基于雙目攝像的靜脈定位方法和裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)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(cè)對(duì)象的至少一個(gè)紅外光源；間隔一定距離設(shè)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(cè)對(duì)象的靜脈血管圖像；數(shù)字圖像處理單元，用于對(duì)所述第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進(jìn)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(cè)對(duì)象表面。本發(fā)明通過(guò)雙目攝像頭采集靜脈血管圖像，去除了傳統(tǒng)方法里的分光鏡，并且把兩個(gè)攝像頭采集的圖像進(jìn)行拼接以及剪裁與縮放處理，能夠在被測(cè)對(duì)象的表面投影顯示出與其實(shí)際血管分布相吻合的靜脈血管圖像，以輔助醫(yī)護(hù)人員及時(shí)準(zhǔn)確的找到血管，方便進(jìn)行各種醫(yī)療操作。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于雙目攝像的靜脈定位方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及靜脈血管輔助定位技術(shù)，更具體地說(shuō)，涉及一種基于雙目攝像的靜脈 定位方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[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(jiàn) 的醫(yī)療手段。但是對(duì)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(hù)士，也很難準(zhǔn)確地找到靜脈所在位置，所以往往要經(jīng)過(guò)多次操作才 可以注射成功，這樣會(huì)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(shí)機(jī) 都可能帶來(lái)嚴(yán)重的后果。
[0003] 因此，可以實(shí)時(shí)獲取靜脈血管影像并對(duì)血管位置進(jìn)行顯示定位的醫(yī)療輔助儀器被 研發(fā)出來(lái)。傳統(tǒng)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(shù)字圖像處理器140。紅外光源照射被測(cè)對(duì)象1的表面，反射的紅外光線(xiàn)經(jīng) 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(jīng)數(shù)字圖像處理器140處理后，發(fā)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(jīng)分光鏡160后投影到被測(cè)對(duì)象的表面上。靜脈定位儀100通過(guò)分光鏡160,把 紅外攝像和可見(jiàn)光投影的光路重合，從而實(shí)現(xiàn)投影的靜脈血管圖像和實(shí)際血管的對(duì)準(zhǔn)。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(dǎo)致了投影需要更高的亮度，同 時(shí)攝像頭130采集的紅外圖像亮度和信噪比下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)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(zhì)量，使投 影出來(lái)的靜脈血管圖像更加準(zhǔn)確。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)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(cè)對(duì)象的至少一個(gè)紅外光源；
[0007] 間隔一定距離設(shè)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(cè)對(duì)象 的靜脈血管圖像；
[0008] 數(shù)字圖像處理單元，用于對(duì)所述第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進(jìn)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(cè)對(duì)象表面。
[0010] 一個(gè)實(shí)施例中，所述第一和第二紅外攝像頭相對(duì)于被測(cè)對(duì)象位于所述至少一個(gè)紅 外光源同一側(cè)，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(gè)實(shí)施例中，所述投影顯示單元為微型投影儀。
[0012] 一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)紅外光源包括兩個(gè)紅外光源，分別設(shè)于所述第一和 第二紅外攝像頭的兩側(cè)。
[0013] 一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)字圖像處理單元進(jìn)一步包括：
[0014] 第一圖像預(yù)處理模塊，用于第一紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進(jìn)行預(yù)處理；
[0015] 第二圖像預(yù)處理模塊，用于對(duì)第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進(jìn)行預(yù)處理；
[0016] 圖像拼接模塊，用于將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的兩幅靜脈血管圖像進(jìn)行拼接；
[0017] 視差計(jì)算模塊，用于計(jì)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(jì)算模塊，用于計(jì)算第一和第二紅外攝像頭與被測(cè)對(duì)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(duì)拼接后的靜脈血管圖像進(jìn) 行剪裁與縮放；
