該實(shí)施例中，集合以平均密度值為特征。
該方法接著到步驟58，在該步驟中為一個(gè)或多個(gè)圖片單元集合定義多個(gè)軌跡。該 多個(gè)軌跡中的每一個(gè)與集合中的至少一對(duì)圖片單元相關(guān)聯(lián)并且被定義使得軌跡上的每個(gè) 點(diǎn)距該對(duì)中的單個(gè)圖片單元相等的熱距離。該過(guò)程在圖6a中示出，圖6a為示出表面205的 截面以及具有大體上相似的密度值(因而屬于相同集合)的圖片單元對(duì)601和602的不完 全視圖。由點(diǎn)構(gòu)成的軌跡603與點(diǎn)601和602相關(guān)聯(lián)。定義在軌跡603的點(diǎn)604和點(diǎn)601 之間的距離dl等于定義在軌跡603的相同的點(diǎn)604和點(diǎn)602之間的距離d2。一般而言，就 基于熱導(dǎo)率的熱距離而言而不是就幾何距離而言來(lái)確定距離屯和d2。盡管如此，在一些實(shí) 施例中，身體可以被建模成熱特性各向同性介質(zhì)，在這種情況下熱距離的定義與幾何距離 的定義一致。軌跡603可以任何形狀，或者是平面的或者是非平面的。所理解的是當(dāng)距離屯和 d2是幾何距離時(shí)，軌跡603是平面。原則上，每對(duì)點(diǎn)可以與不同的軌跡相關(guān)聯(lián)。因而，當(dāng)集 合包括多于一對(duì)點(diǎn)時(shí)，多個(gè)軌跡被定義。一旦軌跡被定義，該方法接著到步驟60，在該步驟 中軌跡被用于定義內(nèi)部的三維熱可區(qū)分區(qū)域。這可以以多于一種的方式來(lái)進(jìn)行。在一個(gè)實(shí) 施例中，內(nèi)部區(qū)域全部地或者部分地由該軌跡界定。換句話說(shuō)，軌跡被用于定義區(qū)域的外部 表面。這個(gè)實(shí)施例在圖6b-d中示出，其顯示了由用參考標(biāo)號(hào)603、603'、603〃標(biāo)明的以多 個(gè)平面軌跡劃界的三維區(qū)域204的例子。在另一個(gè)實(shí)施例中，基于兩個(gè)或者更多軌跡的相交線來(lái)確定內(nèi)部區(qū)域。該實(shí)施例 在圖6e-f中示出，圖6e-f顯示了兩個(gè)軌跡603和603'沿其相交的線605 (圖6e)以及多 個(gè)點(diǎn)606，其為兩條或者多條線605的交點(diǎn)(圖6f)。點(diǎn)606因而可以被用于定義區(qū)域204， 例如通過(guò)將點(diǎn)606看作點(diǎn)云或者通過(guò)將區(qū)域204重構(gòu)成多邊形或者曲線形網(wǎng)格。當(dāng)該方法在步驟56中找到多于一個(gè)的圖片單元集合時(shí)，至少一些集合中的軌跡 被獨(dú)立地用于定義與相應(yīng)的集合相關(guān)聯(lián)的內(nèi)部區(qū)域。最終的內(nèi)部區(qū)域可以接著被定義，例 如通過(guò)對(duì)區(qū)域取平均。可以通過(guò)將與集合相關(guān)聯(lián)的密度用作相應(yīng)區(qū)域的相對(duì)權(quán)重而將平均 值加權(quán)。備選地，最終的區(qū)域可以被定義為所有區(qū)域的合集。還有備選地，最終的區(qū)域可以 被定義成兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域的交集。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該方法返回步驟54，在該步驟中得到一個(gè)或多個(gè)另外 的熱空間圖像。該另外的熱空間圖像對(duì)應(yīng)于活體的不同姿態(tài)。優(yōu)選地，但不是強(qiáng)制性地，另 外的熱空間圖像被得到使得兩個(gè)或多個(gè)熱空間圖像相對(duì)于該身體上的預(yù)先確定的固定參 考點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。搜索(一個(gè)或多個(gè))圖片單元集合以及定義軌跡優(yōu)選地被重復(fù)用于另外的熱空 間圖像，以確定當(dāng)身體處于第二姿態(tài)時(shí)內(nèi)部的三維熱可區(qū)分區(qū)域的位置。以不同的姿態(tài)被 確定的位置可以接著被比較以評(píng)估該過(guò)程的精確度。有關(guān)被評(píng)估的精確度報(bào)告可以接著被 發(fā)布，例如在限制裝置、硬拷貝或者類(lèi)似物上。備選地，該位置可以被平均并且內(nèi)部的三維熱可區(qū)分區(qū)域的平均位置可以被顯示 或者記錄在有形的介質(zhì)上?！┍徽业剑瑓^(qū)域204優(yōu)選地被顯示或者記錄在有形的介質(zhì)上。優(yōu)選地，該方法接 著到步驟62，在該步驟中源區(qū)域208在身體內(nèi)被定位。該源區(qū)域?qū)?yīng)于身體內(nèi)熱可區(qū)分對(duì) 象(例如炎癥、腫瘤)的位置并且可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的數(shù)學(xué)方法來(lái)定位，包括但不限 于區(qū)域204的重心、加權(quán)的重心以及質(zhì)心。方法50在步驟64處結(jié)束。
隨后是在其中距離屯和d2是幾何距離并且每個(gè)軌跡是平面的實(shí)施例中的用于定 義軌跡和基于軌跡確定內(nèi)部區(qū)域的算法的代表性的例子。具有從I-A I到1+A I的相似的密度值的所有像素的集合被表示為s。在笛卡爾 坐標(biāo)系統(tǒng)中，S中的兩個(gè)像素分別被表示為Pl = [Xl Yl zJT以及p2 = [x2 y2 z2]\這些像 素的歐幾里德范數(shù)分別被表示為II Pl II 2和II P2 II 2。由與Pl和P2等距離的所有點(diǎn)構(gòu)成的 軌跡是垂直于向量Pl_P2 = [xrx2 yry2 Zl-Z2]T的平面。這樣的平面的等式為 2[p,-p2f
2Hh 2.(等式 2)其也可以被寫(xiě)成2 (x「x2) x+2 (yi-y2) y+2 (z「z2) z = || Pl || 2- || p2 || 2 (等式 1)所有這種平面的等式通過(guò)算法被連接以提供線性最小二乘問(wèn)題
X
1丸(等式3) A其中A和b是對(duì)于任何像素對(duì)Pi，Pj G s分別包括所有向量2 (Pi-Pj)以及所有標(biāo) 準(zhǔn)差I(lǐng)I Pi II 2" II Pj II 2的陣列。該線性最小二乘問(wèn)題的解是(ATA)^ATb.(等式 4)通過(guò)下列偽代碼來(lái)描述該算法1.在平面上找到唯一的灰度級(jí)值。2.將A禾P b初始化為空陣列。3.對(duì)于每個(gè)灰度級(jí)(a)找到共有相同的密度值(從I-A I到1+A I)的所有像素對(duì)。每個(gè)對(duì)定義一平 面，其由距該對(duì)的兩個(gè)像素相等的距離的所有點(diǎn)構(gòu)成。構(gòu)建平面的等式(等式1或者2)。(b)丟棄彼此太接近的所有對(duì)。(c)將向量2 (prp2)連接到陣列A。(d)將標(biāo)量 || Pl || 2- || p2 || 2 連接到陣列 b。4.解線性最小二乘等式Ax b，等式45.結(jié)束問(wèn)題的復(fù)雜度為0(n2)，其中n為s的尺寸，既用于選擇s的所有對(duì)也用于解決 對(duì)應(yīng)的最小線性二乘問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于由41x41的像素構(gòu)成的拋物面，源的位置以 (0. 006,0. 006,0. 009)的精確度和0. 03秒的計(jì)算時(shí)間在IBM ThinkPad R50e上被確定，IBM ThinkPad R50e 配備有 Intel Pentium M 1. 70GHz 處理器以及 599MHz 504Mb 的 RAM。圖7是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的用于確定活體中內(nèi)部的三維熱可區(qū)分 區(qū)域的設(shè)備70的示意性圖示。設(shè)備70可以被用于執(zhí)行方法50的一個(gè)或多個(gè)方法步驟。設(shè)備70包含用于接收合成熱空間圖像的輸入單元42、在網(wǎng)格上搜索由大體上相 似的密度值表示的圖片單元的一個(gè)或多個(gè)集合的搜索單元72、定義軌跡的軌跡定義單元 74以及用于基于軌跡確定內(nèi)部區(qū)域204三維熱可區(qū)分區(qū)域的區(qū)域確定單元76，如在上文中 進(jìn)一步詳述的那樣。設(shè)備70也可以包含如在上文中所進(jìn)一步詳述的源區(qū)域定位器48。
現(xiàn)在參考圖8，其為根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的適合用于確定活體中的多 個(gè)熱可區(qū)分對(duì)象的方法80的流程圖。該方法在步驟82處開(kāi)始并且接著到步驟84，在步驟84中得到合成熱空間圖像。 熱空間圖像可以通過(guò)方法80來(lái)生成或者其可以通過(guò)另一個(gè)方法或系統(tǒng)來(lái)生成，來(lái)自該另 一個(gè)方法或系統(tǒng)的圖像可以被方法80讀取。所理解的是當(dāng)熱數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)圖像時(shí)，圖 像通常是以等溫線的形式。廣義上說(shuō)，等溫線可以是閉合的或者它們可以是開(kāi)放的。舉例 來(lái)說(shuō)，當(dāng)熱數(shù)據(jù)包括溫度水平時(shí)，閉合的等溫線的存在典型地指示溫度在該等溫線所圍繞 的區(qū)域中具有一個(gè)或多個(gè)局部極值，而開(kāi)放的等溫線的存在典型地指示溫度在該開(kāi)放的等 值線的區(qū)域中是單調(diào)的(包括鞍點(diǎn)的情況)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)熱源沒(méi)有在成像裝置的視界內(nèi) 時(shí)，等溫線通常是開(kāi)放的。以閉合的等溫線和開(kāi)放的等溫線為特征的熱數(shù)據(jù)的代表性的例子分別在圖9a_b 中被提供。如所示出的那樣，在圖9a中，閉合的等溫線圍繞至少一個(gè)熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)901，同 時(shí)在圖％中沒(méi)有這樣的點(diǎn)區(qū)，在圖9b中等溫線是開(kāi)放的。在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，在步驟84中得到的熱空間圖像的熱數(shù)據(jù)以閉合的等 溫線為特征，該閉合的等溫線圍繞3D空間表示的表面上至少要一個(gè)熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)。該方法接著到步驟86，在該步驟中確定活體中一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部的三維熱可區(qū)分區(qū) 域的位置以及可選地其尺寸。這可以通過(guò)使用方法10、方法50或者任何其他方法來(lái)進(jìn)行。 還設(shè)想了方法之間的組合(例如方法10和50)?？蛇x地并且優(yōu)選地，該方法還確定如上文 所描述的一個(gè)或多個(gè)源區(qū)域。方法80接著到步驟88，在該步驟中3D空間表示被分析以定義空間表示內(nèi)的分界 線。該分界線被定義使得屬于分界線一邊的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于表面上的單個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)，而屬于 分界線另一邊的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于表面上的多個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)。參考圖lOa-d以及下面的說(shuō)明可以更好地理解步驟88。圖10a是具有3D空間表示206的表面205上的熱數(shù)據(jù)的熱空間圖像。在表面205 上有兩個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)901和902，每個(gè)點(diǎn)區(qū)都以被閉合的等溫線圍繞而可標(biāo)識(shí)。圖10b示 意性地示出3D空間表示206的截面圖，對(duì)應(yīng)于圖10a的熱空間圖像。在圖10b中所示出的 是表面205上的點(diǎn)區(qū)901和902和在塊中的內(nèi)部的熱可區(qū)分源點(diǎn)903。根據(jù)描述源點(diǎn)903和表面205上的各個(gè)點(diǎn)之間的熱距離的距離函數(shù)D來(lái)看，點(diǎn)區(qū) 901和902包含D的局部最小值。就是說(shuō)，源點(diǎn)903和點(diǎn)區(qū)901之間的熱距離小于源點(diǎn)903 和表面205上緊鄰點(diǎn)區(qū)901附近的點(diǎn)之間的任何熱距離；并且源點(diǎn)903和點(diǎn)區(qū)902之間的 熱距離小于源點(diǎn)903和表面205上緊鄰點(diǎn)區(qū)902附近的點(diǎn)之間的任何熱距離。還在圖10b 中示出的是對(duì)應(yīng)于全局最大值的表面點(diǎn)904。在圖lOc-d中示出了不同的情況。圖10c是在表面205上具有單個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū) 905的熱空間圖像(有閉合的等溫線)。圖10d是表面205的截面圖的示意性圖示，其對(duì)應(yīng) 于圖10c的熱空間圖像。在圖10b中示出的是在點(diǎn)區(qū)905和在塊中的源點(diǎn)903。根據(jù)距離 函數(shù)D來(lái)看，點(diǎn)區(qū)905是D的局部最小值。然而，不同于上文中在圖lOa-b中所呈現(xiàn)的情況， 在圖lOc-d中只有一個(gè)局部最小值。原則上，對(duì)于給定的表面205，距離函數(shù)D的局部最小值的數(shù)量取決于在塊中源點(diǎn) 903的位置。在本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例中，該方法分析表面205并且在D對(duì)于其(forwhich)具有單個(gè)最小值的、源點(diǎn)903的所有可能的位置和D對(duì)于其具有多于一個(gè)最小值的、 源點(diǎn)903的所有可能的位置之間定義分界線。這種分界線的代表性的示例在圖10e中示出， 圖10e顯示了將塊分成兩個(gè)部分907和908的分界線906，其中下面的部分907包括D對(duì)于 其具有兩個(gè)最小值的、源點(diǎn)903的所有可能的位置而上面的部分908包括D對(duì)于其具有單 個(gè)最小值的、源點(diǎn)903的所有可能的位置。分界線906可以以點(diǎn)云的形式或者以近似點(diǎn)云 的重構(gòu)表面的形式被提供。點(diǎn)云在圖10e中被示出為星號(hào)并且重構(gòu)的表面被示出為實(shí)線。一旦分界線906被找到，方法80接著到步驟90，其中在步驟86中找到的(一個(gè)或 多個(gè))內(nèi)部區(qū)域和/或(一個(gè)或多個(gè))源區(qū)域被與分界線906相比較。特別地，該方法確 定，對(duì)于每個(gè)內(nèi)部區(qū)域，其屬于分界線的哪一邊。這種比較允許方法80確定活體中熱可區(qū) 分區(qū)域的數(shù)量，如將根據(jù)下面的簡(jiǎn)化的例子所理解的那樣。因而，假設(shè)在步驟84中得到的熱空間圖像包括兩個(gè)熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)(比較圖10a)。 