双目近红外成像系统及血管识别方法技术方案

本发明专利技术涉及一种双目近红外成像系统及血管识别方法。该双目近红外成像系统包括：双目摄像机构(11)、红外光源(13)、处理器(15)，该处理器(15)分别与所述双目摄像机构(11)及所述红外光源(13)电连接以对由所述双目摄像机构(11)采集到的红外图像进行血管的三维图像识别处理。本发明专利技术实施例利用血管中血红蛋白对近红外光的吸收率与其他组织不同的机理，并利用双目视觉成像机构的双目图像的视差原理，通过双目视觉成像机构并配合红外光源对皮肤组织进行图像采集及处理以实现对血管在空间的三维识别。

Binocular near infrared imaging system and blood vessel recognition method

The invention relates to a binocular near infrared imaging system and a blood vessel identification method. Including the binocular near infrared imaging system: binocular camera mechanism (11), infrared light source (13), the processor (15), the processor (15) connected with the binocular camera mechanism (11) and the infrared light source (13) connected to the binocular camera mechanism (11) three-dimensional image the recognition processing of infrared image collection of blood vessels. The embodiment of the invention mechanism is different with other organizations in the near infrared light absorption by vessels in hemoglobin, and use the principle of binocular parallax binocular vision image imaging mechanism, based on the binocular vision and imaging mechanism with the infrared light source for image acquisition and processing of the skin tissue to achieve three dimensional recognition of blood vessels in the space.

【技术实现步骤摘要】
双目近红外成像系统及血管识别方法
本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种双目近红外成像系统及血管识别方法。
技术介绍
血管穿刺失败是导致医疗纠纷的导火索之一，在临床血管穿刺过程中，由于部分病人表皮肥厚，血管细小、难以找到，还有部分外伤病人由于失血过多，昏迷没有知觉，血管不充盈，导致在静脉注射时医务人员找不到血管，还有婴幼儿患者由于其生理原因及其性格特征，使医务人员很难找到血管，大大增加了医务人员在单个病患身上的时间，这不仅使病人身体疼痛、精神紧张，而且也使医患关系变得十分紧张。为了解决这一问题，关键在于如何能够对血管进行精确识别。通过研究发现，近红外光源可根据其特定的波长，将皮下静脉或动脉的血红细胞和周围组织区别开来，近红外穿透人体的组织，利用去氧血红蛋白的特异性吸收光谱特性，而在静脉血液中的血红蛋白吸收峰值最高。多家公司均在试图通过研发特定设备来解决这一问题。中国专利文献CN102663355A，专利名称为：基于手背静脉与手形结合的识别系统与方法，其根据静脉血管成像特点设计了近红外成像的采集方式，根据红外热成像原理利用红外热像仪实现了远红外手背静脉成像，根据近红外成像原理利用峰值波长为850nm的LED阵列发出红外光照射手背，利用近红外CCD采集手背静脉图像实现了近红外手背静脉成像；手背静脉与手形结合的识别方法为对获取的图像进行处理提取出手背静脉与手形的特征向量，然后再和已存储的特征向量进行匹配得到识别结果。中国专利文献CN203483398A，专利名称为：一种红外血管成像仪，通过红外发光二级管阵列发射光有效滤除自然环境下的可见光和红外光源发射出辐射中的可见光部分，只让近红外辐射通过，以提高采集图像的质量。上述专利文献中虽然揭示了采用近红外光来辅助判断血管位置，但对血管的识别的精度不够，因为在实际应用中，对于血管的识别不仅要识别出其在皮肤组织的二维坐标，还要识别出其空间三维坐标，这样才能真正辅助医务人员完成手工穿刺，更有利于机器完成自动穿刺动作。
技术实现思路
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本专利技术提出一种双目近红外成像系统及血管识别方法。本专利技术实施例提供了一种双目近红外成像系统(10)，其中，包括：双目摄像机构(11)；红外光源(13)；处理器(15)，分别与所述双目摄像机构(11)及所述红外光源(13)电连接以对由所述双目摄像机构(11)采集到的红外图像进行三维血管图像识别处理。在本专利技术的一个实施例中，所述处理器(15)包括图像采集单元(151)、血管特征提取单元(153)、图像匹配单元(155)及三维重建单元(157)；其中，所述图像采集单元(151)用于控制所述双目摄像机构(11)对皮肤组织进行红外图像采集以形成第一图像和第二图像；所述血管特征提取单元(153)用于对所述第一图像和所述第二图像进行滤波处理并去除血管以外的背景图像以形成第一血管图像和第二血管图像；所述图像匹配单元(155)用于对所述第一血管图像和所述第二血管图像进行匹配处理以从所述第一血管图像和所述第二血管图像中选择出最优匹配的图像区域；所述三维重建单元(157)用于根据所述最优匹配的图像区域中对应像素点的视觉差计算血管深度以完成血管三维图像的重建。在本专利技术的一个实施例中，所述处理器(15)还包括图像增强单元(152)，所述图像增强单元(152)对所述第一血管图像和所述第二血管图像进行灰度增强处理。在本专利技术的一个实施例中，所述红外光源(13)设置于所述双目摄像机构(11)的第一摄像机构和第二摄像机构的中心点连线的中垂线位置处。在本专利技术的一个实施例中，还包括标定板(17)，所述标定板(17)为棋盘格结构，用于对所述双目摄像机构(11)的第一摄像机构和第二摄像机构进行立体标定。本专利技术的另一个实施例提供了一种血管识别方法，包括：在红外光源照射下，采集皮肤组织同一部位的第一图像和第二图像；对所述第一图像和所述第二图像进行血管特征提取形成第一血管图像和第二血管图像；对所述第一血管图像和所述第二血管图像进行立体匹配形成三维血管图像以完成对血管的识别。在本专利技术的一个实施例中，还包括：采用标定板对双目摄像机构的第一摄像机构和第二摄像机构进行标定以降低所述第一血管图像和所述第二血管图像的立体匹配难度，所述标定板为棋盘格结构。在本专利技术的一个实施例中，采用标定板对双目摄像机构的第一摄像机构和第二摄像机构进行标定，包括：控制所述第一摄像机构和所述第二摄像机构同时采集同一标定板下的图像形成第一标定图像和第二标定图像；对多张所述第一标定图像和多张所述第二标定图像分别进行标定形成第一标定结果和第二标定结果；对所述第一标定结果和所述第二标定结果利用张定友标定法进行处理以完成立体标定。在本专利技术的一个实施例中，对所述第一血管图像和所述第二血管图像进行立体匹配形成三维血管图像，包括：步骤1、选取图像窗口；步骤2、利用所述图像窗口对所述第一血管图像进行像素块选择并确定全部第一像素点；步骤3、利用所述图像窗口对所述第二血管图像进行像素块选择并确定全部第二像素点；步骤4、计算全部所述第一像素点和全部所述第二像素点的对应灰度差的绝对值之和；步骤5、判断所述图像窗口是否在搜索范围内；若是，保存当前的灰度差的绝对值之和，并在所述第二血管图像中移动所述图像窗口，继续执行步骤3；若否，执行步骤6；步骤6、从保存的多个所述灰度差的绝对值之和中选择最小的作为最优匹配结果，并将所述最优匹配结果对应的所述图像窗口在所述第一血管图像和所述第二血管图像中选择的图像区域作为立体匹配的图像区域；步骤7、根据立体匹配的图像区域中的对应像素点的视差计算对应像素点之间的深度以完成二维血管图像到三维血管图像的重构。在本专利技术的一个实施例中，还包括：从所述三维血管图像中根据血管的横向宽度及血管在一定长度范围内的平缓度选择扎针点位置；将所述扎针点位置的三维坐标信息发送至显示设备以供医务人员参考或者发送至执行机构以用于自动穿刺。本专利技术实施例，通过双目视觉成像机构并配合红外光源对皮肤组织进行图像采集，利用血管中血红蛋白对近红外光的吸收率与其他组织不同的原理对血管进行识别，并利用双目视觉成像机构的双目图像的视差原理实现三维图像的重建，从而完成血管在空间的三维识别。通过以下参考附图的详细说明，本专利技术的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本专利技术的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅试图概念地说明此处描述的结构和流程。附图说明下面将结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。图1为本专利技术实施例提供的一种双目近红外成像系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种双目摄像机构的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种双目摄像机构的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种反射式红外光源的结构分布示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种反射式红外光源布局的示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种透射式红外光源的结构分布示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种标定板的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种投射式标定板的工作原理示意图图9为本专利技术实施例提供的另一种双目近红外成像系统的结构示意图；图10为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双目近红外成像系统(10)，其特征在于，包括：双目摄像机构(11)；红外光源(13)；处理器(15)，分别与所述双目摄像机构(11)及所述红外光源(13)电连接以对由所述双目摄像机构(11)采集到的红外图像进行三维血管图像识别处理。

