一种3D血管成像系统、方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种3D血管成像系统、方法及装置，能快速无创的将人体体表各部位的静脉血管和周围组织情况的以三维的形式显示出来，为临床诊断和治疗中对静脉情况的判断和操作提供有效的依据，包括图像获取模块，所述图像获取模块用以获取人体体表静脉血管的红外黑白图像和体表TOF三维距离点云信息；特征提取模块，所述血管提取模块用以结合TOF三维距离信息提取红外图像中血管的三维时序特征，所述三维时序特征为包括血管长度、宽度、深度及周边组织平面特征的时序序列；三维重建模块，所述三维重建模块根据三维时序特征和TOF三维距离信息生成三维建模的血管图像。

【技术实现步骤摘要】
一种3D血管成像系统、方法及装置
本专利技术涉及医学影像
，具体涉及一种3D血管成像系统、方法及装置。
技术介绍
红外线静脉显影装置，其原理是通过红外光源、滤光片、CCD摄像机、图像采集卡等，对人体体表静脉血管进行信号采集，但是其一般为固定角度进行信号采集，采集的信号所还原的为二维平面的图片，只能显示静脉血管的平面位置，不能显示血管具体的深度以及和周围组织情况的精准的关系。
技术实现思路
本专利技术的目是解决人体体表静脉血管3D重建问题，提供一种3D血管成像系统、方法及装置。为了达到上述目的，本专利技术一方面提供一种3D血管成像系统，包括：图像获取模块，所述图像获取模块用以获取人体体表静脉血管的红外黑白图像和体表TOF三维距离点云信息；特征提取模块，所述特征提取模块用以结合TOF三维距离信息提取红外图像中血管的三维时序特征，所述三维时序特征为包括血管长度、宽度、深度及周边组织平面特征的时序序列；三维重建模块，所述三维重建模块根据三维时序特征和TOF三维距离信息生成三维建模的血管图像。进一步的，所述特征提取模块包括：预处理模块，所述预处理模块按TOF点云信息采集的时序状态，对红外黑白图像依次进行分类和预处理，同时标注每个像素点的空间距离信息，所述将预处理后的图像根据分类制作成数据集；模型创建模块，创建卷积神经网络模型和/或选择现有的模型结构并设置预训练参数；模型训练模块，基于所述数据集对所述卷积神经网络模型或现有模型结构进行训练、测试及验证后作为所述时序特征识别模型。进一步的，所述数据集分为训练数据集，测试数据集和验证数据集，所述模型训练模块采用训练数据集进行模型训练，之后采用测试数据集对训练后的模型进行测试，再使用所述验证集对所述模型进行验证，若所述模型时序特征识别要求，则将其作为所述三维时序特征识别模型；若不满足，则修改历史模式参数设置，重新对所述模型进行训练、测试和验证，直至满足时序特征识别要求，将所述模型作为三维时序特征识别模型。进一步的，所述三维重建模块采用空间重建方法基于TOF点云信息和三维血管特征进行血管三维重建，在重建过程中基于三维时序特征确定各血管的长度、宽度和深度，并根据周边组织平面特征完成血管与周边组织的关系的重建。另一方面，本专利技术还提供基于上述系统的3D血管成像方法，其特征在于，建立图像获取模块，所述图像获取模块用以获取人体体表静脉血管的红外黑白图像和体表TOF三维距离点云信息；建立特征提取模块，所述特征提取模块用以结合TOF三维距离信息提取红外图像中血管的三维时序特征，所述三维时序特征为包括血管长度、宽度、深度及周边组织平面特征的时序序列；建立三维重建模块，所述三维重建模块根据三维时序特征和TOF三维距离信息生成三维建模的血管图像。进一步的，在建立所述特征提取模块过程中，包括：建立预处理模块，所述预处理模块按TOF点云信息采集的时序状态，对红外黑白图像依次进行分类和预处理，同时标注每个红外黑白像素点的空间距离信息，将预处理后的图像根据分类制作成数据集；建立模型创建模块，创建卷积神经网络模型和/或选择现有的模型结构并设置预训练参数；建立模型训练模块，基于所述数据集对所述卷积神经网络模型或现有模型结构进行训练、测试及验证后作为所述时序特征识别模型。进一步的，所述数据集分为训练数据集，测试数据集和验证数据集，所述模型训练模块采用训练数据集进行模型训练，之后采用测试数据集对训练后的模型进行测试，再使用所述验证集对所述模型进行验证，若所述模型时序特征识别要求，则将其作为所述三维时序特征识别模型；若不满足，则修改历史模式参数设置，重新对所述模型进行训练、测试和验证，直至满足时序特征识别要求，将所述模型作为三维时序特征识别模型。进一步的，在建立所述三维重建模块过程中，还包括：采用空间重建方法基于三维时序特征和TOF三维距离信息生成三维建模的血管图像，在重建过程中基于三维时序特征确定各血管的长度、宽度和深度，并根据周边组织平面特征完成血管与周边组织的关系的重建。另一方面，本专利技术还提供一种血管成像装置，包括：支架，用以固定病人受检测部位；红外LED灯，安装于支架上方，用以提供红外线光源；TOF图像距离传感器，安装于支架上方，用以正面拍摄受检测部位的TOF点云图像；CCD图像传感器，安装于支架上方，用以正面拍摄受检测部位的二维血管红外图像。3D成像处理主机，与TOF距离传感器和CCD图像传感器通信连接，用以接收和处理TOF点云信息和二维图像，以完成病人检测部位血管的三维重建。进一步的，所述3D成像处理主机包括处理器和存储介质，所述存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行上述3D血管成像方法中的步骤。本专利技术提供一种3D血管成像系统、方法及装置，能快速无创的将人体体表各部位的静脉血管和周围组织情况的以三维的形式显示出来，为临床诊断和治疗中对静脉情况的判断和操作提供有效的依据，包括图像获取模块，所述图像获取模块用以获取人体体表静脉血管的TOF图像；特征提取模块，所述血管提取模块用以提取TOF图像中血管的三维时序特征，所述三维时序特征为包括血管长度、宽度、深度及周边组织平面特征的时序序列；三维重建模块，所述三维重建模块根据三维时序特征将二维的TOF血管图像还原成三维建模的血管图像。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一个实施例的3D血管成像系统的系统框架图。图2为本专利技术一个实施例的特征提取模块的系统框架图。图3为本专利技术实施例的一种3D血管成像方法的方法流程图。图4本专利技术实施例的血管成像装置的系统架构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。图1为本专利技术一个实施例的3D血管成像系统的系统框架图，如图1所示，本专利技术一方面提供一种3D血管成像系统，包括图像获取模块10，特征提取模块20和三维重建模块30。具体的，图像获取模块10获取人体体表静本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D血管成像系统，其特征在于，包括：/n图像获取模块，所述图像获取模块用以获取人体体表静脉血管的红外黑白图像和体表TOF三维距离点云信息；/n特征提取模块，所述特征提取模块用以结合TOF三维距离点云信息提取红外图像中血管的三维时序特征，所述三维时序特征为包括血管长度、宽度、深度及周边组织平面特征的时序序列；/n三维重建模块，所述三维重建模块根据三维时序特征和TOF三维距离信息生成三维建模的血管图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D血管成像系统，其特征在于，包括：
图像获取模块，所述图像获取模块用以获取人体体表静脉血管的红外黑白图像和体表TOF三维距离点云信息；
特征提取模块，所述特征提取模块用以结合TOF三维距离点云信息提取红外图像中血管的三维时序特征，所述三维时序特征为包括血管长度、宽度、深度及周边组织平面特征的时序序列；
三维重建模块，所述三维重建模块根据三维时序特征和TOF三维距离信息生成三维建模的血管图像。


