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光电成像系统()

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光电图像处理光电图像处理 (九)光电成像系统(九)光电成像系统0303 电子工程学院光电子技术系电子工程学院光电子技术系 Date1 夜视技术是研究在夜间或微弱照度下,光学 图像信息的摄取、波段转换、增强、处理、 传输、贮存和显示的技术。在人类所获得的 各种信息中通过视觉系统获得的信息约占 75%~80%。由于视觉系统的局限性和缺陷, 限制了人类获得微弱、精细和高速图像信息 和不可见光图像的可能性。 Date2 人眼的局限性和缺陷如下:人眼的局限性和缺陷如下: 1. 响应波长的限制; 2. 响应辐射能的限制; 3. 空间分辨力的限制; 4. 对比度(灰度)分辨力限制; 5. 时间分辨力的限制。 Date3 夜视技术分为两大类:夜视技术分为两大类: 1. 红外热成像技术:将人眼看不见的目标和 场景自身红外热辐射形成的温度图像转换、 增强、处理和显示为适合人眼观察的可见光 图像的技术。 2. 微光夜视技术:在夜晚光或微弱照度条件 下,将人眼看不见的目标和场景的反射光形 成的灰度图像转换、增强、处理和显示为适 合人眼观察的可见光图像的技术。 Date4 主要内容 一、引言 二、红外辐射的基本概念 三、主动式红外成像系统 四、红外热成像系统 五、微光成像系统 六、红外成像的医学应用 Date5 主要内容 一、引言 二、红外辐射的基本概念 三、主动式红外成像系统 四、红外热成像系统 五、微光成像系统 六、红外成像的医学应用 Date6 一、引言 地面10米望远镜用7种波长观 测的彗木碰撞后的红外图像 SL-9彗核C碰撞前后的木星红外 图像 天文观测 1.1 红外线的应用 Date7 一、引言 红外望远镜 红外摄像机(英军押解伊战俘)红外摄像机(英军押解伊战俘) 军事观察 Date8 一、引言 红外云图红外云图 气 象 预 测 Date9 一、引言 红外感应开关 红外测温仪 温度感应 Date10 一、引言 医学成像 Date11 一、引言 1.2 红外线的历史 1835年,安培宣告了光和热射线的同一 性。 1800年,赫胥耳利用太阳光谱色散实验 发现了红外光。 通常取可见光谱中红光末端为780nm,比它长的光 就是红外光,或称为热射线。 Date12 一、引言 1870年,兰利制成了面积只有针孔那样大 小的探测器,并用凹面反射光栅、岩盐及氟 化物棱镜来提高测量色散的能力,这为红外 应用的重要方面——航空摄影奠定了基础。 1880年,“红外”一词出现在阿贝尼的文 章 中(最早)。 1888年,麦洛尼用比较灵敏的热电堆改进了 赫胥耳的探测和测量方法,为红外技术奠定 了基础。 Date13 一、引言 1904年,开始采用近红外进行摄影。 1929年,柯勒发明了银氧铯(Ag-O-Cs)光 阴极,开创了红外成像器件的先河。 二十世纪30年代中期,荷兰、德国、美国 各自独立研制成红外变像管,红外夜视系统 应用于实战。 1952年,美国陆军制成第一台热像记录仪。 Date14 主要内容 一、引言 二、红外辐射的基本概念 三、主动式红外成像系统 四、红外热成像系统 五、微光成像系统 六、红外成像的医学应用 Date15 二、红外辐射的基本概念 2.1 红外辐射 红外辐射是一种电磁波: 近红外(0.78~3.0um) 中红外(3.0~20um) 远红外(20~100um) Date16 二、红外辐射的基本概念 红外辐射普遍存在于自然界: 红外辐射的倍频程比可见光宽: 任何温度高于绝对零度的物体(人体、冰 、雪等)都在不停地发射红外辐射。 