【技术特征摘要】
1.一种双目近红外成像系统(10)，其特征在于，包括：双目摄像机构(11)；红外光源(13)；处理器(15)，分别与所述双目摄像机构(11)及所述红外光源(13)电连接以对由所述双目摄像机构(11)采集到的红外图像进行三维血管图像识别处理。2.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述处理器(15)包括图像采集单元(151)、血管特征提取单元(153)、图像匹配单元(155)及三维重建单元(157)；其中，所述图像采集单元(151)用于控制所述双目摄像机构(11)对皮肤组织进行红外图像采集以形成第一图像和第二图像；所述血管特征提取单元(153)用于对所述第一图像和所述第二图像进行滤波处理并去除血管以外的背景图像以形成第一血管图像和第二血管图像；所述图像匹配单元(155)用于对所述第一血管图像和所述第二血管图像进行匹配处理以从所述第一血管图像和所述第二血管图像中选择出最优匹配的图像区域；所述三维重建单元(157)用于根据所述最优匹配的图像区域中对应像素点的视觉差计算血管深度以完成血管三维图像的重建。3.根据权利要求2所述的系统(10)，其特征在于，所述处理器(15)还包括图像增强单元(152)，所述图像增强单元(152)对所述第一血管图像和所述第二血管图像进行灰度增强处理。4.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述红外光源(13)设置于所述双目摄像机构(11)的第一摄像机构和第二摄像机构的中心点连线的中垂线位置处。5.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，还包括标定板(17)，所述标定板(17)为棋盘格结构，用于对所述双目摄像机构(11)的第一摄像机构和第二摄像机构进行立体标定。6.一种血管识别方法，其特征在于，包括：在红外光源照射下，采集皮肤组织同一部位的第一图像和第二图像；对所述第一图像和所述第二图像进行血管特征提取形成第一血管图像和第二血管图像；对所述第一血管图像和所述第二血管图像进行立体...

【专利技术属性】
技术研发人员：常珂珂，党磊，李卓，杨文波，朱锐，李嘉男，
申请(专利权)人：西安中科微光影像技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61