進(jìn)一步假設(shè)在步驟86中，該方法表示定位在部分908內(nèi)的內(nèi)部源區(qū)域。由于所預(yù)期的是當(dāng) 源區(qū)域在部分908中被定位時(shí)在表面205上只有一個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)，該方法可以確定表面 205上的兩個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)對(duì)應(yīng)于塊中的兩個(gè)不同的熱可區(qū)分對(duì)象。另一方面，如果在步 驟84中得到的熱空間圖像包括單個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)(比較圖10c)，并且該方法標(biāo)識(shí)定位在部 分908內(nèi)的內(nèi)部源區(qū)域，該方法可以確定被標(biāo)識(shí)的內(nèi)部源區(qū)域?qū)?yīng)于塊中的單個(gè)熱區(qū)分的 對(duì)象而沒(méi)有其他這種對(duì)象。該比較也可以用于估計(jì)步驟86的精確度。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)在步 驟84中得到的熱空間圖像包括一個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)(比較圖10c)，以及在步驟86中該方法 標(biāo)識(shí)定位在部分907中的內(nèi)部源區(qū)域。由于所預(yù)期的是當(dāng)源區(qū)域在部分907中被定位時(shí)在 表面205上將有兩個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)，該方法可以確定在步驟86中所執(zhí)行的過(guò)程的精確度不 夠并且發(fā)布報(bào)告或者就這種不精確向操作者發(fā)信號(hào)。備選的或者另外地，該方法可以返回 步驟86并且通過(guò)使用另一個(gè)過(guò)程或者通過(guò)使用相同的過(guò)程但是用增加的精確度(例如將 更多的采樣點(diǎn)用于3D空間表示206的重構(gòu))來(lái)確定源區(qū)域的位置和/或尺寸。方法80在步驟92處結(jié)束。圖11是根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的用于確定多個(gè)熱可區(qū)分對(duì)象的設(shè)備 110。設(shè)備110可以被用于執(zhí)行方法80的一個(gè)或多個(gè)方法步驟。設(shè)備110包含用于接收合成熱空間圖像的輸入單元42以及區(qū)域確定單元112，其 確定內(nèi)部的3D熱可區(qū)分區(qū)域以及可選地確定內(nèi)部的源區(qū)域。單元112可以包含設(shè)備40的 被選擇的部件(例如單元44、計(jì)算器46、單元46、定位器48)和/或設(shè)備70的被選擇的部 件(例如單元72、單元74、單元76)并且可以執(zhí)行方法10、方法50或者其組合的被選擇的 步驟。設(shè)備110還可以從設(shè)備40或70接收(一個(gè)或多個(gè))內(nèi)部區(qū)域。設(shè)備110還包含分析器114，其分析3D空間表示并且定義如上文所描述的分界線 906，以及比較單元116，其將內(nèi)部的3D熱可區(qū)分區(qū)域與分界線906比較以確定活體中熱可 區(qū)分對(duì)象的數(shù)量，如在上文中進(jìn)一步詳述的那樣。下面的說(shuō)明是關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的用于得到熱空間圖像的技 術(shù)。在下文中所描述的技術(shù)可以被上述任何方法和設(shè)備所采用?？梢酝ㄟ^(guò)獲取一個(gè)或多個(gè)熱像圖并且將(一個(gè)或多個(gè))熱像圖映射在3D空間表 示上而大體上得到熱空間圖像?，F(xiàn)在參考圖12a，其為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的熱空間成像系統(tǒng)120的示意性圖示。如圖12a所示，人212的活體210或者其部分被置于成像裝置214的前面。人212 可以是站著、坐著或者以相對(duì)于成像裝置214的任何其他合適的姿態(tài)。人212通過(guò)定位裝 置215相對(duì)于成像裝置214初始地被放置或者后來(lái)被放置，該定位裝置215典型地包含靠 引擎的力量或者靠其他合適的力量在導(dǎo)軌上移動(dòng)的平臺(tái)。另外，熱可區(qū)分對(duì)象216，諸如腫 瘤，可以存在于人212的身體210中。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)身體210包含胸部時(shí)，對(duì)象216可以是 胸部腫瘤，諸如癌癥腫瘤。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，人212可以穿著外衣218，諸如襯衫。優(yōu)選地，外衣218 對(duì)于諸如400-700納米的可見(jiàn)波長(zhǎng)可以是不可穿透的或者部分可穿透的，并且對(duì)于諸如紅 外線等、比可見(jiàn)波長(zhǎng)長(zhǎng)的波長(zhǎng)可以是可穿透的。另外，參考標(biāo)志220可以被置于接近人212 處，優(yōu)選地直接置于人212的身體上并且與身體210緊鄰。可選地并且優(yōu)選地，參考標(biāo)志 220被直接附在身體210上。參考標(biāo)志220典型地可以包含材料片、畫(huà)在人212上的標(biāo)志或 者任何其他合適的標(biāo)志，如本文中下面所描述的那樣。成像裝置214典型地包含至少一個(gè)可見(jiàn)光成像裝置222，其至少可以感測(cè)可見(jiàn)波 長(zhǎng)以及至少一個(gè)熱成像裝置224，其對(duì)典型地在如3-5微米和/或8-12微米的范圍中的紅 外線波長(zhǎng)敏感。典型地，成像裝置222和224能夠感測(cè)在上文中所描述的參考標(biāo)志220?？蛇x地，偏振器225可以被放在可見(jiàn)光成像裝置222的前面。作為另外的備選，可 以阻擋至少部分可見(jiàn)波長(zhǎng)的顏色過(guò)濾器226可以被放在可見(jiàn)光成像裝置222的前面。典型地，至少一個(gè)可見(jiàn)光成像裝置222可以包含黑白或者彩色照片成像裝置或者 諸如(XD或CMOS的數(shù)字成像裝置。另外，至少一個(gè)可見(jiàn)光成像裝置222可以包含多個(gè)成像 元件，其中每個(gè)都可以是三維成像元件?？蛇x地并且優(yōu)選地，可以通過(guò)定位裝置227來(lái)相對(duì)于人212重新放置成像裝置 214。作為另外的備選，每個(gè)成像裝置222和224也可以通過(guò)至少一個(gè)定位裝置228被相對(duì) 于人212重新放置。定位裝置227可以包含引擎、杠桿或者任何其他合適的力，以及也可以 包含用于移動(dòng)在其上的成像裝置214的導(dǎo)軌。優(yōu)選地，重定位裝置228可以被相似地構(gòu)造。通過(guò)可見(jiàn)光成像裝置222和熱成像裝置224獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)232被輸出到 數(shù)據(jù)處理器230，并且典型地通過(guò)在數(shù)據(jù)處理器上運(yùn)行的算法而被分析和處理。最終得到 的數(shù)據(jù)可以被顯示在至少一個(gè)顯示裝置234上，其優(yōu)選地經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)236連接到數(shù)據(jù)處理 器230。數(shù)據(jù)處理器230典型地包含PC、PDA或者任何其他合適的數(shù)據(jù)處理器。通信網(wǎng)絡(luò) 232和236典型地包含諸如互聯(lián)網(wǎng)或者內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的物理通信網(wǎng)絡(luò)，或者備選地可以包含無(wú)線 網(wǎng)絡(luò)，諸如蜂窩網(wǎng)絡(luò)、紅外線通信網(wǎng)絡(luò)、射頻(RF)通信網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙(BT)通信網(wǎng)絡(luò)或者任何其 他合適的通信網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，顯示器234典型地包含屏幕，諸如IXD屏幕、CRT屏幕 或者等離子屏幕。作為另外的備選，顯示器234可以包含至少一個(gè)可視的裝置，其包含兩個(gè) LCD或者兩個(gè)CRT，被放在用戶(hù)的眼睛前面并且以與眼鏡相似的結(jié)構(gòu)組裝。優(yōu)選地，顯示器 234也顯示指針238，其典型地沿被顯示的模型的X、Y和Z軸可移動(dòng)并且可以被用于指向被 顯示的數(shù)據(jù)中的不同位置或者單元?，F(xiàn)在參考圖12b_f以及12a_e，其示出根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的熱空間 成像系統(tǒng)120的各種操作原理。參考圖12b_f首先說(shuō)明可見(jiàn)光成像，并且參考圖13a_e在后面說(shuō)明熱成像。將理
28解的是圖12b_f所描述的可見(jiàn)光圖像數(shù)據(jù)獲取可以在圖13a_e所描述的熱像圖數(shù)據(jù)獲取之 前、之后或者與其同時(shí)被執(zhí)行。參照?qǐng)D12b_f，包含身體210的人212被置于在成像裝置214前面的定位裝置215 上，處于相對(duì)于成像裝置的第一位置240。用可見(jiàn)光成像裝置222，可選地通過(guò)偏振器225 或者作為備選的選擇通過(guò)顏色過(guò)濾器226來(lái)獲取身體210的第一圖像數(shù)據(jù)。使用顏色過(guò)濾 器的優(yōu)點(diǎn)在于其可以改進(jìn)信噪比，例如當(dāng)用特定顏色的圖案或者標(biāo)志照射人的時(shí)候，顏色 過(guò)濾器可以被用于僅傳送該特定顏色從而減少背景記錄。另外，身體210的至少兩個(gè)圖像 數(shù)據(jù)通過(guò)可見(jiàn)光成像裝置222被獲取，使得身體210至少被放置在相對(duì)于成像裝置214的 第二位置上。因而，第一、第二和可選地更多圖像數(shù)據(jù)從成像裝置相對(duì)于身體210的至少兩 個(gè)不同的視點(diǎn)點(diǎn)被獲取?？梢匀缭趫D12b中可看到的那樣通過(guò)使用定位裝置215重新放置人212、如在圖 12c中可看到的那樣使用定位裝置227重新放置成像裝置214或者如在圖12d中可看到的 那樣使用定位裝置228重新放置成像裝置222來(lái)配置第二相對(duì)位置242。作為另外的備選， 可以通過(guò)使用如在圖12e中可看到那樣的兩個(gè)獨(dú)立的成像裝置214或者如在圖12f中可看 到那樣的兩個(gè)獨(dú)立的可見(jiàn)光成像裝置來(lái)配置第二相對(duì)位置242。參照?qǐng)D13a_e，包含身體210的人212被置于在成像裝置214前面的定位裝置215 上，處于相對(duì)于成像裝置的第一位置244。身體210的第一熱像圖數(shù)據(jù)通過(guò)熱成像裝置224 被獲取?？蛇x地并且優(yōu)選地，身體210的至少兩個(gè)熱像圖數(shù)據(jù)通過(guò)熱成像裝置224被獲取， 使得身體210至少被放在相對(duì)于成像裝置214的第二位置242上。因而，第一、第二和可選 地更多熱像圖數(shù)據(jù)從熱成像裝置相對(duì)于身體210的至少兩個(gè)不同的視點(diǎn)被獲取。可以如在圖13a中可看到的那樣通過(guò)使用定位裝置215重新放置人212、如在圖 13b中可看到的那樣通過(guò)使用定位裝置227重新放置成像裝置214或者如在圖13c中可看 到的那樣通過(guò)使用定位裝置238重新放置熱成像裝置224來(lái)配置第二相對(duì)位置246。作為 另外的備選，可以通過(guò)使用如在圖12e中可看到那樣的兩個(gè)獨(dú)立的成像裝置214或者如在 圖12f中可看到那樣的兩個(gè)獨(dú)立的可見(jiàn)光成像裝置來(lái)配置第二相對(duì)位置246?？梢杂脽岢上裱b置224通過(guò)分別對(duì)身體210的完整圖像的多個(gè)窄條分別地成像來(lái) 獲取身體210的圖像數(shù)據(jù)。備選地，身體210的完整圖像通過(guò)熱成像裝置被獲取，并且以多 個(gè)窄條或者其他形狀部分采樣該圖像用于處理。作為另外的備選，對(duì)身體210的成像可以 通過(guò)使用不同的曝光時(shí)間而被執(zhí)行。從成像裝置214得到的熱像圖數(shù)據(jù)和可見(jiàn)光圖像數(shù)據(jù)優(yōu)選地通過(guò)數(shù)據(jù)處理器 230如下地被分析和處理。從成像裝置222獲取的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)處理器230被處理 以構(gòu)建身體210的三維空間表示，使用現(xiàn)有技術(shù)中所熟知的算法和方法，諸如美國(guó)專(zhuān)利 No. 6，442，419所描述的方法，如其好像在本文中被全面闡述的那樣通過(guò)引用在此將該方法 并入。3D空間表示優(yōu)選地包含參考記號(hào)220的位置(比較圖la)?？蛇x地并且優(yōu)選地，3D 空間表示包含與身體210的顏色、色調(diào)以及組織紋理有關(guān)的信息。從成像裝置224獲取的 熱像圖數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)處理器230被處理以構(gòu)建身體210的熱成像三維模型，使用現(xiàn)有技術(shù) 中所熟知的算法和方法，諸如在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，442，419所描述的方法。熱成像3D模型優(yōu) 選地包含參考記號(hào)(比較圖lb)。熱成像3D模型接著通過(guò)處理器230被映射到3D空間表 示上(例如通過(guò)與參考記號(hào)220對(duì)準(zhǔn))以形成熱空間圖像。
