基于雙目攝像的靜脈定位方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于雙目攝像的靜脈定位方法和裝置。所述裝置包括：用于照射被測對象的至少一個紅外光源；間隔一定距離設置的第一紅外攝像頭和第二紅外攝像頭，分別用于采集被測對象的靜脈血管圖像；數字圖像處理單元，用于對所述第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進行拼接以及剪裁與縮放處理；投影顯示單元，用于將處理后的靜脈血管圖像投影到被測對象表面。本發明通過雙目攝像頭采集靜脈血管圖像，去除了傳統方法里的分光鏡，并且把兩個攝像頭采集的圖像進行拼接以及剪裁與縮放處理，能夠在被測對象的表面投影顯示出與其實際血管分布相吻合的靜脈血管圖像，以輔助醫護人員及時準確的找到血管，方便進行各種醫療操作。
【專利說明】基于雙目攝像的靜脈定位方法和裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及靜脈血管輔助定位技術，更具體地說，涉及一種基于雙目攝像的靜脈 定位方法和裝置。
【背景技術】
[0002] 靜脈注射和靜脈采血、輸血是搶救和治療患者的重要措施之一，也是一種極常見 的醫療手段。但是對于一些靜脈血管不明顯的患者，如新生兒、兒童、肥胖人群、及某些種族 的人群，即使是熟練的護士，也很難準確地找到靜脈所在位置，所以往往要經過多次操作才 可以注射成功，這樣會增加病人的痛苦。更重要的是，在某些緊急情況下，每延誤一次時機 都可能帶來嚴重的后果。
[0003] 因此，可以實時獲取靜脈血管影像并對血管位置進行顯示定位的醫療輔助儀器被 研發出來。傳統的靜脈定位儀100如圖1所示，主要包括紅外光源110、紅外攝像頭130、微 型投影儀120和數字圖像處理器140。紅外光源照射被測對象1的表面，反射的紅外光線經 分光鏡160和紅外濾鏡150后被紅外攝像頭130采集。紅外攝像頭130采集的靜脈血管圖 像經數字圖像處理器140處理后，發送給微型投影儀120投出。微型投影儀120投出的靜 脈血管投影經分光鏡160后投影到被測對象的表面上。靜脈定位儀100通過分光鏡160,把 紅外攝像和可見光投影的光路重合，從而實現投影的靜脈血管圖像和實際血管的對準。但 由于分光鏡160的特性，使反射光和投射光都受到了衰減，導致了投影需要更高的亮度，同 時攝像頭130采集的紅外圖像亮度和信噪比下降。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種基于雙目攝 像的靜脈定位方法和裝置，能夠降低投影所需的亮度并提升采集的紅外圖像的質量，使投 影出來的靜脈血管圖像更加準確。
[0005] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提出一種基于雙目攝像的靜脈定位 裝置，包括：
[0006] 用于照射被測對象的至少一個紅外光源；
[0007] 間隔一定距離設置的第一紅外攝像頭和第二紅外攝像頭，分別用于采集被測對象 的靜脈血管圖像；
[0008] 數字圖像處理單元，用于對所述第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進行 拼接以及剪裁與縮放處理；
[0009] 投影顯示單元，用于將處理后的靜脈血管圖像投影到被測對象表面。
[0010] 一個實施例中，所述第一和第二紅外攝像頭相對于被測對象位于所述至少一個紅 外光源同一側，所述投影顯示單元位于所述第一和第二紅外攝像頭之間。
[0011] 一個實施例中，所述投影顯示單元為微型投影儀。
[0012] 一個實施例中，所述至少一個紅外光源包括兩個紅外光源，分別設于所述第一和 第二紅外攝像頭的兩側。
[0013] 一個實施例中，所述數字圖像處理單元進一步包括：
[0014] 第一圖像預處理模塊，用于第一紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進行預處理；
[0015] 第二圖像預處理模塊，用于對第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進行預處理；
[0016] 圖像拼接模塊，用于將經過預處理的兩幅靜脈血管圖像進行拼接；
[0017] 視差計算模塊，用于計算第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像之間的視 差；
[0018] 距離計算模塊，用于計算第一和第二紅外攝像頭與被測對象的距離；
[0019] 圖像剪裁與縮放模塊，用于基于所述距離和投影視角對拼接后的靜脈血管圖像進 行剪裁與縮放；
[0020] 圖像增強模塊，用于對剪裁與縮放后的靜脈血管圖像進行增強處理；
[0021] 偽彩色處理模塊，用于對增強處理后的靜脈血管圖像進行偽彩色處理，變換成彩 色圖像。