倍频程:若使每一频带的上限频率比下限频 率高一倍,即频率之比为2,这样划分的每一 个频程称为1倍频程,简称倍频程。 可见光:0.38~0.78um,一个倍频程 红外线:0.78~1000um,商为1282=210,10个倍频程 Date17 二、红外辐射的基本概念 一般物体的红外辐射率和吸收率都 小于1,并且其辐射和吸收能力都与表 面温度和波长有关。 黑体的红外辐射率和吸 收率为1(客观世界不存在 ),其意义体现在为衡量 自然物体的红外辐射和吸 收能力建立一个标准。 黑体 假想的全部吸收 和辐射红外电磁 波的理想体,其 红外吸收和辐射 能力与温度无关 。 Date18 二、红外辐射的基本概念 在理论和工程实践中,常用物体的比辐射率 定量描述物体辐射和吸收红外电磁波的能力; (1) 即物体的实际红外辐射与同温度下黑体红外辐 射之比值,显然,物体的比辐射率都小于1。 人体为人体为0.980.98 Date19 二、红外辐射的基本概念 Date20 二、红外辐射的基本概念 2.2 红外辐射的三个规律 同温度物体的红外发射能力 正比于其红外吸收能力;红外平 衡状态时,物体吸收的红外能量 恒等于它所发射的红外能量。 基尔霍夫定律 推论:性能好的反射体或透明体,必然是性 能差的辐射体。 基尔霍夫:1824~1887 Date21 二、红外辐射的基本概念 物体辐射的红外能量密度W与其自身的热 力学温度T的4次方成正比,并与它表面的比 辐射率成正比: 斯蒂芬-玻耳兹曼定律(1879,1884) (2) 可见,物体的温度越高,红外辐射能量越多。 正常人体的红外辐射功率大致为正常人体的红外辐射功率大致为1kW1kW。。 Date22 二、红外辐射的基本概念 物体的红外辐射能量密度大小,随波长 (频率)不同而变化。与辐射能量密度最大 峰值相对应的波长为峰值波长,维恩通过大 量实验得出了峰值波长和物体热力学温度之 间的关系: (3) 维恩位移定律 的单位是m,T是物体的绝对温度,单位是K。 Date23 二、红外辐射的基本概念 红外辐射能量密度曲线 温度 波长 物体名称温度/K 太阳110000.26 融化的铁18031.61 融化的铜11732.47 融化的蜡3368.62 人体3059.50 地球大气3009.66 冰27310.6 液态氮77.237.53 常见物体的峰值波长 随着物体温度的上升,峰值波长将变短。随着物体温度的上升,峰值波长将变短。Date24 二、红外辐射的基本概念 红外辐射的大气窗口 红外辐射在大气中传输时,不同波长的红 外辐射,有着不同的吸收和衰减; 1~2.5m 3~5 m 8~14 m Date25 二、红外辐射的基本概念 红外光学材料可以分为晶体材料、玻璃材 料和塑性材料三种,每种材料都对某些波长 范围的红外有较高的透过率。 红外辐射的介质传输特性 许多对可见光透明的介质,对红外辐射却 是不透明的。通常把可以透过红外辐射的介质 称为红外光学材料。 Date26 二、红外辐射的基本概念 几种红外光学材料的透过率 最常见 高温性能稳定 单晶锗:1.8~20um;单晶硅:11um以内; 多晶硫化锌:1~14um;多晶氟化镁:3~5um Date27 主要内容 一、引言 二、红外辐射的基本概念 三、主动式红外成像系统 四、红外热成像系统 五、微光成像系统 六、红外成像的医学应用 Date28 三、主动式红外成像系统 红外成像系统 被动式红外成像系统 (红外热像仪) 利用物体自 然发射的红 外辐射 主动式红外成像系统 (红外夜视仪) 利用不同物体 对红外辐射的 不同反射 核心:如何将红外图像转变为可见光图像? Date29 三、主动式红外成像系统 装有红外夜视仪的步枪 红外夜视图像 Date30 三、主动式红外成像系统 主动式红外成像系统自身带有红外光源, 是根据被成像物体对红外光源的不同反射率 ,以红外变像管作为光电成像器件的红外成 像系统。 