专利名称：一种手背静脉图像的采集与显示设备的制作方法
技术领域：
本发明属于光学仪器领域，具体涉及一种手背静脉图像的采集与显示设备。
背景技术：
在医学上通过对人体静脉进行注射，抽血，输血等医疗手段达到治愈疾患的目的。部分患者由于脂肪较厚，肤色较深，失血过多等原因导致血管无法清晰呈现，导致了“漏针”，“穿刺失败”等医疗障碍，给医生与患者带来了不便。目前在临床诊疗过程中，帮助医疗工作中快速准确地定位患者静脉血管是一项非常关键的工作。手背静脉的再现过程是需要各模块协同工作完成的。首先，手背静脉图像的采集是尤其关键，利用皮下静脉血管与周围组织对近红外光的吸收率存在差异的特点，采用近红外主动照明、反射式成像技术获得对比度良好的静脉图像；其次，采用图像处理技术对采·集的静脉图像进行预处理，具体过程一般包括图像归一化、图像分割、质量分析、图像增强等过程，使图像中的静脉血管突显出来；最后采用投影显示的方式将处理过的图像以可见光精确投射到采集区，显示的静脉图像具有高亮度、高均匀度的特点。目前的静脉图像采集与显示技术中仍存在诸多不足。中国专利CN101799862，公开了一种便携式手背静脉生物特征采集识别设备，该专利中采用环形近红外LED阵列的方式照明手背采集区，通过实验验证，该专利无法在采集区获得均匀的照明，影响了采集图像的对比度质量。中国专利CN102379699，公开了一种提高体表静脉血管清晰度的方法及静脉血管穿刺观察仪，该方法采用了三色LED光源交替发光的开关控制器与时间间隔控制器，该专利的缺点是结构比较复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种手背静脉图像的采集与显示设备，用于临床诊疗中辅助医护人员准确定位患者的静脉血管位置。本发明提供的手背静脉图像的采集与显示设备，由近红外图像采集模块(I)，近红外照明模块(2)，图像处理模块(3)和可见光投影显示模块(4)组成，各个模块都集于一体；所述的近红外图像采集模块(I)与近红外照明模块(2)协同工作，用于手背静脉图像的采集工作，首先，近红外照明模块对手背静脉的采集区进行均匀照明，同时近红外图像采集模块对采集区的皮下静脉组织进行采集工作；所述的图像处理模块(3)对采集的图像进行实时性预处理，使静脉血管能清晰的突显出来；所述的可见光投影显示模块(4)将处理后的静脉图像精确地投影到采集区，使得手背静脉血管能清晰再现。所述的近红外图像采集模块采用适用于波长760nm 3000nm的近红外物镜和近红外CXD或者CMOS组成。所述的近红外图像采集模块前放置了专用的红外滤光片，滤除可见光等信息对图像细节的影响。所述的近红外照明模块采用波长为850nm的近红外LED为光源，并放置了两片傅里叶透镜以构成柯拉照明的方式，达到均匀地照射手背采集区的目的。
所述的图像处理模块提取近红外采集模块所采集的静脉图像，然后对图像进行预处理，预处理过程包括图像归一化、图像分割、质量分析、图像增强等过程，使静脉血管突显出来；所述的可见光投影显示模块提取图像处理模块处理过的静脉图像，并将静脉图像投影到手背采集区。可见光投影显示模块由波长为555nm的绿光高功率LED光源、均光棒、聚光镜、平面反射镜、LCD液晶板与投影物镜组成；投影物镜采用离轴设计以将投影光路和采集光路分开。本发明的优点和有益效果本发明公开的一种手背静脉图像的采集与显示设备，在近红外照明模块中采用了柯拉照明的方法来辅助获取对比度质量较好的手背静脉图像，从采集端提高了手背静脉图像清晰再现的可靠性；此外，可见光投影模块对投影物镜采用了离轴设计，便于以最简洁的机械结构使投影光路和采集光路分开。本发明是一种临床使用效果好、实时性强、结构简单、成本低的新型医用设备。
图I是本发明一种手背静脉图像的采集与显示设备主要模块示意图。图2是本发明一种手背静脉图像的采集与显示设备光路示意图。图中，I一近红外采集模块，2-近红外照明模块，3—图像处理模块，4一可见光投影显示模块，5-近红外LED，6-傅里叶透镜组，7-近红外CXD或CMOS，8-近红外物镜，9一绿光LED, 10—匀光棒，11 一聚光镜，12-平面反射镜，13-LCD液晶板，14一投影镜头。