2.如权利要求1所述的一种3D血管成像系统，其特征在于，所述特征提取模块包括：
预处理模块，所述预处理模块按TOF点云信息采集的时序状态，对红外黑白图像依次进行分类和预处理，同时标注每个像素点的空间距离信息，所述将预处理后的图像根据分类制作成数据集；
模型创建模块，创建卷积神经网络模型和/或选择现有的模型结构并设置预训练参数；
模型训练模块，基于所述数据集对所述卷积神经网络模型或现有模型结构进行训练、测试及验证后作为所述时序特征识别模型。


3.如权利要求2所述的一种3D血管成像系统，其特征在于，所述数据集分为训练数据集，测试数据集和验证数据集，所述模型训练模块采用训练数据集进行模型训练，之后采用测试数据集对训练后的模型进行测试，再使用所述验证集对所述模型进行验证，若所述模型满足时序特征识别要求，则将其作为所述三维时序特征识别模型；若不满足，则修改历史模式参数设置，重新对所述模型进行训练、测试和验证，直至满足时序特征识别要求，将所述模型作为三维时序特征识别模型。


4.如权利要求3所述的一种3D血管成像系统，其特征在于，所述三维重建模块采用空间重建方法基于TOF点云信息和三维血管特征进行血管三维重建，在重建过程中基于三维时序特征确定各血管的长度、宽度和深度，并根据周边组织平面特征完成血管与周边组织的关系的重建。


5.如权利要求1到4所述任一种系统的3D血管成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立图像获取模块，所述图像获取模块用以获取人体体表静脉血管的红外黑白图像和体表TOF三维距离点云信息；
建立特征提取模块，所述特征提取模块用以结合TOF三维距离信息提取红外图像中血管的三维时序特征，所述三维时序特征为包括血管长度、宽度、深度及周边组织平面特征的时序序列；
建立三维重建模块，所述三...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵贇，
申请(专利权)人：复旦大学附属中山医院，
类型：发明
国别省市：上海;31