优点:成像清晰、对比度高、不受环境光源影响; 3.1 主动式红外成像系统 缺点:易暴露,不利于军事应用。 Date31 三、主动式红外成像系统 主动式红外成像系统的系统结构 主动式红外成像系统 红外探照灯 红外辐射光源 红外变像管 光谱转换 电子成像 亮度增强 高压电源 变像管电源 光学系统 物镜组 目镜组 Date32 主动式红外成像系统结构 Date33 三、主动式红外成像系统 3. 2 光学系统 物镜组:把目标成像于变像管的光阴极面上; 目镜组:把变像管荧光屏上的像放大,便于 人眼观察; 与常规光学仪器不同,变像管将物镜组和目 镜组隔开,使得光学系统的入瞳和出瞳不存 在物象共轭关系! 渐晕系数越大越好,像面照度均匀。 Date34 三、主动式红外成像系统 红外变像管是主动式红外成像系统的核心 ,是一种高真空图像转换器件,完成从近红 外图像到可见光图像的转换并增强图像。 3. 3 红外变像管 从结构材料上分,红外变像管可以分为金属 结构型和玻璃结构型; 从工作方法上分,可以分为连续工作方式和 选通工作方式。 Date35 三、主动式红外成像系统 红外变像管结构 光学纤维 阴极外筒 电子轨迹 阳极锥电极 红外光阴极 电子光学系统 荧光屏 主动式红外成像系统的工作波长范围取决于红外变像管的 光阴极响应谱区,一般为0.76~1.2um近红外光。 Date36 三、主动式红外成像系统 红外变像管的工作过程 近红外辐射光阴极面 通常变像管的光阴极采用对近红外敏感(0.8 ~1.2um)的银氧铯光敏层,电子光学部分相 当于一个静电聚焦系统。 电子流图像 电子光学系统 荧光屏 可见光图像 高能电子 Date37 三、主动式红外成像系统 大气后向散射现象 :红外探照灯向目 标发出的红外光束 通过大气时,其中 一部分散射后向辐 射进入观察系统。 引入了图像的背景 噪声,降低了图像 对比度和清晰度。 如何减小大气后向 散射影响? 选通技术 通过发射脉冲时序 配合,使变像管在接 收观察目标反射回来 的红外辐射时工作。 Date38 三、主动式红外成像系统 探照灯:短脉 冲红外激光 红外变像管: 加选通电极 + Date39 精确测量目 标与观察者 之间的距离 探测距离为1220米时的选通时序图 脉冲光源 照明输出 后向散射辐射 目标反射辐射 选通脉冲 8微秒 减少大气后 向散射对红 外图像对比 度和清晰度 的影响 Date40 三、主动式红外成像系统 3.4 红外探照灯 光源抛物面反射镜 红外滤光片 灯座 红外光源可以是 电热光源(白炽 灯);气体放电 光源(高压氙灯 );半导体光源 (砷化镓发光二 极管);激光光 源。 Date41 三、主动式红外成像系统 ④ 体积要小,重量轻,寿命长,工作可靠。 对红外探照灯的技术要求 : ① 红外探照灯的辐射光谱要与变像管光阴极的光 谱响应有效匹配,在匹配的光谱范围内有高的辐射 效率; ② 探照灯的照射范围与仪器的视场角基本吻合; ③ 红光暴露距离要短,结构上要容易调焦,滤光 片和光源更换方便; Date42 三、主动式红外成像系统 3.5 直流高压电源 高压电源提供红外变像管进行图像增强的能 量,一般为1.2~2.9万伏。 对高压电源的技术要求 : ① 输出稳定直流高压; ② 在高、低温环境下能保证系统正常工作; ③ 防潮、防震、体积小、重量轻、耗电省。 Date43 三、主动式红外成像系统 主动式红外成像系统的特点 : ① 能够区分军事目标和自然景物,识别伪装; 典型目标的反射曲线 可见光谱区 近红外 光谱区 Date44 三、主动式红外成像系统 ③ 由于系统“ 主动照明”,工 作时不受环境照 明影响,可以在 “全黑”条件下工 作。 ② 近红外辐射 比可见光受大 气散射影响小 ,较易通过大 气层(恶劣天 气除外); Date45 主要内容 一、引言 二、红外辐射的基本概念 三、主动式红外成像系统 四、红外热成像系统 五、微光成像系统 六、红外成像的医学应用 Date46 四、红外热成像系统 热图像再现了景物各部分温度和辐射 发射率的差异,能够显示出景物的特征 。 红外热成像系统是被动式成像系统。 自然界中,温度高于绝对零度的一切物体 ,总是在不断地发射红外辐射。收集并探测 这些辐射能,就可以形成与景物温度分布相 对应的热图像。 Date47 四、红外热成像系统 ThermoVision™ A20-V高品质红外热像仪 Date48 四、红外热成像系统 树林中人的热图像小图是可见光图像 大图是热图像 Date49 四、红外热成像系统 红外热成像系统 光机扫描型非扫描型 图像质量好 结构复杂 成本高 结构简单 图像质量 逐渐提高 Date50 四、红外热成像系统 4.1 光机扫描型红外热成像系统 光学系统部分 红外探测与致冷 部分 电子信号处理系 统部分 显示系统部分 Date51 四、红外热成像系统 汇聚光束 光谱滤波 光电转换 电视光栅 Date52 四、红外热成像系统 4.2 光学系统 聚光光学系统 接收目标或景物 辐射,聚焦于探 测器 扫描光学系统 产生扫描光栅,使分 立探测元件能够获取 大范围景物图像 光机扫描型热成像系统以瞬时视场为单 位,用光机扫描方法来覆盖总视场。 Date53 四、红外热成像系统 通光孔径和相对孔径大,工作波段宽,像差 校正困难。 ③ 折反式:主镜与次镜均采用球面镜,加入补偿透 镜校正像差 红外光学系统的特点 物镜系统 ① 反射式:光能损失小、不产生色差,但是视场小 、体积大,有次镜遮挡; ② 折射式:结构简单,装校方便,可以满足大视场 和大孔径成像的要求; Date54 四、红外热成像系统 辅助光学系统 场镜 指加在像平面或像平面附近的透镜,用来扩 大视场,使探测器接收的辐照均匀; 光锥 利用圆锥的高反射率聚光,缩小探测器尺寸; 中继光学系统便于探测器件的结构安排; 前置望远系统 减小光学扫描器件的尺寸。 Date55 四、红外热成像系统 扫描系统 平行光束扫描(物方扫描) 扫描器在聚光系统之前,扫描镜尺寸大, 扫描速度慢,像差校正简单,对聚光光学系 统要求不高; 会聚光束扫描(像方扫描) 扫描器安置在聚光光学系统和探测器之间 ,对像方光束进行扫描。尺寸小,扫描速度 高。对聚光光学系统有较高要求。 Date56 扫 描 方 案 反射镜鼓行扫描、摆镜场扫描 反射镜鼓行扫描、折射镜场扫描 适于小视场单 元器件扫描用 ,不适合高速 扫描用 扫描效率高, 像差校正有难 度 Date57 四、红外热成像系统 4.3 多元探测器热成像系统 将多元探测器按不同方式排列起来分解景 物,可以改进每帧、每分辨单元的信噪比, 提高系统的性能。 基本摄像方式 ① 并联扫描摄像方式 ② 串联扫描摄像方式 Date58 四、红外热成像系统 优点:系统灵敏 度高,对探测器 速度要求不高; 缺点:探测器数 量多,电路和材 料工艺复杂。 并联扫描摄像方式 Date59 四、红外热成像系统 串联扫描摄像方式 优点:探测器性能均 匀,图像缺陷少,信 噪比提高 倍,信 号处理容易,不需要 扫描变换就可以得到 标准视频信号; 缺点:对探测器速度 要求高。 Date60 四、红外热成像系统 4.4 红外探测器(核心器件) 红外探测器是红外辐射能的接收器,它通 过光电变换作用,将接收的红外辐射能量变 为电信号,经过放大、处理,形成图像。 热探测器 如热敏电阻、热电偶、热释电探测器等,是 吸收红外辐射,使敏感元件温度上升,由此 引起物理参数改变的探测器。 Date61 四、红外热成像系统 光子探测器 光子探测器是通过光子与物质内部电子相 互作用,产生电子能态变化而完成光电转换 的探测器。光子探测器在响应灵敏度和响应 速度方面均优于热探测器,应用广泛。 