[0022] -個實施例中，所述數字圖像處理單元還包括：
[0023] 紅外光源控制模塊，用于根據第一圖像預處理模塊和第二圖像預處理模塊反饋的 信息調節紅外光源。
[0024] 本發明為解決其技術問題還提出一種基于雙目攝像的靜脈定位方法，包括如下步 驟：
[0025] 通過第一和第二紅外攝像頭分別采集紅外光源照射下的被測對象的靜脈血管圖 像；
[0026] 將第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進行拼接；
[0027] 基于第一和第二攝像頭與被測對象的距離和投影視角對拼接后的靜脈血管圖像 進行剪裁與縮放；
[0028] 將處理后的靜脈血管圖像投影在被測對象表面。
[0029] -個實施例中，所述方法在進行圖像拼接之前還包括：
[0030] 對第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像分別進行圖像預處理。
[0031] 一個實施例中，所述方法還包括：
[0032] 基于圖像預處理反饋的信息調節紅外光源。
[0033] -個實施例中，所述方法在進行圖像剪裁與縮放之后還包括：
[0034] 對剪裁與縮放后的圖像進行增強處理；以及
[0035] 對增強處理后的圖像進行偽彩色處理。
[0036] 本發明通過雙目攝像頭采集靜脈血管圖像，去除了傳統方法里的分光鏡。由于沒 了分光鏡對光的衰減，投影所需的亮度降低了，接收的紅外圖像的質量也能得到提升；并 且在圖像處理時，把兩個攝像頭采集的圖像進行拼接以及剪裁與縮放處理，使投影出來的 圖像更加準確，能夠在被測對象的表面投影顯示出與其實際血管分布相吻合的靜脈血管圖 像，以輔助醫護人員及時準確的找到血管，方便進行各種醫療操作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037] 下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：
[0038] 圖1是傳統的靜脈定位儀的結構示意圖；
[0039] 圖2是本發明一個實施例的基于雙目攝像的靜脈定位裝置的結構示意圖；
[0040] 圖3是本發明一個實施例中數字圖像處理單元的邏輯框圖；
[0041] 圖4是本發明一個實施例中視差與距離計算的示意圖；
[0042] 圖5是本發明一個實施例的基于雙目攝像的靜脈定位方法的流程圖；
[0043] 圖6是本發明另一實施例的基于雙目攝像的靜脈定位方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0044] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。
[0045] 圖2示出了本發明一個實施例的基于雙目攝像的靜脈定位裝置200的結構示意 圖。如圖2所示，該靜脈定位裝置200主要由第一紅外光源211、第二紅外光源212、第一紅 外攝像頭231、第二紅外攝像頭232、投影顯示單元例如微型投影儀220、以及數字圖像處理 單元240構成。兩個紅外光源（即第一紅外光源211和第二紅外光源212)在被測對象1的 上方照射被測對象1的表面。例如，被測對象1可以是人體某個部分的皮膚。兩個紅外攝 像頭（即第一紅外攝像頭231和第二紅外攝像頭232)相對于被測對象1設置在兩個紅外光 源211、212的同一側，也即，位于被測對象1的上方。而且，第一紅外攝像頭231和第二紅 外攝像頭232之間間隔一定的距離，以便分別采集紅外光源照射下的被測對象1的靜脈血 管圖像。數字圖像處理單元240用于對第一紅外攝像頭231和第二紅外攝像頭232采集的 靜脈血管圖像進行拼接以及剪裁與縮放處理。經過處理后的靜脈血管圖像通過微型投影儀 220投影到被測對象1的表面，從而達到投影的靜脈血管圖像與被測對象1的實際血管分布 相吻合，實現靜脈血管輔助定位。不同實施例中，微型投影儀220還可以使用LCoS、DLP或 激光掃描投影儀來實現。有關數字圖像處理單元240的具體構成將在后續給出詳細描述。 具體如圖2所示，微型投影儀220設置在第一紅外攝像頭231和第二紅外攝像頭232之間， 第一紅外光源211和第二紅外光源212分別設置在第一紅外攝像頭231和第二紅外攝像頭 232的兩側，這樣的設置能夠使被測對象1散射的紅外光線盡量多的被第一和第二紅外攝 像頭231、232接收。