用來(lái)構(gòu)建身體210的3D空間表示的兩個(gè)或多個(gè)可見(jiàn)光圖像的組合，以及用來(lái)構(gòu)建 熱成像3D模型的兩個(gè)或多個(gè)熱像圖的組合可以要求從不同視點(diǎn)獲取的圖像數(shù)據(jù)(可見(jiàn)光 的或者熱成像的)之間的區(qū)域化比較。這種比較典型地為兩部分過(guò)程首先，圖片單元的被 選擇的組在每個(gè)單獨(dú)的圖像中被標(biāo)識(shí)，以及第二，一個(gè)圖像的圖片單元的被標(biāo)識(shí)的組在各 個(gè)圖像之間被匹配。本實(shí)施例成功地提供了適合用于改進(jìn)標(biāo)識(shí)和匹配過(guò)程的方法。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，用點(diǎn)區(qū)系列照射身體，其中該系列中的至少一個(gè)點(diǎn)區(qū) 可與所有其他點(diǎn)區(qū)區(qū)分開(kāi)。這種系列的代表性的例子在圖14中示出，圖14顯示了點(diǎn)區(qū)系 列142，其中一個(gè)點(diǎn)區(qū)144(當(dāng)前例子中左起第三個(gè))不同于所有其他點(diǎn)區(qū)。在圖14的代表 性的例子中，系列142是一行點(diǎn)區(qū)，但應(yīng)當(dāng)理解的是該系列可以具有任何幾何特性，一維的 (例如行、列、弧線、曲線等等)或者二維的(例如矩陣)。點(diǎn)區(qū)144可以通過(guò)任何區(qū)別特征 而被區(qū)分，包括但不限于形狀、尺寸、波長(zhǎng)、密度以及取向。一旦用該系列照射身體，一個(gè)或多個(gè)成像裝置優(yōu)選地被用于從至少兩個(gè)不同視點(diǎn) 獲取身體和系列的兩個(gè)或更多圖像。圖像可以是通過(guò)使用一個(gè)或更多可見(jiàn)光成像裝置獲取 的可見(jiàn)光圖像或者通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)熱成像裝置獲取的熱像圖。系列142的波長(zhǎng)或者波 長(zhǎng)范圍與成像裝置對(duì)其敏感的波長(zhǎng)的范圍相適應(yīng)。因而，對(duì)于可見(jiàn)光圖像，通常以可見(jiàn)光波 長(zhǎng)范圍照射系列142，并且對(duì)于熱像圖，通常以紅外線波長(zhǎng)范圍照射系列142。一旦圖像被獲取，可區(qū)分的點(diǎn)區(qū)144優(yōu)選地被標(biāo)識(shí)并且被用于標(biāo)識(shí)系列中的所有 其他點(diǎn)區(qū)。參考圖14的作為例子的系列，在已知系列中點(diǎn)區(qū)的數(shù)量以及系列中點(diǎn)區(qū)144的 相對(duì)位置(當(dāng)前例子中左起第三個(gè))的情況下，所有其他點(diǎn)區(qū)可以通過(guò)它們相對(duì)于點(diǎn)區(qū)144 的相對(duì)位置被標(biāo)識(shí)。因而，該方法可以全面掃描沿圖像的一條線的所有圖片單元并且從已 經(jīng)被標(biāo)識(shí)的點(diǎn)區(qū)開(kāi)始清點(diǎn)(count)點(diǎn)區(qū)。因而，本實(shí)施例將點(diǎn)區(qū)144用作指針，用來(lái)索引系列142中的所有點(diǎn)區(qū)。這種索引 大大提高了匹配步驟的效率，因?yàn)榕c點(diǎn)區(qū)化的匹配相反其允許在系列等級(jí)上進(jìn)行匹配。由 于該系列原則上可以具有任意長(zhǎng)度，單個(gè)系列匹配可以包含圖像的大部分。匹配允許對(duì)至少一些點(diǎn)區(qū)的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，更優(yōu)選地對(duì)系列中的每個(gè)點(diǎn)區(qū)， 典型地通過(guò)三角測(cè)量法。3D空間表示或者3D熱成像模型因而可以使用距離數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，為小數(shù)量的照射點(diǎn)區(qū)執(zhí)行點(diǎn)的標(biāo)識(shí)和匹配，例如5 個(gè)點(diǎn)區(qū)，更優(yōu)選地為4個(gè)點(diǎn)區(qū)，更優(yōu)選地為3個(gè)點(diǎn)區(qū)，更優(yōu)選地為2個(gè)點(diǎn)區(qū)，更優(yōu)選地為單個(gè) 點(diǎn)區(qū)。在該實(shí)施例中，從每個(gè)視點(diǎn)獲取多個(gè)圖像，其中緊接每個(gè)這種獲取之前是用點(diǎn)區(qū)對(duì)身 體的表面上的不同區(qū)域或位置的照射。點(diǎn)區(qū)的標(biāo)識(shí)和匹配對(duì)于每個(gè)這種區(qū)域或位置分別執(zhí) 行。在任何上述實(shí)施例中，點(diǎn)區(qū)的標(biāo)識(shí)可以通過(guò)減法來(lái)實(shí)現(xiàn)。更具體地，每個(gè)圖像被獲 取兩次一次沒(méi)有用點(diǎn)區(qū)照射身體以及另一次用點(diǎn)區(qū)。在不用點(diǎn)區(qū)的情況下所獲取的圖像 接著被從用點(diǎn)區(qū)所獲取的圖像中減去，并且剩余的數(shù)據(jù)包括涉及具有最小是或者沒(méi)有背景 噪聲的點(diǎn)區(qū)的大部分信息。所理解的是，測(cè)距成像系統(tǒng)和熱空間成像系統(tǒng)，諸如上文中的系統(tǒng)120或者如將 在下文中進(jìn)一步說(shuō)明的其他系統(tǒng)可能在獲取之前要求校準(zhǔn)步驟。本實(shí)施例成功地提供了校準(zhǔn)過(guò)程，其采用了由圖形構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)具有 多個(gè)條目，每個(gè)條目都具有圖形條目和對(duì)應(yīng)于該圖形條目的視點(diǎn)的角度條目。典型地通過(guò)從多個(gè)不同視點(diǎn)將圖形(例如幾何圖形)投影在表面上并且為每個(gè)視點(diǎn)確定對(duì)每個(gè)圖形造 成的失真來(lái)提前準(zhǔn)備數(shù)據(jù)庫(kù)。用圖形照射身體并且從至少兩個(gè)不同的視點(diǎn)獲取身體和圖形 的至少兩個(gè)圖像。對(duì)于每個(gè)圖像，所獲取的圖形被標(biāo)識(shí)。訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)并且搜索數(shù)據(jù)庫(kù)尋找 大體上與相應(yīng)的圖像的被標(biāo)識(shí)的圖形相似的圖形條目。一旦為所有圖像找到圖形條目，相 應(yīng)的角度條目被用于通過(guò)三角測(cè)量法計(jì)算距離數(shù)據(jù)。本實(shí)施例的校準(zhǔn)過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)在于在數(shù) 據(jù)庫(kù)中的搜索原則上可以比角度的全面計(jì)算快。根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的熱空間成像系統(tǒng)的校準(zhǔn)也可以通過(guò)用具有多 個(gè)波長(zhǎng)的圖案照射身體來(lái)進(jìn)行，其中至少一個(gè)波長(zhǎng)可被系統(tǒng)的熱成像裝置檢測(cè)并且至少一 個(gè)波長(zhǎng)可被系統(tǒng)的可見(jiàn)光成像系統(tǒng)家側(cè)。能夠提供這種照射的照射裝置在現(xiàn)有技術(shù)中是已 知的。舉例來(lái)說(shuō)，可以采用紅外線燈，諸如IR-50系列中的一個(gè)，該系列可從英國(guó)Scitec儀 器有限公司(Scitec Instruments Ltd, UK)商業(yè)上買(mǎi)到。使用熱成像裝置和可見(jiàn)光成像裝 置獲取身體的熱像圖和可見(jiàn)光圖像。通過(guò)將通過(guò)可見(jiàn)光成像裝置所獲取的圖案與通過(guò)熱成 像裝置所獲取的圖案對(duì)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行校準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例熱像圖和可見(jiàn)光圖像大體 上同時(shí)被獲取，使得身體在校準(zhǔn)期間實(shí)質(zhì)上是靜止的?？蛇x地并且優(yōu)選地可以通過(guò)采用如在上文中參考圖14所進(jìn)一步詳述的索引技術(shù) 來(lái)進(jìn)行圖案的標(biāo)識(shí)?，F(xiàn)在參考圖15，其為根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的適合用于構(gòu)建身體的3D 空間表示的方法150的流程圖。在本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例中，方法150基于熱像圖并 且優(yōu)選地不使用可見(jiàn)光圖像來(lái)構(gòu)建3D空間表示。方法150在步驟152處開(kāi)始并且接著道步驟154，在步驟154中用圖案照射身體， 例如紅外線范圍中的編碼圖案。該圖案可以是以允許其標(biāo)識(shí)的任何形狀。舉例來(lái)說(shuō)，在一 個(gè)實(shí)施例中，圖案包含一個(gè)或多個(gè)條形碼，在另一個(gè)實(shí)施例中，圖案包含諸如在上文中所描 述的系列144的點(diǎn)區(qū)系列，在另外的實(shí)施例中，圖案包含條形碼和點(diǎn)區(qū)系列的組合。典型地，使用具有3-14微米波長(zhǎng)的激光來(lái)照射圖案。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例， 采用具有10. 6微米波長(zhǎng)的C02激光。備選地，可以采用紅外線燈，諸如IR-50系列中的一 個(gè)，該系列可從英國(guó)Scitec儀器有限公司(Scitec Instruments Ltd,UK)商業(yè)上買(mǎi)到。根 據(jù)被用來(lái)構(gòu)建三維空間表示的所希望的技術(shù)來(lái)選擇圖案。因而，圖案可以被選擇用來(lái)允許 時(shí)間編碼和/或空間編碼。優(yōu)選地，投影在身體上的圖案隨時(shí)間變化。舉例來(lái)說(shuō)，可以以快速的和周期性的方 式投影圖案系列，一次投影一個(gè)圖案。這可以用多個(gè)方式中的任意一個(gè)來(lái)進(jìn)行。舉例來(lái)說(shuō)， 具有周期性變化的透射系數(shù)的板可以在照射裝置前面被移動(dòng)。備選地，具有圓周變化的透 射系數(shù)的圓盤(pán)可以在照射裝置前面被旋轉(zhuǎn)。還有備選地，頻閃技術(shù)可以被采用以快速地投 影靜止圖案系列，相位相對(duì)于彼此偏移。還被設(shè)想的是將光學(xué)衍射元件用于形成圖案。圖案 也可以是以點(diǎn)區(qū)系列的形式，如在上文中進(jìn)一步詳述的那樣(比較圖14以及隨附的說(shuō)明)。 用于提供圖案的優(yōu)選的照射裝置在下文中說(shuō)明。在本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例中，照射以足夠短的脈沖長(zhǎng)度為特征。優(yōu)選地，采用 比20毫秒短的脈沖，例如15毫秒或者更少，更優(yōu)選地為10毫秒或者更少。方法150接著到步驟156，其中一個(gè)或多個(gè)熱成像裝置被用于獲取身體和圖案的 一個(gè)或更多熱像圖。熱成像裝置優(yōu)選地被裝配有合適的光學(xué)器件，其用于在紅外線范圍中從身體和圖案獲取數(shù)據(jù)。這種光學(xué)器件可從例如以色列Holo-Or有限公司(Holo-Or Ltd, Israel)商業(yè)上買(mǎi)到。在本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例中，該方法從兩個(gè)或多個(gè)不同視點(diǎn)獲取 身體和圖案的兩個(gè)或多個(gè)熱像圖。根據(jù)被選擇的圖案類(lèi)型來(lái)執(zhí)行熱成像。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)采 用時(shí)間編碼時(shí)，熱成像裝置與照射的脈沖同步。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，熱成像裝置的曝光時(shí)間小于20毫秒。優(yōu)選地，熱成像 裝置的曝光時(shí)間和讀出時(shí)間相互補(bǔ)充到20毫秒。舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)實(shí)施例中，曝光時(shí)間為 19毫秒并且讀出在1毫秒器件。該實(shí)施例在圖16中示出。在備選的實(shí)施例中，若干次讀出與一次曝光同時(shí)被執(zhí)行。在該實(shí)施例中，曝光時(shí)間 可以是20毫秒或者更短。該實(shí)施例在圖16b中示出。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，讀出累積 地被執(zhí)行。這可以例如通過(guò)將被獲取的信號(hào)累積到成像裝置的像素中先前被存儲(chǔ)的信號(hào)上 而不擦除或者替換先前的信號(hào)來(lái)進(jìn)行。在若干次讀出之后，比如說(shuō)每20毫秒，存儲(chǔ)在成像 裝置的像素中的數(shù)據(jù)可以被擦除。備選地，累積可以數(shù)字化地被執(zhí)行。在備選的實(shí)施例中，曝光時(shí)間和讀出時(shí)間兩者都比20毫秒短。該實(shí)施例在圖16c 中示出。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該方法前進(jìn)到步驟158，在該步驟中源自由身體生成的 熱的圖像數(shù)據(jù)被從所獲取的熱像圖中過(guò)濾出。這可以通過(guò)處理(一個(gè)或多個(gè))熱像圖來(lái)進(jìn) 行，例如使用數(shù)字密度過(guò)濾器。備選地，身體的一個(gè)或多個(gè)熱像圖被獲取而不用圖案，并且 通過(guò)將不用圖案所獲取的熱像圖從用圖案所獲取的熱像圖中減去來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)濾該方法接著到步驟160，在該步驟中計(jì)算對(duì)應(yīng)于圖案的距離數(shù)據(jù)。距離數(shù)據(jù)可 以通過(guò)飛行時(shí)間技術(shù)、三角測(cè)量技術(shù)或者現(xiàn)有技術(shù)中任何已知的技術(shù)來(lái)計(jì)算，為此參見(jiàn)例 如在1984年的關(guān)于圖案識(shí)別的國(guó)際會(huì)議記錄中第806-808頁(yè)上S. Inokuchi、K. Sato和 F.Matsuda的“用于3D對(duì)象識(shí)別的測(cè)距成像系統(tǒng)(Range imaging system for 3Dobject recognition) ”以及美國(guó)專(zhuān)利 No. 4，488，172,No. 4，979，815,No. 5，110，203,No. 5，703，677、 No. 5，838，428、No. 6，349，174、No. 6，421，132、No. 6，456，793、No. 6，507，706、 No. 6，584，283、No. 6，823，076、No. 6，856，382、No. 6，925，195 和 No. 7，194，112。該方法接著到步驟162，其中熱像圖和距離數(shù)據(jù)被用于構(gòu)建身體的3D空間表示。—旦被構(gòu)建，3D空間表示可以被以可視的形式顯示，例如使用顯示裝置或者打印 機(jī)，或者其可以被數(shù)字化地記錄在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。3D空間表示也可以被輸出，例如被數(shù) 字化地輸出到被配置用來(lái)接收該3D空間表示并且分析和/或處理它的另一個(gè)系統(tǒng)或者設(shè) 備。舉例來(lái)說(shuō)，3D空間表示可以被輸出到生成熱空間圖像的系統(tǒng)或者設(shè)備。該方法在步驟 164處結(jié)束。圖17是用于構(gòu)建身體的三維空間表示的系統(tǒng)170的示意性圖示。系統(tǒng)170可以 被用于執(zhí)行方法150或者其中被選擇的步驟。系統(tǒng)170包含被設(shè)計(jì)和構(gòu)建用于用紅外線范 圍中的圖案照射裝置172的照射裝置172。圖案174被示出為條形碼，不一定是這種情況， 因?yàn)閷?duì)于一些應(yīng)用，圖案不一定要以條形碼的形式。因而，圖案174可以具有任何形狀和紋 理。此外，盡管在圖17中示出了三個(gè)圖案，不一定是這種情況，因?yàn)檠b置172可以被配置用 于通過(guò)多于一個(gè)的圖案來(lái)照射身體。因而，本實(shí)施例也設(shè)想了圖案系列。在本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施例中，圖案174至少部分包含系列142以允許如在上文中進(jìn)一步詳述的索引。裝置172可以包含激光裝置、紅外線燈或者能夠提供紅外線距離中的光并且可選地也可以提供如上文所述的可見(jiàn)光范圍中的光的任何其他照明裝置。