[0020] 圖像增強(qiáng)模塊，用于對(duì)剪裁與縮放后的靜脈血管圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理；
[0021] 偽彩色處理模塊，用于對(duì)增強(qiáng)處理后的靜脈血管圖像進(jìn)行偽彩色處理，變換成彩 色圖像。
[0022] -個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)字圖像處理單元還包括：
[0023] 紅外光源控制模塊，用于根據(jù)第一圖像預(yù)處理模塊和第二圖像預(yù)處理模塊反饋的 信息調(diào)節(jié)紅外光源。
[0024] 本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)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(guò)第一和第二紅外攝像頭分別采集紅外光源照射下的被測(cè)對(duì)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(jìn)行拼接；
[0027] 基于第一和第二攝像頭與被測(cè)對(duì)象的距離和投影視角對(duì)拼接后的靜脈血管圖像 進(jìn)行剪裁與縮放；
[0028] 將處理后的靜脈血管圖像投影在被測(cè)對(duì)象表面。
[0029] -個(gè)實(shí)施例中，所述方法在進(jìn)行圖像拼接之前還包括：
[0030] 對(duì)第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像分別進(jìn)行圖像預(yù)處理。
[0031] 一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括：
[0032] 基于圖像預(yù)處理反饋的信息調(diào)節(jié)紅外光源。
[0033] -個(gè)實(shí)施例中，所述方法在進(jìn)行圖像剪裁與縮放之后還包括：
[0034] 對(duì)剪裁與縮放后的圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理；以及
[0035] 對(duì)增強(qiáng)處理后的圖像進(jìn)行偽彩色處理。
[0036] 本發(fā)明通過(guò)雙目攝像頭采集靜脈血管圖像，去除了傳統(tǒng)方法里的分光鏡。由于沒(méi) 了分光鏡對(duì)光的衰減，投影所需的亮度降低了，接收的紅外圖像的質(zhì)量也能得到提升；并 且在圖像處理時(shí)，把兩個(gè)攝像頭采集的圖像進(jìn)行拼接以及剪裁與縮放處理，使投影出來(lái)的 圖像更加準(zhǔn)確，能夠在被測(cè)對(duì)象的表面投影顯示出與其實(shí)際血管分布相吻合的靜脈血管圖 像，以輔助醫(yī)護(hù)人員及時(shí)準(zhǔn)確的找到血管，方便進(jìn)行各種醫(yī)療操作。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：
[0038] 圖1是傳統(tǒng)的靜脈定位儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于雙目攝像的靜脈定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中數(shù)字圖像處理單元的邏輯框圖；
[0041] 圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中視差與距離計(jì)算的示意圖；
[0042] 圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)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(fā)明另一實(shí)施例的基于雙目攝像的靜脈定位方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0044] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0045] 圖2示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于雙目攝像的靜脈定位裝置200的結(jié)構(gòu)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(shù)字圖像處理 單元240構(gòu)成。兩個(gè)紅外光源（即第一紅外光源211和第二紅外光源212)在被測(cè)對(duì)象1的 上方照射被測(cè)對(duì)象1的表面。例如，被測(cè)對(duì)象1可以是人體某個(gè)部分的皮膚。兩個(gè)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(duì)于被測(cè)對(duì)象1設(shè)置在兩個(gè)紅外光 源211、212的同一側(cè)，也即，位于被測(cè)對(duì)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(cè)對(duì)象1的靜脈血 管圖像。數(shù)字圖像處理單元240用于對(duì)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(jìn)行拼接以及剪裁與縮放處理。經(jīng)過(guò)處理后的靜脈血管圖像通過(guò)微型投影儀 220投影到被測(cè)對(duì)象1的表面，從而達(dá)到投影的靜脈血管圖像與被測(cè)對(duì)象1的實(shí)際血管分布 相吻合，實(shí)現(xiàn)靜脈血管輔助定位。不同實(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)。有關(guān)數(shù)字圖像處理單元240的具體構(gòu)成將在后續(xù)給出詳細(xì)描述。 具體如圖2所示，微型投影儀220設(shè)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(shè)置在第一紅外攝像頭231和第二紅外攝像頭 232的兩側(cè)，這樣的設(shè)置能夠使被測(cè)對(duì)象1散射的紅外光線(xiàn)盡量多的被第一和第二紅外攝 像頭231、232接收。
