一种用于皮下静脉显影仪的控制处理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于皮下静脉显影仪的控制处理系统；所述控制处理系统包括处理器子系统和可编程逻辑子系统，所述处理器子系统和可编程逻辑子系统通过高带宽AXI总线互联；所述控制处理系统与可见光光源驱动电路、近红外光源驱动电路、投影成像元件驱动电路、近红外成像元件驱动电路、显示屏幕驱动电路以及用户控制界面信号连接。本实用新型专利技术针对皮下静脉显影成像应用及其成像特点，设计出皮下静脉显影系统的控制处理系统架构，利用软硬件结合方式进行实现，设计出具有更高对比度、更低时延、更加智能化的皮下静脉显影系统，从而有效地辅助医护人员对穿刺对象进行皮下静脉血管定位，提高皮下静脉穿刺操作的成功率。

Control processing system for subcutaneous vein developer

The utility model discloses a processing system for controlling the subcutaneous vein developing instrument; the control processing system includes a processor subsystem and programmable logic subsystem, the processor subsystem and programmable logic subsystem through high bandwidth AXI bus; the control system and the visible light and near light source driving circuit infrared imaging element projection light source driving circuit, driving circuit, infrared imaging element driving circuit, display driver circuit and user control interface signal connection. The utility model aims at developing the subcutaneous vein imaging applications and imaging characteristics, designs the architecture of control and processing system of subcutaneous veins of developing systems using hardware and software methods to achieve the design of high contrast, lower latency and more intelligent subcutaneous vein imaging system, so as to effectively assist the medical staff of the subcutaneous veins positioning to improve the subcutaneous vein puncture, the success rate of operation.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于医疗器械
，尤其是涉及皮下静脉穿刺时用于静脉血管显影的控制处理系统和成像方法。
技术介绍
皮下静脉穿刺是医院里最常见的医疗操作之一，是临床诊断与治疗的重要手段。而肥胖患者、婴幼儿患者的扎针穿刺则历来是医护人员的头痛问题。据统计，美国每年需要皮下静脉穿刺10亿次，平均每人每年3次以上；我国则为104亿瓶以上，相当于“人均8瓶”，大于国际上2.4～3.2瓶的次数。医院皮下静脉穿刺对象群体一般包括以下几部分：一是急、重病患者，约占40％，此类患者末梢循环差，给皮下静脉穿刺带来一定的困难；二是老年保健性治疗，约占50％，老年人血管弹性差、脆性大，加之长期输液会使血管受到破坏，成为皮下静脉穿刺的一大难点；三是婴幼儿患者，约占10％，此类患者血管细、不易发现，给皮下静脉穿刺带来极大不便。同时，患者及其家长对多次扎针、漏针，甚至扎不上针的情况变得越发敏感。由此，皮下静脉显影系统也就应运而出。然而目前市场上的皮下静脉显影系统通常都只使用单一的嵌入式微处理器或单一的可编程逻辑器件，由于受到所采用的控制处理系统架构的限制，对于要实现更复杂的处理算法或更多的处理操作来获取更好的成像效果时，会出现一些明显的时延问题，在实时性和智能化方面均难以满足日益增长的要求。
技术实现思路
本技术为了解决现有产品存在的时延明显、智能化不高等缺陷，同时提高系统的成像质量，设计了一种用于皮下静脉显影仪的控制处理处理架构，并着重针对皮下静脉显影的成像技术进行研究和实现，开发了一个具有更高对比度、更低时延以及更具智能化的皮下静脉显影系统。本技术设计的皮下静脉显影系统关键技术有：控制处理系统架构、图像对比度增强处理、原位等大投影等技术。为了实现本技术的目的，本技术采用的技术方案为：一种控制处理系统，包括处理器子系统和可编程逻辑子系统，所述处理器子系统和可编程逻辑子系统通过高带宽总线互联；所述控制处理系统与可见光光源驱动电路、近红外光源驱动电路、投影成像元件驱动电路、近红外成像元件驱动电路、显示屏幕驱动电路以及用户控制界面信号连接。所述高带宽总线为AXI(AdvancedeXtensibleInterface，先进可扩展接口)总线，包括AXI-Lite及AXI-Stream。AXI4-Lite接口是AXI接口的子集，用于处理器与设备(模块)内的控制寄存器进行通信。