系統(tǒng)170還包含一個(gè) 或多個(gè)熱成像裝置224，其獲取身體210和圖案174的一個(gè)或多個(gè)熱像圖。優(yōu)選地，熱成像 裝置224從至少兩個(gè)不同視點(diǎn)點(diǎn)獲取至少兩個(gè)圖像。系統(tǒng)170還包含數(shù)據(jù)處理器230，其計(jì) 算對(duì)應(yīng)于圖案的距離數(shù)據(jù)并且構(gòu)建如在上文中進(jìn)一步詳述的身體210的3D空間表示。在 本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例中，處理器230過(guò)濾出源自由身體生成的熱的圖像數(shù)據(jù)，例如 通過(guò)將不用圖案174所獲取的熱像圖從使用圖案174所獲取的熱像圖中減去，如在上文中 進(jìn)一步詳述的那樣。本實(shí)施例的技術(shù)被用于得到和/或分析身體的外部以及內(nèi)部器官的部分的熱空 間圖像。本實(shí)施例的技術(shù)也可以在外科手術(shù)期間被采用，在這種情況下可以通過(guò)熱空間系 統(tǒng)來(lái)接近要被熱成像的器官。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例最適合用于開(kāi)放性手術(shù)應(yīng)用的熱空 間系統(tǒng)與上文所描述的系統(tǒng)相似，但是優(yōu)選地具有小型化的成像裝置以允許容易地接近內(nèi) 部器官。該實(shí)施例對(duì)于對(duì)在開(kāi)放性手術(shù)期間外科醫(yī)生既可接近又可移動(dòng)的內(nèi)部器官成像尤 其有用。在肝臟腫瘤(例如腺瘤、肝細(xì)胞瘤等等)的情況中，例如在開(kāi)放性手術(shù)期間，外 科醫(yī)生將成像裝置放在接近肝臟處并且獲取肝臟的熱像圖以確定其中諸如腫瘤的病變的 位置。一旦(一個(gè)或多個(gè))位置被確定，外科醫(yī)生可以消滅腫瘤，例如通過(guò)切除或者成腔 (cavitation)。所認(rèn)可的是高度帶血(extremely bloody)的器官，消滅肝臟中的腫瘤而不 侵害肝臟組織的能力具有最大程度的重要性。此外，在極端的情況中，含有不可治愈量的腫 瘤的肝臟部分可以被去除，而含有較少量腫瘤(例如轉(zhuǎn)移)的剩余部分可以被熱空間成像 并且其中腫瘤可以通過(guò)切除或者成腔而被消滅。上述過(guò)程也可被執(zhí)行用于其他器官，諸如 腎臟、結(jié)腸、胃或者胰腺?？梢栽诒景l(fā)明的各種示范性實(shí)施例中成像的另一個(gè)器官是大腦。大腦可以包含可 以根據(jù)本實(shí)施例的示教被定位并且可選地被診斷的許多類(lèi)型的腫瘤。這種腫瘤的代表性例 子包括但不限于諸如腦膜瘤的早期良性腫瘤、諸如膠質(zhì)母細(xì)胞癌或星形細(xì)胞瘤的早期惡性 腫瘤以及從諸如結(jié)腸、胸部、睪丸和類(lèi)似物轉(zhuǎn)移到大腦的任何惡性轉(zhuǎn)移。這可以被實(shí)現(xiàn)，例如在開(kāi)放性腦部手術(shù)期間。在該實(shí)施例中，頭蓋骨的部分被去除 并且熱空間成像裝置以預(yù)先確定的布置被插入，在大腦和頭蓋骨剩余的部分之間。本實(shí)施例的技術(shù)也可以被用在擴(kuò)散最小的過(guò)程中。為此本發(fā)明者設(shè)想了在本文中 通常被稱(chēng)為系統(tǒng)180并且在圖18a_c中示意性示出的熱空間成像系統(tǒng)。參照?qǐng)D18a-c，系統(tǒng)180在其最簡(jiǎn)單的配置中包含體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)182，該體內(nèi)探測(cè) 系統(tǒng)182在其中具有用于獲取活體前部的至少一個(gè)熱像圖的一個(gè)或多個(gè)熱成像裝置184。體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)182優(yōu)選地通過(guò)將裝置安裝在合適的輸送機(jī)構(gòu)上以?xún)?nèi)窺鏡地方式 被插入，輸送機(jī)構(gòu)諸如但不限于內(nèi)窺鏡探測(cè)器或者導(dǎo)管。體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)182優(yōu)選地是靈活 的以易于其內(nèi)窺鏡式的插入。另外地并且優(yōu)選地體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)182是尺寸化的(sizewise) 并且與對(duì)象的內(nèi)腔在幾何構(gòu)造上相適應(yīng)以使對(duì)象在非擴(kuò)散的體內(nèi)檢查期間的不適最小化。 因而，體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)182優(yōu)選地被用于經(jīng)直腸的、經(jīng)尿道的、經(jīng)陰道的或者經(jīng)食道的檢查。成像裝置184優(yōu)選地為微型成像裝置以允許將其安裝在探測(cè)系統(tǒng)182上。系統(tǒng)180 還包含數(shù)據(jù)處理器230，其與探測(cè)系統(tǒng)182通信，例如經(jīng)無(wú)線通信系統(tǒng)，該無(wú)線通信系統(tǒng)具 有在探測(cè)系統(tǒng)182上的第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)186和在處理器230上的第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)188。備選地，通信可以經(jīng)通信線190來(lái)建立。由成像裝置184獲取的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)探測(cè)系統(tǒng) 182被傳送到處理器230，該處理器230接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)并且分析它以提供和顯示活體前部的 合成熱空間圖像。熱空間圖像的生成如所表明的是通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)熱像圖映射到3D空 間表示206的表面205。在本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例中，探測(cè)系統(tǒng)182還包含一個(gè)或多個(gè)可見(jiàn)光成像裝 置192，其獲取活體前部的至少一個(gè)可見(jiàn)光圖像并且經(jīng)探測(cè)系統(tǒng)182將屬于可見(jiàn)光圖像的 圖像數(shù)據(jù)傳送到處理器230。在該實(shí)施例中，處理器230將可見(jiàn)光圖像數(shù)據(jù)用于構(gòu)建3D空 間表示。備選地，如圖18b所示，系統(tǒng)180包含兩個(gè)體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)，標(biāo)為182和182'，其中 (一個(gè)或多個(gè))熱成像裝置184被安裝在探測(cè)系統(tǒng)182上并且(一個(gè)或多個(gè))可見(jiàn)光成像 裝置192被安裝在探測(cè)系統(tǒng)182'上。在該實(shí)施例中，探測(cè)系統(tǒng)182和182'優(yōu)選地經(jīng)例如 發(fā)射機(jī)/接收機(jī)186或者通信線190在其之間通信以允許同步。在還有另一個(gè)備選中，如圖18c所示，系統(tǒng)180包含兩個(gè)體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)182和 182 ‘，每個(gè)都既具有(一個(gè)或多個(gè))熱成像裝置184也具有(一個(gè)或多個(gè))可見(jiàn)光成像裝 置192。類(lèi)似于圖18b的實(shí)施例，探測(cè)系統(tǒng)182和182'優(yōu)選地在其之間通信。在本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例中，系統(tǒng)180還包含用于用圖案照射身體前部的照 射裝置194。該圖案用于距離數(shù)據(jù)的計(jì)算，如在上文中進(jìn)一步詳述的那樣。照射裝置194優(yōu) 選地被安裝在探測(cè)系統(tǒng)182上?！愣?，系統(tǒng)180可以在許多擴(kuò)散最小的過(guò)程中被采用，包括但不限于關(guān)節(jié)鏡 檢查、支氣管鏡檢查、結(jié)腸鏡檢查、陰道鏡檢查、膀胱鏡檢查、內(nèi)窺鏡活組織檢查、胃鏡檢查、 腹腔鏡檢查、喉鏡檢查、直腸鏡檢查、胸腔鏡檢查、食道_胃-十二指腸鏡檢查以及內(nèi)窺鏡逆 行胰膽管造影?，F(xiàn)在參考圖19a，其為在其中體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)被用于對(duì)胃部熱空間成像的實(shí)施例的 示意性圖示。在圖19a中示出的是食道360和胃361 (圖片來(lái)源國(guó)家醫(yī)學(xué)圖書(shū)館(NLM)網(wǎng) 站)。還被示出的是用導(dǎo)管363通過(guò)食道360被插入并且被放置在胃361中的體內(nèi)探測(cè)系 統(tǒng)182。該實(shí)施例可以被用于對(duì)諸如平滑肌瘤的良性腫瘤，或者對(duì)諸如癌或淋巴瘤的惡性腫 瘤成像。通過(guò)食道插入體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)182的能力允許操作者得到食道本身的熱空間圖像， 從而在其上定位病狀，諸如食道癌?，F(xiàn)在參考圖1%，其為在其中體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)182被用于對(duì)前列腺或膀胱熱空間成 像的實(shí)施例的示意性圖示。在圖19b中示出的是直腸367、膀胱366、前列腺370和尿道 369。在本實(shí)施例中，體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)可以通過(guò)肛門(mén)368或者通過(guò)尿道369被插入到直腸367 中。當(dāng)裝置探測(cè)系統(tǒng)182通過(guò)尿道被插入時(shí)，其可以被用于對(duì)前列腺成像，在這種情況中探 測(cè)系統(tǒng)182被放在靠近前列腺或者膀胱處，在這種情況中探測(cè)系統(tǒng)182被插入到膀胱中，如 圖19b所示?，F(xiàn)在參考圖19c，其為在其中探測(cè)系統(tǒng)182被用于對(duì)子宮、膀胱或者卵巢熱空間成 像的實(shí)施例的示意性圖示。在圖19c中示出的是直腸367、膀胱366、子宮372和卵巢373。 在本實(shí)施例中，探測(cè)系統(tǒng)182可以通過(guò)陰道374被插入。探測(cè)系統(tǒng)182備選地可以被安裝 在導(dǎo)管上并且被插入子宮中。該實(shí)施例的熱空間成像可以被用于定位或者診斷子宮或膀胱
34中的息肉。另外，該實(shí)施例可以被用于定位并且可選地被用于診斷子宮中的良性腫瘤(例 如肌瘤)或者其中任何惡性腫瘤。對(duì)于卵巢，該實(shí)施例可以被用于在其中對(duì)任何早期的或 者繼發(fā)的惡性腫瘤進(jìn)行熱空間成像。在本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例中，兩個(gè)或多個(gè)3D空間表示被構(gòu)建，使得不同的空 間表示對(duì)應(yīng)于對(duì)象的不同姿態(tài)。這些實(shí)施例對(duì)于上文所描述的任何類(lèi)型的熱空間成像可用。這些3D空間表示中的至少若干個(gè)可選地并且優(yōu)選地可以伴有對(duì)相應(yīng)姿態(tài)的一個(gè) 或多個(gè)熱像圖的獲取以及相應(yīng)的熱像圖在相應(yīng)的3D空間表示上的映射，諸如用來(lái)提供多 個(gè)熱空間圖像。多個(gè)3D空間表示的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于其可以被本實(shí)施例的方法用作一致性測(cè)試。這 在圖20中示出，圖20為適合用于評(píng)估對(duì)身體中內(nèi)部的熱可區(qū)分區(qū)域的確定的精確度的方 法400的流程圖。方法400在步驟402處開(kāi)始并且接著到步驟404，在步驟404中得到合成熱空間圖 像。熱空間圖像可以通過(guò)方法400來(lái)生成或者其可以通過(guò)另一個(gè)方法或系統(tǒng)來(lái)生成，來(lái)自 該另一個(gè)方法或系統(tǒng)的圖像可以被方法400讀取。該方法接著到步驟406，其中活體中一 個(gè)或多個(gè)內(nèi)部的三維熱可區(qū)分區(qū)域的位置以及可選地其尺寸被確定。這可以通過(guò)使用方法 10、方法50或者任何其他方法，包括不同方法之間的組合(例如方法10和50)來(lái)進(jìn)行。可 選地并且優(yōu)選地，該方法也確定一個(gè)或多個(gè)源區(qū)域，如在上文中說(shuō)明的那樣。方法400接著到步驟408，在該步驟中得到活體的一個(gè)或多個(gè)另外的3D空間表示， 其中每個(gè)3D空間表示對(duì)應(yīng)于相對(duì)于活體的不同視點(diǎn)和/或?qū)?yīng)于活體的不同姿態(tài)。方法 400可以構(gòu)建另外的3D空間表示或者通過(guò)方法400可以從其讀取它們的另一個(gè)方法或系統(tǒng) 構(gòu)建另外的3D空間表示。方法400接著到步驟410，在該步驟中基于內(nèi)部的三維熱可區(qū)分區(qū)域、表面上的等 溫線的預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)于3D空間表示中的至少若干個(gè)構(gòu)建另外的3D空間表示。預(yù)期 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)選地包括涉及等值線的大體形狀(閉合、開(kāi)放)的信息，但是其也可以包括更 多的信息，例如表面上的溫度數(shù)據(jù)以及類(lèi)似信息。可以通過(guò)使用身體中的內(nèi)部區(qū)域的位置、 3D空間表示的形狀，并且通過(guò)對(duì)身體的熱導(dǎo)率(其可以是各向同性的或者非各向同性的) 建模在數(shù)值上計(jì)算預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。舉例來(lái)說(shuō)，該方法可以通過(guò)考慮如在上文中進(jìn)一步詳 述的熱距離函數(shù)D來(lái)構(gòu)建預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖lOa-e和隨附的說(shuō)明。方法400接著到步驟412，在該步驟中得到一個(gè)或多個(gè)另外的熱空間圖像，其中每 個(gè)熱空間圖像對(duì)應(yīng)于相對(duì)于活體的不同視點(diǎn)和/或活體的不同姿態(tài)。熱空間圖像可以通過(guò) 方法400來(lái)生成或者其可以通過(guò)另一個(gè)方法或系統(tǒng)來(lái)生成，來(lái)自該另一個(gè)方法或系統(tǒng)的圖 像可以被方法400讀取。該方法接著到步驟414，在該步驟中(一個(gè)或多個(gè))另外的熱空間 圖像被與預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較。如果在另外的熱空間圖像中的等溫線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與預(yù)期的 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似，則該方法可以確定內(nèi)部區(qū)域的位置以及可選地其尺寸是準(zhǔn)確的。否則，該方 法標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤，確定錯(cuò)誤已經(jīng)被掃描到。因而，方法400起一致性檢查的作用并且確定是否有 就熱可區(qū)分對(duì)象在身體內(nèi)的位置而言的一致性。方法400接著到步驟418，在該步驟中與比較有關(guān)的報(bào)告被發(fā)布，并且該方法在步 驟419處結(jié)束。