[0046] 圖3進(jìn)一步示出了數(shù)字圖像處理單元240的邏輯框圖。如圖3所示，數(shù)字圖像處 理單元240進(jìn)一步包括第一圖像預(yù)處理模塊241、第二圖像預(yù)處理模塊242、圖像拼接模塊 244、視差計(jì)算模塊245、距離計(jì)算模塊246、圖像剪裁與縮放模塊247、圖像增強(qiáng)模塊248、和 偽彩色處理模塊249。第一圖像預(yù)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(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。第二圖像預(yù)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(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理包括例如圖像降噪、亮度調(diào)節(jié)、對(duì)比度調(diào)節(jié)、Gamma 矯正等操作。然后，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的兩幅靜脈血管圖像被發(fā)送給圖像拼接模塊244進(jìn)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(lái)對(duì)第一和第二紅外攝像頭采集的 靜脈血管圖像進(jìn)行拼接，例如SIFT (Scale Invariant Feature Transform，尺度不變特征 變換）算法。
[0047] 同時(shí)，視差計(jì)算模塊245計(jì)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(jiàn)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(quán)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(cè)對(duì)象的至少一個(gè)紅外光源； 間隔一定距離設(shè)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(cè)對(duì)象的靜 脈血管圖像； 數(shù)字圖像處理單元，用于對(duì)所述第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進(jìn)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(cè)對(duì)象表面。
2. 根據(jù)權(quán)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(duì)于被測(cè) 對(duì)象位于所述至少一個(gè)紅外光源同一側(cè)，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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)紅外光源包括兩個(gè)紅外光 源，分別設(shè)于所述第一和第二紅外攝像頭的兩側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)字圖像處理單元進(jìn)一步包括： 第一圖像預(yù)處理模塊，用于第一紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進(jìn)行預(yù)處理； 第二圖像預(yù)處理模塊，用于對(duì)第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像進(jìn)行預(yù)處理； 圖像拼接模塊，用于將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的兩幅靜脈血管圖像進(jìn)行拼接； 視差計(jì)算模塊，用于計(jì)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(jì)算模塊，用于計(jì)算第一和第二紅外攝像頭與被測(cè)對(duì)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(duì)拼接后的靜脈血管圖像進(jìn)行剪 裁與縮放； 圖像增強(qiáng)模塊，用于對(duì)剪裁與縮放后的靜脈血管圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理； 偽彩色處理模塊，用于對(duì)增強(qiáng)處理后的靜脈血管圖像進(jìn)行偽彩色處理，變換成彩色圖 像。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)字圖像處理單元還包括： 紅外光源控制模塊，用于根據(jù)第一圖像預(yù)處理模塊和第二圖像預(yù)處理模塊反饋的信息 調(diào)節(jié)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(guò)第一和第二紅外攝像頭分別采集紅外光源照射下的被測(cè)對(duì)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(jìn)行拼接； 基于第一和第二攝像頭與被測(cè)對(duì)象的距離和投影視角對(duì)拼接后的靜脈血管圖像進(jìn)行 剪裁與縮放； 將處理后的靜脈血管圖像投影在被測(cè)對(duì)象表面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法在進(jìn)行圖像拼接之前還包括： 對(duì)第一和第二紅外攝像頭采集的靜脈血管圖像分別進(jìn)行圖像預(yù)處理。
9. 根據(jù)權(quán)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(yù)處理反饋的信息調(diào)節(jié)紅外光源。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法在進(jìn)行圖像剪裁與縮放之后還 包括： 對(duì)剪裁與縮放后的圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理；以及 對(duì)增強(qiáng)處理后的圖像進(jìn)行偽彩色處理。
【文檔編號(hào)】A61B5/00GK104414620SQ201310373559
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】陶鵬輝, 但果, 岑俊龍 申請(qǐng)人:東莞市中健醫(yī)療設(shè)備科技有限公司