光导型半导体电导率增加 光伏型 半导体PN结形成电子-空 穴对,产生电势 Date62 四、红外热成像系统 ⑤ 探测器致冷要求不宜太高(小型化)。 对红外探测器的基本要求 ① 探测率要高,提高系统的热灵敏度; ② 工作波段与检测目标的辐射光谱要适应, 以便接收尽可能多的红外辐射; ③ 用于并扫的多元探测器,各单元探测器的 特性要均匀; ④ 探测器响应速度要快,以适应快速扫描; Date63 四、红外热成像系统 4.5 致冷器 致冷器的作用是降低红外探测器的噪声, 使其在低温状态工作。 由致冷剂变相吸收热量而致冷 B. 焦耳-汤姆逊效应致冷 C. 辐射热交换致冷 D. 温差电致冷 A. 变相致冷 高压气体节流循环致冷 高温物体辐射能量降温 利用直流电通过半导体电偶对 的珀尔帖效应致冷 Date64 四、红外热成像系统 显示可以采用发光二极管和CRT。 4.6 信号处理与显示 信号处理与显示的基本任务是形成与景物 温度分布相对应的视频信号,然后根据景物 各单元对应的视频信号标出景物各部分的温 度,并显示出景物的热图像。 信号处理部分包括:前置放大、主放、自动 增益控制、限制带宽、检波、鉴幅、多路传 输和线性变换。 Date65 主要内容 一、引言 二、红外辐射的基本概念 三、主动式红外成像系统 四、红外热成像系统 五、微光成像系统 六、红外成像的医学应用 Date66 五、微光成像系统 微光成像系统是一种利用光增强技术的光 电成像系统,可以在极低照度(10-5lx)下工 作,应用领域涉及军事、天文、公安执法、 生物医疗等。 微光成像系统 直视系统 (微光夜视仪 ) 间视系统 (微光电视系统) Date67 五、微光成像系统 5.1 微光夜视仪 夜空自然微光照射目标,经目标反射的微 光辐射进入光学系统物镜,物镜把目标成像 于焦平面的像增强器光阴极面上,像增强器 对目标像进行光电转换、电子成像和亮度增 强,显示于荧光屏。 工作原理 由于工作时只靠夜天光照明而受自然照度和 大气透明度影响大,图像平淡而层次不够分明 。 Date68 五、微光成像系统 直视微光夜视系统 目标 目镜 系统 人眼 像增强器 高压电源 物镜系统 核心器件:把微 弱的光图像增强 到足够的亮度, 以便人眼进行观 察 不用人工照明是其最主要的优点 Date69 五、微光成像系统 微光像增强器 ⑤ 图像传递信噪比高 微光像增强器是一种电真空成像器件,主 要由光阴极、电子光学系统和荧光屏组成。 图像增强包括三个环节:外光电效应、加速 聚焦、可见光(荧光)成像。 技术要求 ① 足够的亮度增益;② 低背景噪声; ③ 高响应度④ 好的调制传递特性 ⑥ 响应速度快 Date70 五、微光成像系统 微光像增强器经历了三代微光器件 的发展过程: 级联式像增强器:体积大,防强光能力差; 带微通道板的像增强器:信噪比低,探测 距离有限; 半导体光阴极像增强器:体积小,灵敏度 高,成本高 Date71 五、微光成像系统 5.2 微光电视系统 工作原理 微光摄像机将目标及其背景在夜天光辐照 下的反射光亮度分布,通过电视扫描方法变成 按时序分布的视频信号,再通过控制器进行处 理后,输入监视器进行显示。 微光电视摄像机传输通道接收显示装置 组成部分 Date72 五、微光成像系统 微光电视系统框图 微光 物镜 微光摄 像管 扫 描 同 步 放大 电路 发 射 接收 放大 电路 电视显示 扫 描 同 步 电光 转换 光电 转换 光缆 电缆 Date73 五、微光成像系统 微光电视系统的特点 (与肉眼或普通光学仪器相比) ① 入瞳直径大,光子数可达人眼1000倍以上; ② 光阴极面面积比人眼视网膜大很多; ③ 光阴极量子效率高; ④ 利用数字图像处理技术提高图像质量; ⑤ 可在一帧时间内积累信息,提高信噪比。 