若干3D空間表示的另外的優(yōu)點(diǎn)在于它們可以用在初步測(cè)試中來(lái)選擇用于成像和 /或身體的姿態(tài)的合適的視點(diǎn)點(diǎn)。特別地，對(duì)于至少若干3D空間表示，表面上的等溫線的預(yù) 期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)選地被構(gòu)建。一旦兩個(gè)或多個(gè)這種預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已知，操作者或者醫(yī)師 可以選擇最適合用于檢查的、成像和/或身體的姿態(tài)的視點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)活體是婦女的胸部，并且3D空間表示在婦女站著時(shí)被得到并且當(dāng) 婦女向前屈身時(shí)得到第二 3D空間表示。還假設(shè)對(duì)于第一 3D空間表示，預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具 有開(kāi)放的等溫線，并且對(duì)于第二 3D空間表示，預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有閉合的等溫線。在這種 情況下，操作者或者醫(yī)師可以決定選擇第二姿態(tài)(向前屈身)，因?yàn)闊峥蓞^(qū)分對(duì)象的位置的 確定在熱數(shù)據(jù)以閉合的等溫線為特征時(shí)更加準(zhǔn)確。優(yōu)選的是熱空間成像將在熱像圖的獲取期間對(duì)象的身體中有最小的熱變化時(shí)被 執(zhí)行?，F(xiàn)在參考圖21，其為根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的適合用于確?；铙w大體上 處于穩(wěn)定的熱條件的方法420的流程圖。該方法在步驟422處開(kāi)始并且接著到步驟424，該 步驟424中從預(yù)先確定的視點(diǎn)獲取活體的熱像圖系列。方法420接著到步驟426，在該步驟 中熱像圖被比較以提取圖像中的熱變化。在本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例中，步驟424和步 驟426大體上同時(shí)被執(zhí)行。可以以多于一種方式進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)熱像圖被與單個(gè)先前所獲 取的熱像圖比較。備選地，至少若干個(gè)熱像圖被與多個(gè)(例如全部)先前所獲取的熱像圖 比較?？蛇x地并且優(yōu)選地，該方法接著到步驟427，在該步驟中熱變化被顯示在顯示裝置上。該方法接著到判定步驟428，在該步驟中該方法確定熱變化是否在預(yù)先確定的門(mén) 限以下。如果變化沒(méi)有在門(mén)限以下，該方法返回步驟424。如果變化在門(mén)限以下，則該方法 接到步驟430，在該步驟中指示活體大體上處于穩(wěn)定的熱條件的報(bào)告被發(fā)布。門(mén)限值取決于 熱成像裝置并且典型地被設(shè)置為其熱分辨率。在現(xiàn)有技術(shù)中已知的是具有0. 1°C以及以下 的分辨率的熱成像裝置。舉例來(lái)說(shuō)，Photon OEM照相機(jī)內(nèi)核可從FLIR商業(yè)上買(mǎi)到并且提 供小于0. 085攝氏度的熱分辨率、TH9100PMV可從NEC商業(yè)上買(mǎi)到并且提供小于0. 06攝氏 度的熱分辨率以及IVN 3200-HS可從IMPAC商業(yè)上買(mǎi)到并且提供小于0. 08攝氏度的熱分 辨率。因而，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，門(mén)限值大約為0。1攝氏度。本發(fā)明也可以被用于監(jiān)視醫(yī)療裝置的位置，諸如活體組織穿刺針或者活體中的導(dǎo) 管。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)活體組織穿刺針要被引入腫瘤時(shí)，熱空間成像可以被用于確保該針的路徑 對(duì)于執(zhí)行活體組織穿刺是恰當(dāng)?shù)?。此外，由于熱空間成像可以如所表明的那樣被用于確定 腫瘤的位置以及可選地為其尺寸，組合的過(guò)程可以被采用，其中相同的熱空間成像系統(tǒng)被 用于確定腫瘤的存在、位置以及可選地其尺寸并且一旦活體組織穿刺針被引入身體中其就 被用于監(jiān)視它的路徑。在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，醫(yī)療裝置的溫度(針、導(dǎo)管等等)被設(shè)置為與身體的平 均溫度充分不同的溫度。這確保醫(yī)療裝置可被熱空間成像系統(tǒng)檢測(cè)。一旦醫(yī)療裝置的溫度 被設(shè)定，醫(yī)療裝置被引入身體中。身體和醫(yī)療裝置的一個(gè)或多個(gè)合成熱空間圖像接著可以 被生成并且被用于監(jiān)視裝置的位置或者路徑。現(xiàn)在參考圖22，其為可插入活體中的醫(yī)療裝置440的示意性圖示。裝置440可以 被使用，例如作為活體組織檢查裝置，例如用于執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的胸部活體組織檢查過(guò)程。裝置440的具體優(yōu)點(diǎn)是其允許當(dāng)被插入身體中時(shí)感測(cè)或者測(cè)量溫度。裝置440優(yōu)選地在尺寸上 相對(duì)小并且不產(chǎn)生將在其中影響所進(jìn)行的感測(cè)的熱導(dǎo)率水平。優(yōu)選地，裝置440能夠以高 的精確度檢測(cè)和提供腫瘤和周?chē)M織的溫度曲線，以允許當(dāng)腫瘤為小尺寸時(shí)對(duì)處于早期的 癌癥的診斷。裝置440優(yōu)選地包含空心結(jié)構(gòu)442，其具有近端444、遠(yuǎn)端446以及從端444延伸 到端446的光纖448。遠(yuǎn)端446可以是尖端的形狀以允許裝置440容易地被插入身體中。 光纖448被設(shè)計(jì)和構(gòu)建用于從遠(yuǎn)端446向近端444傳送熱輻射。熱輻射可以通過(guò)合適的裝 置來(lái)測(cè)量或者記錄，諸如但不限于，可選地與光纖448通信的熱成像裝置450。光纖448由 適合用于引導(dǎo)紅外線范圍中的電磁輻射的材料制成。光纖448可以由與結(jié)構(gòu)442的材料不 同的材料。在該實(shí)施例中，光纖448被引入結(jié)構(gòu)442中的通道452中。備選地，結(jié)構(gòu)442可 以由適合用于引導(dǎo)紅外線范圍中的電磁輻射的材料制成，在這種情況中通道本身可以起光 纖的作用。所理解的是在圖22示出的實(shí)施例中，沒(méi)有對(duì)溫度的測(cè)量或者感測(cè)在結(jié)構(gòu)442中被 執(zhí)行。相反地，借助于通過(guò)光纖的輻射來(lái)引導(dǎo)熱能。這實(shí)質(zhì)上不同于已知的溫度測(cè)量探測(cè) 器，例如在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，419，635中所公開(kāi)的探測(cè)器，其中該探測(cè)器執(zhí)行測(cè)量并且將數(shù)據(jù) 傳送到外部的位置。因而，從制造過(guò)程來(lái)看以及從成本和可用性來(lái)看裝置440都是有優(yōu)勢(shì) 的?，F(xiàn)在參考圖23a_b，其為根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實(shí)施例的照射裝置460的示意 性圖示。裝置460可以被用在測(cè)距成像系統(tǒng)中，例如用圖案照射要被成像的表面。裝置460包含生成光束464的光源162、動(dòng)態(tài)光束偏轉(zhuǎn)器466以及圖像形成元件 468。光源462優(yōu)選地包含發(fā)射激光光束的激光裝置。光束464可以在可見(jiàn)光范圍中或者 在紅外線范圍中，取決于裝置460所用于的應(yīng)用。還被設(shè)想的是既生成可見(jiàn)光范圍中的光 束也生成紅外線范圍中的光束的光源，諸如IR-50系列中的一個(gè)，其可從英國(guó)Scitec儀器 有限公司商業(yè)上買(mǎi)到。光束偏轉(zhuǎn)器466用于動(dòng)態(tài)地反射光束464以全面(thereacross)掃描圖像形成元 件468的表面來(lái)定義例如光柵圖案。光束偏轉(zhuǎn)器466可以包含可移動(dòng)的鏡子或者可移動(dòng)的 鏡子的陣列，諸如但不限于可從美國(guó)德州儀器有限公司(Texas Instruments Inc.，USA)商 業(yè)上買(mǎi)到的數(shù)字微鏡裝置(Digital Micromirror Device )。光束偏轉(zhuǎn)器466還可以包含 電光單元，優(yōu)選地為電光晶體，其響應(yīng)于對(duì)其所施加的電偏置而使光束偏轉(zhuǎn)。圖像形成元件468在圖23b中被更好地觀察，圖23b示出根據(jù)視點(diǎn)A的單元468。 如所示出的那樣，單元468包含多個(gè)被區(qū)分的區(qū)域，用參考點(diǎn)區(qū)470-1、470-2、…470-M、… 470-N標(biāo)明。被區(qū)分的區(qū)域中的至少若干個(gè)優(yōu)選地被設(shè)計(jì)用于形成不同的圖像。區(qū)域470 可以是例如全系元件、衍射光柵以及類(lèi)似物。在任何情況下，區(qū)域470允許光的選擇性透射 使得穿過(guò)區(qū)域470的光構(gòu)成圖像。在操作中，當(dāng)光束464掃描單元468的表面時(shí)，不同的圖像在不同的時(shí)間形成。因 而，裝置460能夠以周期性的方式用圖案系列來(lái)照射表面。單元468上的光束464的掃描 速率優(yōu)選地被選擇為允許所形成的圖像的快速變化。這是有利的，因?yàn)槠湟子诳焖俚臏y(cè)距 成像。舉例來(lái)說(shuō)，可以在單個(gè)幀的持續(xù)時(shí)間內(nèi)(例如20毫秒)用由10個(gè)或更多圖案構(gòu)成 的系列照射表面，從而使測(cè)距成像的速率提高一數(shù)量級(jí)。
本發(fā)明成功地提供了用于構(gòu)建身體的三維空間表示的技術(shù)。該技術(shù)是對(duì)通常被稱(chēng) 為“結(jié)構(gòu)光技術(shù)”或者“編碼光技術(shù)”的技術(shù)的改進(jìn)。該技術(shù)基于被投影到非平面的表面上 的條紋以能夠反應(yīng)表面特征的曲線與表面相交這個(gè)觀察。曲線的圖像可以通過(guò)成像裝置被 獲取，其被成像用于在成像裝置的平面(被稱(chēng)為成像平面)上形成多個(gè)測(cè)量點(diǎn)。該曲線和 產(chǎn)生條紋的光源定義被稱(chēng)為光平面的另一個(gè)平面。在光平面上的點(diǎn)和成像平面上的點(diǎn)之間 有對(duì)應(yīng)關(guān)系。為了獲取整個(gè)表面的圖像，編碼圖案代替單個(gè)條紋被投影，因而有“結(jié)構(gòu)光”或 者“編碼光”之稱(chēng)。關(guān)于已知的結(jié)構(gòu)光技術(shù)的主要問(wèn)題是所得到的圖像的橫向分辨率不能被提高超 過(guò)被用于產(chǎn)生編碼圖案的投影儀的內(nèi)在分辨率。當(dāng)許多類(lèi)型的成像裝置能夠以相當(dāng)小的 像素尺寸(具有數(shù)十微米的量級(jí))獲取圖像時(shí)，高分辨率的投影儀幾乎無(wú)法得到。舉例來(lái) 說(shuō)，SVGA投影儀生成800個(gè)條紋。對(duì)于大約40厘米的投影范圍，單個(gè)條紋的寬度(或者相 鄰條紋之間的空間隙)為大約半毫米。使用更精密的并且昂貴的投影儀僅收效不大地改進(jìn) 分辨率。舉例來(lái)說(shuō)，XGA投影儀生成1024個(gè)條紋，從而僅可以將分辨率減小不到30%。然 而，在這兩種情況中，所認(rèn)可的是單個(gè)被投影的單元的寬度在成像裝置的若干像素上延伸， 并且可實(shí)現(xiàn)的分辨率由投影儀的分辨率決定。本發(fā)明通過(guò)提供用于構(gòu)建身體的三維空間表示的方法500和系統(tǒng)600成功地克服 了前述分辨率限制。在圖24中提供了描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的方法500的方法步驟的流程圖 并且在圖25中提供了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)600的示意性圖示。結(jié)合地參照?qǐng)D24和圖25，方法500在步驟502處開(kāi)始并且接著到步驟504，在步驟 504中使用圖案投影儀602照射身體610。在本發(fā)明的各種示范性投影儀中，投影儀602用 兩個(gè)或多個(gè)不同的顏色以使得具有不同顏色的編碼圖案相互錯(cuò)開(kāi)的方式將編碼的圖案604 投影在身體610上。在圖25中示出的是三個(gè)相互錯(cuò)開(kāi)的編碼圖案604a、604b以及604c，其 可以舉例來(lái)說(shuō)對(duì)應(yīng)于紅光、綠光和藍(lán)光的編碼圖案。投影儀602可以基于現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何技術(shù)，諸如但不限于IXD、DLP或其組 合。投影儀602可以提供許多類(lèi)型的圖案。舉例來(lái)說(shuō)，圖案可以包括若干條紋。條紋可以 是一致的或者它們可以具有光密度輪廓的線性斜率。這種圖案允許標(biāo)識(shí)條紋上的若干點(diǎn)。 圖案的其他類(lèi)型和形狀沒(méi)有被排除在本發(fā)明的范圍之外。廣義上說(shuō)，投影儀602包含光源606和光學(xué)器件608。光源606典型地包括多色 照射單元或元件(cell)的矩陣，其每個(gè)都能勝任若干主顏色(例如紅色、綠色和藍(lán)色)的 光輸出。每個(gè)照射單元還可以被細(xì)分成兩個(gè)或多個(gè)單色的子單元。因而，舉例來(lái)說(shuō)多色照 射單元可以包括紅色子單元、綠色子單元和藍(lán)色子單元，如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣。備選 地，多色照射單元可以在沒(méi)有這種細(xì)分的情況下操作，如在例如DLP投影器的情況中。矩陣 可以是無(wú)源矩陣或者有源矩陣。當(dāng)光源606包含無(wú)源矩陣時(shí)，沒(méi)有光在單元內(nèi)被生成并且該單元僅能夠阻擋由光 源的背光組件生成的光的透射，或者允許由光源的前端照明組件生成的光的反射。在該實(shí) 施例中，每個(gè)照射單元包含顏色濾波器，諸如顏色輪或者提供不同樣色光輸出的紅色、綠色 和藍(lán)色(RGB)過(guò)濾器的布置。當(dāng)光源606包含有源矩陣時(shí)，每個(gè)照射單元獨(dú)立地輻射光。在 該實(shí)施例中，每個(gè)單元可以產(chǎn)生白色光，其接著通過(guò)顏色濾波器被過(guò)濾處于子單元水平。備選地，每個(gè)子單元可以包含單色光發(fā)射元件，諸如發(fā)光二極管或者有機(jī)發(fā)光二極管。光源606的多色照明單元的數(shù)量被稱(chēng)為投影儀602的分辨率。