一种基于高光谱成像的静脉显像系统

摘要

本发明涉及一种基于高光谱成像的静脉显像系统，包括：近红外光源模块、图像采集模块、图像处理模块和原位投影模块；在自然光环境下，近红外模块均匀散射双波段近红外光于待测体表面，图像采集模块自动获取多光谱静脉图像，分别提取交于图像处理模块计算，最后由投影仪原位投影静脉虚拟图像至待测表面。本发明能够基于高光谱成像同时获取静脉双波段图像，经过图像处理后凸显血管信息，原位投影虚拟图像，从而协助医护人员定位静脉，指导穿刺。

主权项

一种基于高光谱成像的静脉显像系统，其特征在于包括：近红外光源模块、图像采集模块、图像处理模块和原位投影模块；在自然光环境下，近红外模块均匀散射双波段近红外光于待检测区域，图像采集模块自动获取多光谱静脉图像，分别提取交于图像处理模块计算，最后由投影仪原位投影静脉虚拟图像至待检测区域；所述近红外光源模块能够发射覆盖待检测区域的近红外光，包括菲涅尔透镜、反射杯和大功率近红外LED；两个大功率近红外LED分别置于图像采集模块前段两侧，波段为850nm和940nm；两片菲涅尔透镜位于LED前侧，起到匀光作用；另外，940nmLED位于反射杯内，能够与外界自然光同时漫反射到待检测区域；所述图像采集模块用于采集待测区域的近红外图像和可见光图像，包括多光谱相机和自动光圈镜头，其中，多光谱相机为光束分离型2CCD相机，即有两个感光元件的相机，由滤光片、分光棱镜、可见光探测器和近红外探测器构成，待检测区域反射的复合光通过滤光片后，经分光棱镜，2片CCD同时接收同一镜头入射的同轴光，从而获取近红外和可见光两种波段的图像数据；所述图像处理模块用于提取图像采集后的待测原图中的静脉信息，主要包括中央控制单元和图像处理算法；中央控制单元是数字信号处理器(DSP)、可编程门阵列(FPGA)、微处理器(ARM)或工控机中的一种或几种的组合。图像处理算法是根据图像数据归一化处理后，利用对比度增强公式获取最终静脉图像；所述图像处理模块中的对比度增强公式为f_boost＝m(f_nir‑nf_vis)，其中，f_boost为增强后图像，f_nir为近红外图像，f_vis为可见光图像,m为缩放比例系数(根据图像像素值的最大不饱和度来确定)，n由公式n＝(h_nir/h_vis)[(G_boost‑G_nir)/(G_boost‑G_vis)]获取，h_nir和h_vis分别为近红外图像和可见光图像的灰度平均强度，G_boost为期望得到的增强图像中静脉与其它组织的灰度对比率(实验可调值)，G_nir和G_vis分别为近红外图像和可见光图像中静脉与其它组织的灰度对比率，由公式G＝|K_vein‑K_skin|/(K_vein+K_skin)确定，K_vein为相应图像中静脉区域的平均灰度值，K_skin为相应图像中邻近静脉的其它组织的平均灰度值；所述原位投影模块用于将增强的虚拟图像原位投射至静脉待检测区域，包括微型投影仪和原位标定算法；其中微型投影仪为数字光处理投影仪(DLP)，由DMD芯片、DLP电路、图像控制器、色轮、会聚透镜、高亮光源和投影镜头构成；原位标定算法根据采集的投影标定件图像，自动确定标记点坐标，与投影仪输出的模拟标定图修正位置竖直，直至重合为止。