Date74 五、微光成像系统 微光电视系统与微光夜视系统相比 : ① 可以实现图像远距离传输; ② 可以多人、多地点同时观察; ③ 便于录像和遥控摄像; ④ 可与光电自动控制系统结合构成电视跟 踪系统。 Date75 主要内容 一、引言 二、红外辐射的基本概念 三、主动式红外成像系统 四、红外热成像系统 五、微光成像系统 六、红外成像的医学应用 Date76 六、红外成像的医学应用 1933年,哥本哈根大学国家医院的哈克塞森首先 把红外摄影技术用于皮肤病学的研究,此后人们就 把这一方法广泛地应用于医学实践。 医学红外摄影技术主要考虑三个方面: • 皮肤和皮下组织对红外光的反射、散射和透射特性 • 能穿透机体红外光源的光谱分布 • 能记录红外光的胶片和感光板的光谱响应 一、皮肤病学 § 红外摄影首先用于医学方面的是检查皮肤疾病, 它可以提供浅表痂皮下面愈合过程和皮下静脉情况 。 Date77 六、红外成像的医学应用 二、静脉摄影 § 结合常规的摄影技术,红外摄影方法可以显示出静 脉曲张的特征性异常表现。它表现为在正常小腿上 能见到比较细直的分枝,形成多边形的网状结构。 在静脉曲张病例中,常见到蜿蜒弯曲的分枝增粗成 静脉小岛,它在红外照片中清楚地显示出来,而用 普通摄影或肉限是看不出来的。 三、血液循环的研究 § 利用红外照片来记录腹部浅表静脉的图形和大小变 化,可以研究血液运行状况。 Date78 六、红外成像的医学应用 § 由于血液中各种成分对红外光的吸收作用不同,可作 临床疾病的更深入研究。 § 比如硝基苯胺中电会引起小腿血管郁滞,红外照片可 以清楚地显示出来;肾上腺素对正常人和高血压病人有 影响,可以从指甲的红外照片上反映出来;此外,红外 照片还可探索结核菌素和其它皮肤试验的反应。 四、透照技术 § 采用黑白和彩色红外透照技术检查儿童头颅疾病,不 仅毫无痛苦,而且比脑室造影检查安全。其中,彩色 红外透照方法特别有价值,因为它可以同时把可见光 和红外光的透射部分记录下来,而且,在照片上显示 出重要的颜色差别。用这种方法可以将脑积水与更为 严重的脑内积水加以监别。 Date79 六、红外成像的医学应用 五、肝病理学 § 红外摄影对肝硬化的诊断有很大帮助,它可以把肝 硬化与肝癌等区别出来。早期的肝硬化,没有明显 的侧支循环,而晚期的肝病中有非常清晰的分枝静 脉图像,成为肝硬化病症的特征。 六、肿瘤的研究 § 应用黑白和彩色红外摄影技术常常可以发现肿瘤。 生长在体表上或接近体表的早期恶性肿瘤,其周围会 有血管增多或异常条纹,表示了肿瘤血液的供给有不 同程度的增加,这可作为确定有否恶性瘤的辅助手段 。 Date80 六、红外成像的医学应用 七、牙科 § 牙齿的红外照片,釉质一艇比牙质显得阴暗,而龋齿前向的 退化釉质则相反,健康的门齿边缘呈白色,在正常情况下随着 牙质的增加光亮度也均匀增加,釉质不均处的色调较淡。退化 釉质对红外光有很高的反射率,并有中等的红外发光强度。与 牙齿有关的成份如磷灰石的反射率和发光强度都很低。 八、眼科 §对红外光的反射率随眼睛色素的颜色而异。 临床实践表明,用彩色红外胶片进行眼科学研究是一个卓有成 效的方法。在彩色红外幻灯片上正常眼底呈现黄绿色,伴有棕 红色的静脉和黄色的动脉。血管纹理在照片上呈紫灰色。 Date81 六、红外成像的医学应用 § 正常人体的温度分布具有一定的稳定性和对称性。因此, 人体温度分布的某处改变(一般是由血流和代谢的改变引起 ),即表示该处疾患的产主和存在。 § 各种疾病所产生的局部新陈代谢的异常活跃与减低与周围组 织温差的红外热图,为判断疾病和疗效观察提供了较客观的依 据。 