如將由本領(lǐng)域的一 個(gè)普通技術(shù)人員所理解的那樣，像素的數(shù)量越高，分辨率越好。已知的投影儀具有640x480 個(gè)單元的分辨率(也被稱(chēng)為VGA投影儀)、800x600個(gè)單元的分辨率(也被稱(chēng)為SVGA投影 儀)、1024x768個(gè)單元的分辨率(也被稱(chēng)為SXGA投影儀)、1400x1050個(gè)單元的分辨率(也 被稱(chēng)為SXGA+或者SXGA加投影儀)以及800x600個(gè)單元的分辨率(也被稱(chēng)為UXGA投影 儀)。每個(gè)多色照射單元負(fù)責(zé)照射被照射的表面上的單元區(qū)域，該單元區(qū)域在文獻(xiàn)中也 被稱(chēng)為“基點(diǎn)”或者“投影像素”。由于投影像素對(duì)應(yīng)于表面上的區(qū)域(而不是對(duì)應(yīng)的照射 單元的物理區(qū)域)，它的尺寸取決于投影儀和被照射的表面之間的距離，并且取決于從照射 單元發(fā)射的光束的散度。盡管如此，對(duì)于給定的投影儀和給定的投影距離，投影像素可以以 尺寸為特征，諸如直徑或者面積。投影儀602的分辨率決定在被照射的表面上的投影像素 的最大數(shù)量。類(lèi)似地，對(duì)于投影儀的給定覆蓋面積，分辨率決定投影儀602的相鄰?fù)队跋袼?的中心之間的橫向距離。光學(xué)元件608可選地控制由光源606生成的光束以提供編碼圖案。光學(xué)元件608 可以包括例如聚焦或者瞄準(zhǔn)單元、分色光學(xué)系統(tǒng)、衍射光柵、全系元件、數(shù)字微鏡裝置芯片 以及類(lèi)似物。不同顏色的編碼圖案之間的相互錯(cuò)開(kāi)優(yōu)選地通過(guò)光學(xué)元件608來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本 發(fā)明的各種實(shí)施例中，光學(xué)元件608以不同的轉(zhuǎn)向角使不同的波長(zhǎng)改變方向。這可以例如 通過(guò)將光學(xué)元件608設(shè)計(jì)用于可選地操作具有可見(jiàn)光范圍中的預(yù)先確定的波長(zhǎng)(例如對(duì)應(yīng) 于綠色或者略呈綠色的光的波長(zhǎng))的光來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于光學(xué)元件608被設(shè)計(jì)用于特定的波長(zhǎng)， 不同的光學(xué)控制被得到用于不同波長(zhǎng)。投影儀602優(yōu)選地但不是強(qiáng)制地以順序的模式操作。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，表面 被照射使得具有不同顏色的兩個(gè)相鄰圖案在不同的時(shí)間被投影。給定顏色的圖案優(yōu)選地通 過(guò)啟動(dòng)照射單元的集合來(lái)生成，其中以使得集合中的每個(gè)單元發(fā)射相同波長(zhǎng)的光的方式來(lái) 啟動(dòng)照射單元的集合。相鄰的圖案可以通過(guò)啟動(dòng)用于發(fā)射作為不同波長(zhǎng)的光的照射單元的 相同集合來(lái)生成。因而，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，至少兩個(gè)相鄰的圖案通過(guò)使用照射單元 的相同集合而被生成。圖案的波長(zhǎng)可以對(duì)應(yīng)于單元的主顏色，或者備選地對(duì)應(yīng)于主顏色的預(yù)先確定的混 合。當(dāng)主顏色的圖案，比如說(shuō)紅色圖案被生成時(shí)，集合中的每個(gè)單元發(fā)射紅色光。相鄰的圖 案可以通過(guò)啟動(dòng)例如用于發(fā)射綠色光的相同集合來(lái)生成，另一個(gè)相鄰的圖案可以通過(guò)啟動(dòng) 用于發(fā)射藍(lán)色光的相同集合來(lái)生成。優(yōu)選地，投影儀602的順序操作為使得單元的集合被 啟動(dòng)以發(fā)射具有第一顏色的圖案，接著相同的集合被啟動(dòng)以發(fā)射具有第二顏色圖案等等。 順序地單元的另一個(gè)集合被啟動(dòng)以發(fā)射具有單個(gè)顏色的圖案的系列等等。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，投影儀602被設(shè)計(jì)和構(gòu)建使得不同顏色的編碼圖案相 互錯(cuò)開(kāi)低于相鄰的投影像素的中心之間的特征距離的量。優(yōu)選地，不同顏色的編碼圖案相 互錯(cuò)開(kāi)相鄰的投影像素的中心之間的特征距離的一半，更優(yōu)選地為三分之一的量。本發(fā)明利用光學(xué)元件608對(duì)不同波長(zhǎng)的不同響應(yīng)并且生成以小于投影像素的尺 寸的距離錯(cuò)列的相鄰圖案。在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，投影儀602以投影儀602的順序模 式操作，以避免相鄰圖案之間的混淆，盡管圖案之間的距離小于單個(gè)投影像素的尺寸。然而，投影儀602也可以以同步的模式操作。在該實(shí)施例中，獲取(以下參見(jiàn)步驟506和裝置 612)優(yōu)選地采用顏色過(guò)濾器的布置以允許相鄰條紋的標(biāo)識(shí)。在任何情況下，投影儀602的 有效分辨率被顯著提高。優(yōu)選地，投影儀602的有效分辨率是照射單元的數(shù)量的三倍。更優(yōu)選地，投影儀602的有效分辨率是其照射單元的數(shù)量的九倍。這可以通過(guò)在 每個(gè)橫向維度上將分辨率提高到三倍來(lái)實(shí)現(xiàn)?？紤]例如在表面上產(chǎn)生條紋的RGB投影儀。在表面上有一定量的不同位置可以被 用條紋照射。該數(shù)量通常等于以投影像素為單位的表面寬度和長(zhǎng)度。當(dāng)投影儀以順序模式 操作時(shí)，不同位置的數(shù)量可以增加到三倍。這是因?yàn)檎丈鋯卧奶囟ň€性集合可以在表面 上的第一橫向位置上投影紅色條紋、在表面上的第二橫向位置上投影綠色條紋以及在表面 上的第三橫向位置上投影藍(lán)色條紋，其中第一、第二和第三橫向位置相對(duì)于彼此稍稍錯(cuò)列。 盡管如此，所有三個(gè)位置的橫向范圍大概地等于單個(gè)投影像素的直徑。因而，如果照明單元 的集合將白色條紋(由所有RGB顏色的混合來(lái)形成)投影在表面上，它的寬度可能是每個(gè) 主顏色條紋的寬度的三倍。在圖26a_d中示出了這種情況，圖26a_d顯示了在橫向位置712處的第一條紋 702 (圖26a)、在橫向位置714處的第二條紋704 (圖26b)、在橫向位置716處的第三條紋 706 (圖26c)以及在橫向位置712-716上延伸的所有這三個(gè)條紋?？梢詫?duì)縱向以及水平的條紋進(jìn)行類(lèi)似的考慮，在這種情況中分辨率被增加為3x3 =9倍。在本發(fā)明的各種實(shí)施例各種實(shí)施例中，不同顏色兩個(gè)相鄰條紋之間的移位小于單 個(gè)條紋的寬度。理論上，當(dāng)條紋的寬度為《時(shí)，不同顏色的兩個(gè)相鄰條紋之間的相互錯(cuò)開(kāi)為 Xw，其中0 < X < 1，更優(yōu)選地為0 < X彡0. 5，甚至更優(yōu)選地0. 3彡X彡0. 5，比如說(shuō)1/3。 舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)條紋的寬度為0. 4毫米并且投影儀602產(chǎn)生三個(gè)不同主顏色時(shí)，相互錯(cuò)開(kāi)為大 于0. 15毫米。方法500接著到步驟506，在該步驟中獲取編碼圖案的一個(gè)或多個(gè)圖像以提供圖 像數(shù)據(jù)。該獲取可以通過(guò)使用成像裝置612來(lái)進(jìn)行，諸如C⑶或者類(lèi)似裝置。成像裝置612 的設(shè)計(jì)和基本功能在本領(lǐng)域中是熟知的并且沒(méi)有在這里作任何詳述。除了執(zhí)行圖像獲取的 基本功能以外(諸如但不限于讀出和同步CCD芯片、背景提取、自動(dòng)曝光、自動(dòng)聚焦等等)， 裝置612的電子電路優(yōu)選地包含用于存儲(chǔ)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，獲取被進(jìn)行以在不同顏色的編碼圖案之間進(jìn)行區(qū)分。 因而，成像裝置612的分辨率至少與投影儀602的有效分辨率一樣高。另外，由于編碼圖案 以順序的方式被生成，圖像的獲取包含單個(gè)曝光時(shí)間期間的多次讀出。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)由三個(gè) 主顏色時(shí)，圖像的獲取包含在單個(gè)曝光時(shí)間期間的三次讀出，例如每個(gè)所生成的圖案一次 讀出。還被設(shè)想的是如在上文中進(jìn)一步詳細(xì)描述的短曝光時(shí)間(參見(jiàn)圖16a-c和隨附的說(shuō) 明)。方法500前進(jìn)到步驟508，在該步驟中基于圖像數(shù)據(jù)計(jì)算編碼圖案的3D位置。通 過(guò)使用圖像數(shù)據(jù)處理器614來(lái)執(zhí)行該計(jì)算，該圖像數(shù)據(jù)處理器614被補(bǔ)充有現(xiàn)有技術(shù)中已 知的3D位置計(jì)算算法。廣義地說(shuō)，該算法優(yōu)選地用編碼圖案的位置在圖像上定位?？蛇x地，所得到的圖 案的密度被在彼此之間比較。一旦圖案被標(biāo)識(shí)，它們3D坐標(biāo)可以被確定，如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，例如通過(guò)三角測(cè)量法。系統(tǒng)的幾何參數(shù)通常根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而得知或者用現(xiàn) 有技術(shù)中已知的合適的校準(zhǔn)過(guò)程來(lái)確定，系統(tǒng)的幾何參數(shù)諸如以圖案根據(jù)其被發(fā)射的角度 的、光源和成像裝置之間的距離。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的代表性的例子包括但不限于三角測(cè)量距離、焦 距、像素尺寸、成角度的位置、編碼圖案的密度曲線或者類(lèi)似數(shù)據(jù)。3D坐標(biāo)的計(jì)算典型地但 不是排他性地以?xún)蓚€(gè)階段被采用低分辨率階段，其中僅一部分圖案的3D坐標(biāo)被確定，以 及高分辨率階段，其中為所有圖案計(jì)算3D坐標(biāo)。3D坐標(biāo)的計(jì)算優(yōu)選地以使得允許確定不同 顏色的相鄰圖案的精確度來(lái)執(zhí)行。換句話說(shuō)，計(jì)算的精確度優(yōu)選地使得允許在以低于相鄰 的投影像素之間的距離的量橫向偏移的對(duì)象之間進(jìn)行區(qū)分。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)圖案包含條紋時(shí)， 計(jì)算的精確度與兩個(gè)相鄰條紋之間的距離相適應(yīng)。典型地，每個(gè)都由大約10-50個(gè)條紋構(gòu)成的大約10-20個(gè)圖案足夠用于近似表面 的幾何形狀?？梢酝ㄟ^(guò)使用如現(xiàn)有技術(shù)中已知的建網(wǎng)算法來(lái)提供被分成三角形的網(wǎng)格從而 近似表面的三維表示。該方法在步驟510處結(jié)束。盡管已經(jīng)結(jié)合其專(zhuān)門(mén)的實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，很明顯許多備選、改動(dòng)和變化對(duì)于 本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。因此，意圖是要包含落在所附權(quán)利要求的實(shí)質(zhì)和廣義范 圍內(nèi)的所有這種備選、改動(dòng)和變化。在本說(shuō)明書(shū)中提到的所有公開(kāi)、專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)通過(guò)引 用被全部并入本文中，與每個(gè)單獨(dú)的公開(kāi)、專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)被專(zhuān)門(mén)地和單獨(dú)地被表明要通 過(guò)引用被并入本文中一樣。另外，本說(shuō)明書(shū)中任何參考的引用或者認(rèn)同不應(yīng)當(dāng)被看作承認(rèn) 這種參考作為現(xiàn)有技術(shù)對(duì)本發(fā)明可用。
權(quán)利要求
一種計(jì)算活體中的熱路徑的方法，所述方法包括獲得定義在所述活體的三維空間表示上并且具有與所述三維空間表示的表面相關(guān)聯(lián)的熱數(shù)據(jù)的合成熱空間圖像；在所述熱空間圖像中標(biāo)識(shí)至少一個(gè)熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)(spot)；以及將所述熱空間圖像和所述熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)用于計(jì)算所述熱路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使用至少兩個(gè)熱軌道 (thermal trajectories)以便確定所述活體中的內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 獲得表示所述活體的不同姿態(tài)的附加的合成熱空間圖像；重復(fù)所述熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)標(biāo)識(shí)和所述梯度計(jì)算以便確定對(duì)應(yīng)于所述不同姿態(tài)的內(nèi)部三 維熱可區(qū)分區(qū)域；以及比較對(duì)應(yīng)于不同姿態(tài)的內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域。
4.一種用于計(jì)算活體中的熱路徑的裝置，所述裝置包括輸入單元，所述輸入單元用于接收定義在所述活體的三維空間表示上并且具有與所述 三維空間表示的表面相關(guān)聯(lián)的熱數(shù)據(jù)的合成熱空間圖像；點(diǎn)區(qū)標(biāo)識(shí)單元，所述點(diǎn)區(qū)標(biāo)識(shí)單元用于在所述合成熱空間圖像中標(biāo)識(shí)至少一個(gè)熱可區(qū) 分點(diǎn)區(qū)；以及計(jì)算器，所述計(jì)算器用于基于所述熱空間圖像和所述熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)計(jì)算所述活體中的 所述熱路徑。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括區(qū)域確定單元，所述區(qū) 域確定單元被設(shè)計(jì)和配置用于基于至少兩個(gè)熱軌道確定所述活體中的內(nèi)部三維熱可區(qū)分 區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1或者4所述的方法或者裝置，其特征在于，其中通過(guò)在所述點(diǎn)區(qū)處計(jì)算 所述表面的空間梯度來(lái)計(jì)算所述熱路徑。