AXI4-Stream也是AXI接口的子集，并作为一个标准的接口，用于连接需要大量交换数据的设备(模块)。AXI-Stream接口支持很多不同的流类型，本系统的所有视频处理模块的接口均采用基于AXI-Stream的视频流类型接口。所述的控制处理系统，其特征是：所述可见光光源驱动电路、近红外光源驱动电路、投影成像元件驱动电路、近红外成像元件驱动电路、显示屏幕驱动电路以及用户控制界面与其信号连接，实现皮下静脉血管近红外图像的数据采集和投影成像，控制处理系统负责图像数据处理及系统控制。所述的控制处理系统，其特征是：还包括图像数据采集模块、图像裁剪与缩放模块、图像曝光量统计模块、图像对比度增强模块、视频源多路复用模块、投影输出模块、显示屏幕输出模块、自动曝光调节控制器模块、图像曝光量评价模块、系统参数控制模块及存储器模块，各模块之间信号连通。一种采用控制处理系统进行图像处理的方法，包括步骤：A)皮下静脉血管近红外图像数据采集，并对采集的图像进行裁剪、缩放及偏移调节处理；B)根据采集图像的曝光情况，对皮下静脉显影仪系统内的近红外光源进行调节，为后续的图像增强处理提供稳定合适的图像曝光状态；所述对皮下静脉显影仪系统内的近红外光源进行调节包括图像曝光量统计、图像曝光量评价及光源自动曝光调节控制；C)对图像的对比度进行增强处理；D)对拟输出的结果图像进一步处理，实现投影成像元件和显示屏幕双路同步显示输出。所述的图像处理的方法，其特征是：所述A)步骤为根据投影出的图像分别测量出采集镜头和投影镜头实际覆盖区域的大小，测量出投影镜头覆盖区域相对采集镜头覆盖区域的位置，从而对采集的图像进行裁剪、缩放及偏移调节处理。所述的图像处理的方法，其特征是：所述B)步骤图像曝光量统计为按照用户对不同区域的关注程度设置不同权值，然后对每个区域的曝光量信息进行加权平均。之后对得出的图像曝光量信息进行比较及评估并实现近红外光源自动曝光调节控制。所述的图像处理的方法，其特征是：所述C)步骤为图像对比度增强方法可为基于变换域方法，或者直方图均衡化方法以及由其延伸出的各类改进方法。所述的图像处理的方法，其特征是：所述改进方法包括全局直方图均衡化，或者亮度保持双直方图均衡化，或者基于Sigmoid函数的双直方图均衡化，或者限制对比度受限自适应直方图均衡化。所述的图像处理的方法，其特征是：所述D)步骤为采用分时复用的方法对输出视频进一步处理，实现投影成像元件和显示屏幕双路同步显示输出。本技术主要有益效果本技术采用处理器子系统和可编程逻辑子系统协同工作的设计思路，使得皮下静脉血管图像对比度增强技术除了能有效地对皮下静脉血管及其周围组织进行对比度增强外，还能使成像过程具有实时性。本技术提出了基于限制对比度自适应直方图均衡化的改进算法，并用本技术中提出的控制处理系统架构进行设计实现，在皮下静脉血管图像对比度增强和实时性方面均取得理想效果；本技术提出了一种用于皮下静脉显影成像的原位等大投影技术，该技术实现了使投影的皮下静脉血管图像与实际的皮下静脉血管在位置上相重合。本技术提出了一种用于皮下静脉显影成像的自适应曝光控制技术，该技术自动对皮下静脉血管图像的曝光情况进行调节，使得图像保持稳定合适的曝光状态，从而保证成像效果在外界干扰时仍能保持稳定。最后，本技术利用软硬件结合方式进行技术实现，设计出具有更高对比度、更低时延、更加智能化的皮下静脉显影系统，从而有效地辅助医护人员对穿刺对象进行皮下静脉血管定位，提高了皮下静脉穿刺操作的成功率。附图说明图1为实施例控制处理系统结构连接框示意图；图2为实施例图像采集和投影光路共轴示意图；图3为实施例原位等大投影方法示意图；图4为实施例成像方法流程结构框图；图5为实施例成像区域划分和权重分配示意图；图6为实施例图像曝光量评价与自动曝光调节控制模块抽象示意图；图7为实施例近红外光源自适应曝光控制算法具体流程示意图；图8为实施例图像像素重构映射示意图；图9为实施例图像对比度增强模块框架示意图；图10为实施例直方图统计模块框架示意图；图11为实施例映射建立/输出模块框架图；图12为实施例双线性插值的流水线结构框架示意图；图13为实施例双路同步显示技术实现框架图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本技术作进一步详细说明。本技术所描述的控制处理系统结构连接框图如图1所示。如图1所示，控制处理系统由处理器子系统、可编程逻辑子系统及存储器组成。其中，处理器子系统、可编程逻辑子系统及存储器通过AXI总线互联。近红外光源驱动电路、用户控制界面与处理器子系统信号连接。近红外成像元件驱动电路、投影成像元件驱动电路、可见光光源驱动电路及显示屏幕驱动电路与可编程逻辑子系统信号连接。其中，处理器子系统可采用ARM架构的微处理器或其它功能相近的微处理器；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制处理系统，包括处理器子系统和可编程逻辑子系统，所述处理器子系统和可编程逻辑子系统通过高带宽总线互联；所述控制处理系统与可见光光源驱动电路、近红外光源驱动电路、投影成像元件驱动电路、近红外成像元件驱动电路、显示屏幕驱动电路以及用户控制界面信号连接；所述高带宽总线为AXI总线，包括AXI‑Lite及AXI‑Stream。

【技术特征摘要】
1.一种控制处理系统，包括处理器子系统和可编程逻辑子系统，所述处理器子系统和可编程逻辑子系统通过高带宽总线互联；所述控制处理系统与可见光光源驱动电路、近红外光源驱动电路、投影成像元件驱动电路、近红外成像元件驱动电路、显示屏幕驱动电路以及用户控制界面信号连接；所述高带宽总线为AXI总线，包括AXI-L...

【专利技术属性】
技术研发人员：但果，陈子豪，易羽，陈思平，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东;44