[发明专利]一种基于人眼视觉的生物组织照明质量检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学光子学领域，尤其涉及一种基于人眼视觉的生物组织照明效果的检测方法。

背景技术

近年，光学的发展给很多产业带来了革命性的变革。光子学及其技术也已广泛应用或渗透到生物科学和医学的诸多方面，由此形成了生物医学光子学这一新兴学科。生物医学光子学作为用光子来对生命进行研究的学科，它是光子学和生命科学相互交叉、互相渗透而产生的边缘学科。其研究对象主要包括生物学研究与医学研究，将服务于病人的诊断和治疗。生光技术发展迅速，俨然成为国际光学界和生物医学界备受关注的一个重要的研究领域。

应用于临床医疗中的光学特性服务于人体活体组织，因此，目前光学领域研究的重点是如何将现有的复杂的光学系统及理论的光学技术带到医疗站中。然而，医疗用灯很大程度上干扰着医生们的临床发挥，不同医疗环境中对灯的选取成为手术成功的关键因素。手术灯的主要功能是照明，但照明质量的好坏又取决于其照明条件下医生对组织的分辨能力。因此，一种能够基于人眼视觉的生物组织照明质量检测体系显得尤为重要。

目前，公开号为CN 103519787 A的专利文献公开了一种光照对生物组织照明效果的检测方法，对某种光源照明下的生物组织进行成像分析、评价，但是其主要评价对象为组织在显示设备中的成像效果，对传统的显示成像进行组织对比度增强优化。而在医疗手术过程中较多时候是医生直接进行病灶组织观察，操作手术过程中也需要医生实时对组织情况进行判断。此时，基于显示成像的优化光源就鞭长莫及，亟待一种基于人眼视觉优化的组织照明光源。

发明内容

本发明就是为了克服现有技术的不足，提供一种简便、高效的光照对生物组织照明效果的检测方法。

一种基于人眼视觉的生物组织照明质量检测方法，包括以下步骤：

1)选取包含多种生物组织的生物样品，用光谱分布已知的宽光谱光源P(λ)分别对生物样品的组织区域a和组织区域b进行照明；

2)测量组织区域a和组织区域b的反射光谱R_a(λ)和R_b(λ)，求取相应的光谱反射率S_a(λ)和S_b(λ)；

3)利用不同峰值波长λ_i的单色光对所述的组织区域a和组织区域b进行照明，获得对应光照下的生物样品图；

4)将所述的生物样品图转换为灰度图，并计算灰度图的图像熵评价值E_ai(λ)和E_bi(λ)，i为单色光编号，求取组织区域a和组织区域b的熵函数E_a(λ)和E_b(λ)；

5)针对不同入射光谱分布为I_n(λ)的光源，n为光源编号，利用公式；

F＝∫V(λ)E_a(λ)E_b(λ)[S_a(λ)-S_b(λ)]I_n(λ)dλ/∫I_n(λ)dλ，V(λ)为人眼视见函数；

求取每种光源所对应的生物组织对比度评价值F，根据F值的大小测试各光源对生物组织的照明效果；F值越高，照明效果越好。

在步骤1)中，宽光谱光源P(λ)中的λ取值范围为(λ_min，λ_max)，其中λ_min≤380nm，λ_max≥780nm，光谱覆盖人眼可见谱段。

所述步骤2)中的光谱反射率S_a(λ)、S_b(λ)为

S_a(λ)＝R_a(λ)/P(λ)；S_b(λ)＝R_b(λ)/P(λ)

在所述步骤3)中，入射光波长峰值λ_i应满足380nm≤λ_i≤780nm，同时利用CCD对组织区域a和组织区域b分别成像，得到所述生物样品图。。

所述步骤4)中的图像熵评价值E_ai(λ)、E_bi(λ)为

式中，p_m表示灰度图中灰度值为m的像素所占的比例。