7.一種確定所述活體中的內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域的方法，所述方法包括獲得定義在所述活體的三維空間表示上并且具有以多個(gè)圖片單元網(wǎng)格化地 (gridwise)布置在所述三維空間表示的表面上的熱數(shù)據(jù)的合成熱空間圖像，其中每個(gè)所述 圖片單元由所述網(wǎng)格上的密度值表示；在所述網(wǎng)格上搜索由大體上相似的密度值表示的至少一個(gè)圖片單元集合；以及 對(duì)于所述至少一個(gè)圖片單元集合中的至少一個(gè)，定義多個(gè)軌跡，每個(gè)軌跡與所述集合 中的至少一對(duì)圖片單元相關(guān)聯(lián)并且被定義以致于所述軌跡的每個(gè)點(diǎn)在距所述對(duì)中的單個(gè) 圖片單元相等的熱距離處，并且將所述多個(gè)軌跡用于確定所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域。
8.一種用于在所述活體中確定內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域的裝置，所述裝置包括輸入單元，所述輸入單元用于接收定義在所述活體的三維空間表示上并且具有以多個(gè) 圖片單元網(wǎng)格化地布置在所述三維空間表示的表面上的熱數(shù)據(jù)的合成熱空間圖像，其中每 個(gè)所述圖片單元由所述網(wǎng)格上的密度值表示；搜索單元，所述搜索單元用于在所述網(wǎng)格上搜索由大體上相似的密度值表示的至少一 個(gè)圖片單元集合；軌跡定義單元，所述軌跡定義單元用于定義多個(gè)軌跡，每個(gè)軌跡與所述集合中的至少一對(duì)圖片單元相關(guān)聯(lián)并且被定義以致于所述軌跡的每個(gè)點(diǎn)在距所述對(duì)中的單個(gè)圖片單元 相等的熱距離處；以及區(qū)域確定單元，所述區(qū)域確定單元用于基于所述多個(gè)軌跡確定所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分 區(qū)域。
9.如權(quán)利要求7或者8所述的方法或者裝置，其特征在于，其中所述多個(gè)軌跡中的至少 一個(gè)軌跡是平面。
10.如權(quán)利要求7或者8所述的方法或者裝置，其特征在于，其中所述內(nèi)部三維熱可區(qū) 分區(qū)域被所述多個(gè)軌跡至少部分地劃界。
11.如權(quán)利要求7或者8所述的方法或者裝置，其特征在于，其中基于所述多個(gè)軌跡中 的至少若干個(gè)的相交線來(lái)確定所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域。
12.如權(quán)利要求2或者7所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括在所述內(nèi)部三 維熱可區(qū)分區(qū)域內(nèi)定位源區(qū)域。
13.如權(quán)利要求5或者8所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括源區(qū)域定位器， 所述源區(qū)域定位器用于在所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域內(nèi)定位源區(qū)域。
14.如權(quán)利要求12或者13所述的方法或者裝置，其特征在于，其中從由重心、加權(quán)的重 心和所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域的質(zhì)心構(gòu)成的所述組中選擇所述源區(qū)域。
15.一種確定所述活體中的多個(gè)熱可區(qū)分對(duì)象的方法，所述方法包括獲得定義在所述活體的三維空間表示上并且具有與所述三維空間表示的表面相關(guān)聯(lián) 的熱數(shù)據(jù)的合成熱空間圖像，所述熱數(shù)據(jù)以圍繞所述表面上的至少一個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)的閉 合等溫線而被表征；基于所述合成熱空間圖像確定所述活體中的內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域； 分析所述三維空間表示以便在所述三維空間表示內(nèi)定義分界線，其中屬于所述分界線 一側(cè)上的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于所述表面上的單個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)，而屬于所述分界線另一側(cè)上的點(diǎn)對(duì)應(yīng) 于所述表面上的多個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)；以及將所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域與所述分界線相比較以便確定所述活體中的熱可區(qū)分 對(duì)象的數(shù)量。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，其中所述確定所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū) 域包括在所述熱空間圖像中標(biāo)識(shí)至少一個(gè)熱可區(qū)分點(diǎn)區(qū)；在所述點(diǎn)區(qū)處計(jì)算所述表面的空間梯度，由此計(jì)算所述活體中的熱路徑；以及使用至少兩個(gè)熱軌道以便確定所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，其中以多個(gè)圖片單元在所述表面上網(wǎng)格 化地布置所述熱數(shù)據(jù)，每個(gè)所述圖片單元由所述網(wǎng)格上的密度值表示并且所述確定所述內(nèi) 部三維熱可區(qū)分區(qū)域包括在所述網(wǎng)格上搜索由大體上相似的密度值表示的至少一個(gè)圖片單元集合；以及 對(duì)于所述至少一個(gè)圖片單元集合中的至少一個(gè)，定義多個(gè)軌跡，每個(gè)軌跡與所述集合 的至少一對(duì)圖片單元相關(guān)聯(lián)并且被定義以致于所述軌跡的每個(gè)點(diǎn)在距所述對(duì)中的單個(gè)圖 片單元相等的熱距離處，并且將所述多個(gè)軌跡用于確定所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域。
18.一種用于確定所述活體中多個(gè)熱可區(qū)分對(duì)象的裝置，所述裝置包括輸入單元，所述輸入單元用于接收定義在所述活體的三維空間表示上并且具有與所述 三維空間表示的表面相關(guān)聯(lián)的熱數(shù)據(jù)的合成熱空間圖像，所述熱數(shù)據(jù)以圍繞所述表面上的 至少一個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)的閉合等溫線而被表征；區(qū)域確定單元，所述區(qū)域確定單元用于基于所述合成熱空間圖像確定所述活體中的內(nèi) 部三維熱可區(qū)分區(qū)域；分析器，所述分析器用于分析所述三維空間表示以便在所述三維空間表示內(nèi)定義分界 線，其中屬于所述分界線一側(cè)上的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于所述表面上的單個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)，而屬于所述 分界線另一側(cè)上的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于所述表面上的多個(gè)熱區(qū)分的點(diǎn)區(qū)；以及比較單元，所述比較單元用于將所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域與所述分界線相比較以便 確定所述活體中的熱可區(qū)分對(duì)象的數(shù)量。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括點(diǎn)區(qū)標(biāo)識(shí)單元，所述點(diǎn)區(qū)標(biāo)識(shí)單元用于在所述熱空間圖像中標(biāo)識(shí)至少一個(gè)熱可區(qū)分點(diǎn) 區(qū)；以及梯度計(jì)算器，所述梯度計(jì)算器用于在所述點(diǎn)區(qū)處計(jì)算所述表面的空間梯度，由此計(jì)算 所述活體中的熱路徑；其中所述區(qū)域確定單元被設(shè)計(jì)和配置用于基于至少兩個(gè)熱軌道來(lái)確定所述內(nèi)部三維 熱可區(qū)分區(qū)域。
20.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，其中以多個(gè)圖片單元在所述表面上網(wǎng)格 化地布置所述熱數(shù)據(jù)，每個(gè)所述圖片單元由所述網(wǎng)格上的密度值表示，并且所述裝置還包 括搜索單元，所述搜索單元用于在所述網(wǎng)格上搜索由大體上相似的密度值表示的至少一 個(gè)圖片單元集合；以及軌跡定義單元，所述軌跡定義單元用于定義多個(gè)軌跡，每個(gè)軌跡與所述集合的至少一 對(duì)圖片單元相關(guān)聯(lián)并且被定義以致于所述軌跡的每個(gè)點(diǎn)在距所述對(duì)中的單個(gè)圖片單元相 等的熱距離處；以及其中所述區(qū)域確定單元被設(shè)計(jì)和配置用于基于所述多個(gè)軌跡來(lái)確定所述內(nèi)部三維熱 可區(qū)分區(qū)域。
21.如權(quán)利要求1、7或者15所述的方法，其特征在于，所述方法還包括獲取至少一個(gè)熱 像圖并且將所述至少一個(gè)熱像圖映射在所述三維空間表示上以便形成所述合成熱空間圖像。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，其中所述映射包括根據(jù)所述活體的發(fā)射 率數(shù)據(jù)加權(quán)所述至少一個(gè)熱像圖。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，其中所述至少一個(gè)熱像圖包括多個(gè)熱像圖。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，其中所述多個(gè)熱像圖中的至少兩個(gè)在所 述活體處于不同的姿態(tài)時(shí)被獲取。
25.如權(quán)利要求1、7或者15所述的方法，其特征在于，所述方法還包括獲得至少一個(gè)附 加的合成熱空間圖像，所述至少一個(gè)附加的合成熱空間圖像對(duì)應(yīng)于所述活體的不同姿態(tài)。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法還包括獲得所述活體的多個(gè)三維空間表示；對(duì)于至少兩個(gè)三維空間表示，分析每個(gè)三維空間表示以便在所述三維空間表示的表面 上確定等溫線的預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；以及基于所述預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為所述至少一個(gè)熱像圖和/或所述活體的姿態(tài)選擇視點(diǎn)。
27.如權(quán)利要求書(shū)21所述的方法，其特征在于，所述方法還包括獲得所述活體的至少一個(gè)附加的三維空間表示，對(duì)應(yīng)于相對(duì)于所述活體和/或所述活 體的不同姿態(tài)的不同的視點(diǎn)；基于所述活體中的所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域，在所述至少一個(gè)附加的三維空間表示 的表面上構(gòu)建等溫線的預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；獲得對(duì)應(yīng)于所述不同視點(diǎn)和/或所述不同姿態(tài)的至少一個(gè)附加的合成熱空間圖像；將所述至少一個(gè)合成熱空間圖像與所述等溫線的所述預(yù)期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比較；以及發(fā)布與所述比較相關(guān)的報(bào)告。
28.如權(quán)利要求2、7或者15所述的方法，其特征在于，所述方法還包括構(gòu)建所述三維空 間表示。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，其中所述獲得所述三維空間表示包括用 所述紅外線距離內(nèi)的圖案照射所述身體，將至少一個(gè)熱成像設(shè)備用于獲取所述身體和所述 圖像的至少一個(gè)熱像圖，計(jì)算對(duì)應(yīng)于所述圖案的距離數(shù)據(jù)，以及將所述至少一個(gè)熱像圖和 所述距離數(shù)據(jù)用于構(gòu)建所述身體的三維空間表示。
30.一種用于活體的前部的熱空間成像的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)，在所述體 內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)中具有用于獲取所述活體的所述前部的至少一個(gè)熱像圖的至少一個(gè)熱成像設(shè) 備，以及數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器用于分析從所述體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)接收的圖像數(shù)據(jù)以便 提供和顯示所述活體的所述前部的合成熱空間圖像。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于獲取所述活體的所 述前部的至少一個(gè)可見(jiàn)光圖像的至少一個(gè)可見(jiàn)光成像設(shè)備。
32.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于使用圖案照射所述 身體所述前部的照射設(shè)備。
33.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)適合于通過(guò)所述 肛門(mén)而被插入。
34.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)適合于通過(guò)所述 陰道而被插入。
35.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)適合于通過(guò)所述 尿道而被插入。
36.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)適合于通過(guò)所述 食道而被插入。
37.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述體內(nèi)探測(cè)系統(tǒng)被安裝在輸送機(jī) 構(gòu)上。
38.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中從由內(nèi)窺鏡探測(cè)器和導(dǎo)管構(gòu)成的組 中選擇所述輸送機(jī)構(gòu)。
39.一種方法，所述方法包括從預(yù)先確定的視點(diǎn)獲取所述活體的一系列熱像圖； 比較所述熱像圖以提取所述熱像圖中的熱變化；以及當(dāng)所述熱變化在預(yù)先確定的門(mén)限以下時(shí)，發(fā)布指示所述活體處于大體上穩(wěn)定的熱狀態(tài) 的報(bào)告。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，其中大體上同時(shí)執(zhí)行所述獲取和所述比較。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，其中至少若干熱像圖被與單個(gè)先前所獲 取的熱像圖相比較。
42.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，其中至少若干熱像圖被與多個(gè)先前所獲 取的熱像圖相比較。