红外热图的一般诊断方法 § 统一的特定温度条件下:20℃ § 对称部位比较 § 全身综合分析 § 生理解剖系统分析 § 结合主述、病史、查体、特殊检查综合判定 § 自身相比较、与他人相比较 Date82 六、红外成像的医学应用 红外热图的诊断标准(~20℃) 诊诊 断表 现现 炎症患部温度比周围正常组织 增高0.5℃~0.7℃ 溃疡患部温度比周围正常组织 增高0.7℃~1.0℃ 癌变患部温度比周围正常组织 增高≥1.0℃ 低温区病变区域与正常相比温差 -0.2℃ 高温区病变区域与正常相比温差 1.2℃ 常温区双锁骨上、头、下腰、后颈背部、手、双液下、肘窝、双髂腹 股沟 血管影像增粗、中断、团状(瘤)、扭曲(压迫)、卫星影像(恶性瘤 ) 区形式片状、条状(强直性脊状炎)、带状、次热区、点状、不规则 (人体表浅血管和散热多的部位一般会出现较正常高的热区) Date83 六、红外成像的医学应用 红外热图的诊断标准(~20℃) 诊诊 断表 现现 正常热图指人体组织 双侧对 比温度基本相等,温差小于0.2℃,血 管影像清晰,双侧对 称。 良性热图 (低温差热图 ) 指患病处与对侧 差0.2℃~0.7℃之间,患侧血管影像稍 增粗, 但双侧对 称。 异常热图 (多样性) 指患病处与对侧 相应部位正常组织 相比较,温差范围 在0.8 ℃~1.2℃之间,患侧血管影像明显增粗,增多、 但仍对称。该热图 疑恶变 ,嘱病人随诊。 恶性热图 (高温差热图 ) 指患病处与对侧 相应部位正常组织 相比较,其温差大于 1.2℃以上,血管影像增粗,中断、成团、扭曲等,双侧 明显不对称。 Date84 红外热图示例 正常人体远红外热图 锁骨处及淋巴处代谢旺盛, 出现正常均匀的热区。 正常人的腿部,双 腿基本对称,双足 由于负重过久而血 流不畅,导致低温 Date85 红外热图示例 静脉曲张患者的腿部远红外 热像,血管明显增温、增粗 ,箭头所指处尤为明显。 脉管炎患者的腿部远红外 热像图,患腿由于血管疾 病而血流不畅,导致低温 。 Date86 红外热图示例 静脉炎是静脉血管发炎,热图 表现为局部热区明显扩大。脉 管炎是中小动脉血管壁发炎引 起的肢端发凉,坏疽,从热图 反应手足部及前下肢温度偏低 。 左膝关节软组织炎。热图 显示左膝关节局部团状增 温(箭头所示),温差 0.7~1.2度不等。 Date87 红外热图示例 某些糖尿病患者会出现一种称之为“糖尿病 足”的并发症。它的病理变化是糖尿病后期 全身性血管狭窄,尤其以下肢血管狭窄为 甚,血管明显减少,致使局部组织缺血缺 氧,最后发展为不可逆的组织坏死,不得 不进行外科截肢手术。 雷诺氏病,双手缺血,温度较正常温度低 2~3℃。手指与手背温差梯度较大。手指 平均温度较手背平均低 2~3℃。 Date88 红外热图示例 雷诺氏病,双手弥漫性高温充血 ,手指的平均温度手指的平均温 度较手背温度高2~3度。手指与 手背温度呈异常的反相性热图像 分布。 腱鞘炎,热图显示:右手第五掌 骨病灶区温度增高,范围局限, 温差0.8~1.2℃。 Date89 红外热图示例 脑血栓患者的远红外热图,该患者 热像检查显示: 左颈动脉的分支颞 浅动脉、上颌动脉面动脉所分布区 域(前额区、两侧区、面颊级口周 )均呈低温缺血状,提示左颈动脉 附壁血栓形成。 强直性脊柱炎(AS) 患 者的脊背热像图,以后 正中线的棘突为中心的 自颈背至腰骶部的异常 热区,如同一条彩带。 Date90 红外热图示例 腰肌劳损,腰椎体两旁 韧带呈条索状增温,病 变范围局限(箭头所示 ),温差在0.7~1.0℃ 。 肝癌患者的腹部远红外热 像图,肝部明显代谢旺盛 ,温度升高。 Date91 红外热图示例 颈椎病热图,能显示出相 应骨赘压迫椎动脉即椎间 盘变性变薄后椎动脉发生 弯曲致局部血流量减少( 呈低温区)或骨赘刺激交 感纤维或星状神经节,引 起椎动脉收缩,呈局部供 血不足,并致其所辖部位 营养障碍。 Date92
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