[0046] 圖3進一步示出了數字圖像處理單元240的邏輯框圖。如圖3所示，數字圖像處 理單元240進一步包括第一圖像預處理模塊241、第二圖像預處理模塊242、圖像拼接模塊 244、視差計算模塊245、距離計算模塊246、圖像剪裁與縮放模塊247、圖像增強模塊248、和 偽彩色處理模塊249。第一圖像預處理模塊241接收第一紅外攝像頭231采集到的靜脈血 管圖像，并對其進行預處理。第二圖像預處理模塊242接收第二紅外攝像頭232采集到的靜 脈血管圖像，并對其進行預處理。預處理包括例如圖像降噪、亮度調節、對比度調節、Gamma 矯正等操作。然后，經過預處理的兩幅靜脈血管圖像被發送給圖像拼接模塊244進行圖像 拼接。圖像拼接模塊244可以采用已知的圖像拼接算法來對第一和第二紅外攝像頭采集的 靜脈血管圖像進行拼接，例如SIFT (Scale Invariant Feature Transform，尺度不變特征 變換）算法。
[0047] 同時，視差計算模塊245計算出第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像之間 的視差。參見圖4所示，由圖像拼接算法可以得出第一攝像頭231和第二攝像頭232的圖 像重合率e，且：
【權利要求】
1. 一種基于雙目攝像的靜脈定位裝置，其特征在于，包括： 用于照射被測對象的至少一個紅外光源； 間隔一定距離設置的第一紅外攝像頭和第二紅外攝像頭，分別用于采集被測對象的靜 脈血管圖像； 數字圖像處理單元，用于對所述第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進行拼接 以及剪裁與縮放處理； 投影顯示單元，用于將處理后的靜脈血管圖像投影到被測對象表面。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二紅外攝像頭相對于被測 對象位于所述至少一個紅外光源同一側，所述投影顯示單元位于所述第一和第二紅外攝像 頭之間。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述投影顯示單元為微型投影儀。
4. 根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述至少一個紅外光源包括兩個紅外光 源，分別設于所述第一和第二紅外攝像頭的兩側。
5. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數字圖像處理單元進一步包括： 第一圖像預處理模塊，用于第一紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進行預處理； 第二圖像預處理模塊，用于對第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進行預處理； 圖像拼接模塊，用于將經過預處理的兩幅靜脈血管圖像進行拼接； 視差計算模塊，用于計算第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像之間的視差； 距離計算模塊，用于計算第一和第二紅外攝像頭與被測對象的距離； 圖像剪裁與縮放模塊，用于基于所述距離和投影視角對拼接后的靜脈血管圖像進行剪 裁與縮放； 圖像增強模塊，用于對剪裁與縮放后的靜脈血管圖像進行增強處理； 偽彩色處理模塊，用于對增強處理后的靜脈血管圖像進行偽彩色處理，變換成彩色圖 像。
6. 根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述數字圖像處理單元還包括： 紅外光源控制模塊，用于根據第一圖像預處理模塊和第二圖像預處理模塊反饋的信息 調節紅外光源。
7. -種基于雙目攝像的靜脈定位方法，其特征在于，包括如下步驟： 通過第一和第二紅外攝像頭分別采集紅外光源照射下的被測對象的靜脈血管圖像； 將第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進行拼接； 基于第一和第二攝像頭與被測對象的距離和投影視角對拼接后的靜脈血管圖像進行 剪裁與縮放； 將處理后的靜脈血管圖像投影在被測對象表面。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法在進行圖像拼接之前還包括： 對第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像分別進行圖像預處理。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 基于圖像預處理反饋的信息調節紅外光源。
10. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法在進行圖像剪裁與縮放之后還 包括： 對剪裁與縮放后的圖像進行增強處理；以及 對增強處理后的圖像進行偽彩色處理。
【文檔編號】A61B5/00GK104414620SQ201310373559
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2013年8月23日
【發明者】陶鵬輝, 但果, 岑俊龍 申請人:東莞市中健醫療設備科技有限公司