43.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在顯示設(shè)備上顯示所述 熱變化。
44.一種監(jiān)視醫(yī)療設(shè)備在活體中的位置的方法，所述方法包括將所述醫(yī)療設(shè)備的溫度 設(shè)置為與所述活體的平均溫度充分不同的溫度，形成所述活體的至少一個(gè)合成熱空間圖 像，并且將所述至少一個(gè)合成熱空間圖像用于監(jiān)視所述可插入設(shè)備在所述活體中的所述位置。
45.一種可插入到活體中的醫(yī)療設(shè)備，所述醫(yī)療設(shè)備包括具有近端、遠(yuǎn)端和從所述近端 延伸到所述遠(yuǎn)端的光纖的空心結(jié)構(gòu)，所述光纖被設(shè)計(jì)和構(gòu)建為將熱輻射從所述遠(yuǎn)端傳送到 所述近端。
46.如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其特征在于，其中所述空心結(jié)構(gòu)和所述光纖由不同材 料制成。
47.如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其特征在于，其中所述光纖由所述空心結(jié)構(gòu)中的通道限定。
48.一種用于測(cè)距成像系統(tǒng)的照射設(shè)備，所述照射設(shè)備包括用于生成光束的光源、動(dòng)態(tài) 光束偏轉(zhuǎn)器以及具有多個(gè)區(qū)分的區(qū)域的圖像形成元件，每個(gè)所述區(qū)分的區(qū)域被設(shè)計(jì)用于形 成不同的圖像，其中所述動(dòng)態(tài)光束偏轉(zhuǎn)器被設(shè)計(jì)和配置為掃描所述圖像形成元件以在不同 時(shí)間形成不同的圖像。
49.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其特征在于，其中所述光源包括激光設(shè)備，并且所述光 束是激光光束。
50.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其特征在于，其中所述動(dòng)態(tài)光束偏轉(zhuǎn)器包括可移動(dòng)的鏡子。
51.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其特征在于，其中所述動(dòng)態(tài)光束偏轉(zhuǎn)器包括電光材料。
52.一種構(gòu)建身體的三維空間表示的方法，所述方法包括 用所述紅外線距離內(nèi)的圖案照射所述身體；將至少一個(gè)熱成像設(shè)備用于獲取所述身體和所述圖案的至少一個(gè)熱像圖； 計(jì)算對(duì)應(yīng)于所述圖案的距離數(shù)據(jù)；以及將所述至少一個(gè)熱像圖和所述距離數(shù)據(jù)用于構(gòu)建所述身體的所述三維空間表示。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，其中所述獲取包括從至少兩個(gè)不同的視 點(diǎn)獲取所述身體和所述圖案的至少兩個(gè)熱像圖。
54.一種用于構(gòu)建身體的三維空間表示的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括照射設(shè)備，所述照射設(shè)備被設(shè)計(jì)和構(gòu)建用于使用所述紅外線距離內(nèi)的圖案照射所述身體；至少一個(gè)熱成像設(shè)備，所述至少一個(gè)熱成像設(shè)備被設(shè)計(jì)和構(gòu)建用于獲取所述身體和所 述圖案的至少一個(gè)熱像圖；以及數(shù)據(jù)處理器，所述數(shù)據(jù)處理器被設(shè)計(jì)和配置用于計(jì)算對(duì)應(yīng)于所述圖案的距離數(shù)據(jù)，并 且將所述至少一個(gè)熱像圖和所述距離數(shù)據(jù)用于構(gòu)建所述身體的所述三維空間表示。
55.如權(quán)利要求54所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述至少一個(gè)熱成像設(shè)備被設(shè)計(jì)和 構(gòu)建用于從至少兩個(gè)不同的視點(diǎn)獲取所述身體和所述圖案的至少兩個(gè)熱像圖。
56.如權(quán)利要求52或者54所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中所述圖案被選擇以 允許通過(guò)時(shí)間編碼構(gòu)建三維空間表示。
57.如權(quán)利要求52或者54所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中所述圖案被選擇以 允許通過(guò)空間編碼構(gòu)建三維空間表示。
58.如權(quán)利要求52或者54所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中通過(guò)飛行時(shí)間技術(shù) 來(lái)計(jì)算所述距離數(shù)據(jù)。
59.如權(quán)利要求52或者54所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中通過(guò)三角測(cè)量法來(lái) 計(jì)算所述距離數(shù)據(jù)。
60.如權(quán)利要求52或者54所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中表征所述照射的脈 沖寬度比20毫秒短。
61.如權(quán)利要求52或者54所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中所述至少一個(gè)熱像 圖的所述獲取以小于20毫秒的曝光時(shí)間而被表征。
62.如權(quán)利要求52或者54所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中所述至少一個(gè)熱像 圖的所述獲取包括在單個(gè)曝光時(shí)間期間的多次讀出。
63.如權(quán)利要求62所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中所述多次讀出中的至少兩 次讀出被累積地執(zhí)行。
64.如權(quán)利要求53或者54所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中用激光來(lái)實(shí)現(xiàn)所述 照射。
65.如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，所述方法還包括對(duì)于至少若干熱像圖， 過(guò)濾出源自由所述身體生成的熱的圖像數(shù)據(jù)。
66.如權(quán)利要求65所述的方法，其特征在于，所述方法還包括不用所述圖案而獲取所 述身體的至少一個(gè)熱像圖，其中所述過(guò)濾出所述圖像數(shù)據(jù)包括將不用所述圖案所獲取的熱 像圖從用所述圖案所獲取的熱像圖中減去。
67.如權(quán)利要求54所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述圖像數(shù)據(jù)處理器被設(shè)計(jì)和配置 用于過(guò)濾出源自由所述身體生成的熱的圖像數(shù)據(jù)。
68.如權(quán)利要求67所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述圖像數(shù)據(jù)處理器被設(shè)計(jì)和配置 為將不用所述圖案所獲取的熱像圖從用所述圖案所獲取的熱像圖中減去，由此以過(guò)濾出所 述圖像數(shù)據(jù)。
69.一種構(gòu)建身體的三維空間表示的方法，所述方法包括用一系列點(diǎn)區(qū)照射所述身體，其中所述系列中的至少一個(gè)點(diǎn)區(qū)可與所述系列中的所有其他點(diǎn)區(qū)區(qū)分開(kāi)；將至少一個(gè)成像設(shè)備用于從至少兩個(gè)不同視點(diǎn)獲取所述身體和所述一系列點(diǎn)區(qū)的至 少兩個(gè)圖像；在每個(gè)圖像中定位所述一系列點(diǎn)區(qū)；在每個(gè)圖像中，標(biāo)識(shí)所述至少一個(gè)可區(qū)分的點(diǎn)區(qū)并且將所述至少一個(gè)可區(qū)分的點(diǎn)區(qū)用 于標(biāo)識(shí)所述系列中的所有其他點(diǎn)區(qū)；以及為所述一系列點(diǎn)區(qū)計(jì)算距離數(shù)據(jù)并且將所述距離數(shù)據(jù)用于構(gòu)建所述身體的所述三維 空間表示。
70.一種校準(zhǔn)測(cè)距成像系統(tǒng)的方法，所述方法包括訪問(wèn)圖形的數(shù)據(jù)庫(kù)，所述數(shù)據(jù)庫(kù)包括多個(gè)條目，每個(gè)所述條目具有圖形條目以及對(duì)應(yīng) 于所述圖形條目的視點(diǎn)的角度條目； 用圖形照射所述身體；將至少一個(gè)成像設(shè)備用于從至少兩個(gè)不同的視點(diǎn)獲取所述身體和所述圖形的至少兩 個(gè)圖像；對(duì)于至少兩個(gè)圖像，標(biāo)識(shí)所述圖形，在所述數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索與所述圖形大體上相似的圖 形條目并且從所述數(shù)據(jù)庫(kù)中提取相應(yīng)的角度條目，由此提供至少兩個(gè)角度；基于所述至少兩個(gè)角度，為所述圖形計(jì)算距離數(shù)據(jù)并且將所述距離數(shù)據(jù)用于校準(zhǔn)所述 測(cè)距成像系統(tǒng)。
71.—種校準(zhǔn)熱空間成像系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)具有至少一個(gè)至少一個(gè)熱成像設(shè)備和 至少一個(gè)可見(jiàn)光成像設(shè)備，所述方法包括用多個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)的圖案照射身體，其中所述多個(gè)波長(zhǎng)中的至少一個(gè)波長(zhǎng)可被所述一個(gè)至 少一個(gè)熱成像設(shè)備檢測(cè)并且所述多個(gè)波長(zhǎng)中的至少一個(gè)波長(zhǎng)可被所述一個(gè)至少一個(gè)可見(jiàn) 光成像設(shè)備檢測(cè)；將所述至少一個(gè)至少一個(gè)熱成像設(shè)備用于獲取所述圖案的至少一個(gè)熱像圖，并且將至 少一個(gè)可見(jiàn)光成像設(shè)備用于獲取所述圖案的至少一個(gè)可見(jiàn)光圖像；以及 使用所述熱像圖和所述可見(jiàn)光圖像校準(zhǔn)所述三維熱成像設(shè)備。
72.如權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于，其中所述至少一個(gè)熱像圖和至少一個(gè)可 見(jiàn)光圖像大體上同時(shí)被獲取。
73.一種構(gòu)建身體的三維空間表示的方法，所述方法包括以如下方式使用可操作的用于生成至少兩個(gè)不同光色的圖案投影儀用編碼的圖案照 射所述身體不同顏色的編碼的圖案相互錯(cuò)開(kāi)；獲取所述編碼的圖案的至少一個(gè)圖像以提供圖像數(shù)據(jù)；以及基于所述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算所述編碼的圖案的三維位置，由此構(gòu)建所述身體的三維空間表
74.一種用于構(gòu)建身體的三維空間表示的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括圖案投影儀，所述圖案投影儀可操作的用于以使不同顏色的編碼的圖案相互錯(cuò)開(kāi)的方 式用至少兩個(gè)不同光色的編碼的圖案照射所述身體；成像設(shè)備，所述成像設(shè)備用于獲取所述編碼的圖案的至少一個(gè)圖像，由此以提供圖像 數(shù)據(jù)；以及圖像數(shù)據(jù)處理器，所述圖像數(shù)據(jù)處理器被設(shè)計(jì)和配置用于基于所述圖像數(shù)據(jù)計(jì)算所述 編碼的圖案的三維位置。
75.如權(quán)利要求73或者74所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中所述至少兩個(gè)編碼 的圖案相互錯(cuò)開(kāi)一個(gè)像素尺寸。
76.如權(quán)利要求73或者74所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中所述圖案投影儀可 操作的用于順序地投射不同顏色的編碼的圖案。
77.如權(quán)利要求73或者74所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中不同顏色的編碼的 圖案相互錯(cuò)開(kāi)比相鄰?fù)队暗南袼氐闹行闹g的所述表征距離少的量。
78.如權(quán)利要求73或者74所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中所述至少一個(gè)圖像 的所述獲取以小于20毫秒的曝光時(shí)間而被表征。
79.如權(quán)利要求73或者74所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中所述至少一個(gè)圖像 的所述獲取包括在單個(gè)曝光時(shí)間期間的多次讀出。
80.如權(quán)利要求73或者74所述的方法或者系統(tǒng)，其特征在于，其中所述至少兩個(gè)不同 的顏色包括第一顏色、第二顏色和第三顏色并且所述至少一個(gè)圖像的所述獲取包括在單個(gè) 曝光時(shí)間期間的三次讀出。
81.一種計(jì)算身體中的熱路徑的方法，所述方法包括(a)將熱數(shù)據(jù)與所述身體的至少一部分的表面相關(guān)聯(lián)以由此在所述表面上生成熱數(shù)據(jù)圖；(b)在所述熱數(shù)據(jù)圖中標(biāo)識(shí)至少一個(gè)熱可區(qū)分區(qū)域；以及(c)基于所述至少一個(gè)熱可區(qū)分區(qū)域的表面分布計(jì)算所述身體的所述至少一部分中的 所述熱路徑。
82.如權(quán)利要求81所述的方法，其特征在于，其中通過(guò)從所述表面收集熱輻射來(lái)實(shí)現(xiàn) 所述(a)。
83.如權(quán)利要求82所述的方法，其特征在于，所述方法還包括為所述身體的所述至少 所述部分中的組織的發(fā)射率而校正所述被收集的熱輻射。
84.如權(quán)利要求81所述的方法，其特征在于，其中所述至少一個(gè)熱可區(qū)分區(qū)域包括至 少兩個(gè)熱可區(qū)分區(qū)域。
全文摘要
公開(kāi)了一種確定所述活體中的內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域的方法。所述方法包括獲得定義在所述活體的三維空間表示上并且具有以多個(gè)圖片單元網(wǎng)格化地布置在所述三維空間表示的表面上的熱數(shù)據(jù)的合成熱空間圖像，其中每個(gè)所述圖片單元由所述網(wǎng)格上的密度值表示。所述方法還包括在所述網(wǎng)格上搜索由大體相似的密度值表示的至少一個(gè)圖片單元的集合。對(duì)于至少若干個(gè)圖片單元的集合，所述方法定義多個(gè)軌跡，每個(gè)軌跡與所述集合的至少一對(duì)圖片單元相關(guān)聯(lián)并且被定義以致于所述軌跡的每個(gè)點(diǎn)在距所述對(duì)中的單個(gè)圖片單元相等熱距離處。所述多個(gè)軌跡被用于確定所述內(nèi)部三維熱可區(qū)分區(qū)域。
文檔編號(hào)A61B5/00GK101854846SQ200880104306
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者I·B·阿農(nóng) 申請(qǐng)人:真實(shí)成像有限公司