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明，但不应理解为对本发明保护范围的任务限定。如图I所示，本发明的手背静脉图像的采集与显示设备，它由近红外图像采集模块1，近红外照明模块2，图像处理模块3，可见光投影显示模块4组成，各个模块都集于一体。其中，近红外图像采集模块I由适用于波长760nm 3000nm的近红外物镜8和近红外CXD或CM0S7组成；近红外照明模块2由波长为850nm的近红外LED5和傅里叶透镜组6组成；图像处理模块3用于连接近红外照明模块2和可见光投影显示模块4 ；可见光投影显示模块4由波长为555nm的高功率绿光LED 9、匀光棒10、准直聚光镜11、平面反射镜12、IXD液晶板13和投影镜头14组成。如图2所示，近红外LED5和傅里叶透镜组6构成柯拉照明的方式，以保证手背采集区照度的均匀性；近红外物镜8将手背静脉成像于近红外CXD或CMOS上，CMOS相比CXD在近红外波段光谱灵敏度更好；图像处理模块3从CMOS中提取所采集的手背静脉图像，经过图像归一化、图像分割、质量分析、图像增强等一系列预处理后，再将清晰的图像传送给LCD液晶板13 ;绿光LED9放置于均光棒10的入射端，LED发出的光在均光棒内不断反射震荡，在均光棒的出射端形成了等效的均匀发光矩形面光源；准直聚光镜11对光源的能量进行收集，实际上是将等效光源成像于无穷远，达到均匀照明LCD液晶板13的目的；平面反射镜12用于转折光路；LCD液晶板13放置于投影镜头14的物方焦平面上，它被投影镜头14成像于手背静脉采集区；投影镜头14采用离轴设计，将LCD液晶板13的放置位置偏离投影镜头14的光轴，如此投影光束以一定倾角投射到手背采集区，使得投影光路与采 集光路分开，减小杂散光的影响，这种设计实际上是增大了投影镜头的孔径与视场角。
权利要求
1.一种手背静脉图像的采集与显示设备，其特征在于该设备由近红外图像采集模块(I)，近红外照明模块(2)，图像处理模块(3)和可见光投影显示模块(4)组成，各个模块都集于一体；所述的近红外图像采集模块⑴与近红外照明模块⑵协同工作，用于手背静脉图像的采集工作；所述的图像处理模块(3)对采集的图像进行实时性预处理，使静脉血管能清晰的突显出来；所述的可见光投影显示模块(4)将处理后的静脉图像精确地投影到采集区，使得手背静脉血管能清晰再现。
2.根据权利要求I所述的手背静脉图像的采集与显示设备，其特征在于所述的近红外图像采集模块(I)采用760nm 3000nm近红外物镜和近红外CXD或者CMOS组成。
3.根据权利要求2所述的手背静脉图像的采集与显示设备，其特征在于所述的近红外图像采集模块(I)前放置了专用的红外滤光片，滤除可见光信息对图像细节的影响。
4.根据权利要求I所述的手背静脉图像的采集与显示设备，其特征在于所述的近红外照明模块⑵采用波长为850nm的近红外LED为光源，并放置了两片傅里叶透镜以构成柯拉照明的方式，达到均匀地照射手背采集区的目的。
5.根据权利要求I所述的手背静脉图像的采集与显示设备，其特征在于所述的图像处理模块(3)提取近红外图像采集模块(I)所采集的静脉图像，然后对图像进行预处理，预处理一般包括图像归一化、图像分割、质量分析、图像增强等过程，使静脉血管突显出来。
6.根据权利要求I至5任一项所述的手背静脉图像的采集与显示设备，其特征在于所述的可见光投影显示模块(4)由波长为555nm的绿光LED光源、均光棒、聚光镜、平面反射镜、LCD液晶板与投影物镜组成；投影物镜采用离轴设计以将投影光路和采集光路分开。
7.根据权利要求6所述的手背静脉图像的采集与显示设备，其特征在于所述的可见光投影显示模块(4)提取图像处理模块(3)处理过的静脉图像，并将静脉图像投影到手背采集区。
全文摘要
本发明涉及一种手背静脉图像的采集与显示设备。该设备由近红外像采集模块、近红外照明模块、图像处理模块以及可见光投影显示模块组成。通过将近红外反射式图像采集系统与可见光投影显示系统有效的集成在一起，构成一个基于光学仪器的医用设备。本发明可广泛应用人体手背静脉的注射、抽血、输血等医疗手段中。
文档编号A61B5/00GK102920441SQ20121047193
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者杨晓苹, 史光远, 马华 申请人:天津理工大学