基于双目摄像的静脉定位方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于双目摄像的静脉定位方法和装置。所述装置包括：用于照射被测对象的至少一个红外光源；间隔一定距离设置的第一红外摄像头和第二红外摄像头，分别用于采集被测对象的静脉血管图像；数字图像处理单元，用于对所述第一和第二红外摄像头采集的静脉血管图像进行拼接以及剪裁与缩放处理；投影显示单元，用于将处理后的静脉血管图像投影到被测对象表面。本发明通过双目摄像头采集静脉血管图像，去除了传统方法里的分光镜，并且把两个摄像头采集的图像进行拼接以及剪裁与缩放处理，能够在被测对象的表面投影显示出与其实际血管分布相吻合的静脉血管图像，以辅助医护人员及时准确的找到血管，方便进行各种医疗操作。
【专利说明】基于双目摄像的静脉定位方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及静脉血管辅助定位技术，更具体地说，涉及一种基于双目摄像的静脉 定位方法和装置。
【背景技术】
[0002] 静脉注射和静脉采血、输血是抢救和治疗患者的重要措施之一，也是一种极常见 的医疗手段。但是对于一些静脉血管不明显的患者，如新生儿、儿童、肥胖人群、及某些种族 的人群，即使是熟练的护士，也很难准确地找到静脉所在位置，所以往往要经过多次操作才 可以注射成功，这样会增加病人的痛苦。更重要的是，在某些紧急情况下，每延误一次时机 都可能带来严重的后果。
[0003] 因此，可以实时获取静脉血管影像并对血管位置进行显示定位的医疗辅助仪器被 研发出来。传统的静脉定位仪100如图1所示，主要包括红外光源110、红外摄像头130、微 型投影仪120和数字图像处理器140。红外光源照射被测对象1的表面，反射的红外光线经 分光镜160和红外滤镜150后被红外摄像头130采集。红外摄像头130采集的静脉血管图 像经数字图像处理器140处理后，发送给微型投影仪120投出。微型投影仪120投出的静 脉血管投影经分光镜160后投影到被测对象的表面上。静脉定位仪100通过分光镜160,把 红外摄像和可见光投影的光路重合，从而实现投影的静脉血管图像和实际血管的对准。但 由于分光镜160的特性，使反射光和投射光都受到了衰减，导致了投影需要更高的亮度，同 时摄像头130采集的红外图像亮度和信噪比下降。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于双目摄 像的静脉定位方法和装置，能够降低投影所需的亮度并提升采集的红外图像的质量，使投 影出来的静脉血管图像更加准确。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种基于双目摄像的静脉定位 装置，包括：
[0006] 用于照射被测对象的至少一个红外光源；
[0007] 间隔一定距离设置的第一红外摄像头和第二红外摄像头，分别用于采集被测对象 的静脉血管图像；
[0008] 数字图像处理单元，用于对所述第一和第二红外摄像头采集的静脉血管图像进行 拼接以及剪裁与缩放处理；
[0009] 投影显示单元，用于将处理后的静脉血管图像投影到被测对象表面。
[0010] 一个实施例中，所述第一和第二红外摄像头相对于被测对象位于所述至少一个红 外光源同一侧，所述投影显示单元位于所述第一和第二红外摄像头之间。
[0011] 一个实施例中，所述投影显示单元为微型投影仪。
[0012] 一个实施例中，所述至少一个红外光源包括两个红外光源，分别设于所述第一和 第二红外摄像头的两侧。
[0013] 一个实施例中，所述数字图像处理单元进一步包括：
[0014] 第一图像预处理模块，用于第一红外摄像头采集的静脉血管图像进行预处理；
[0015] 第二图像预处理模块，用于对第二红外摄像头采集的静脉血管图像进行预处理；
[0016] 图像拼接模块，用于将经过预处理的两幅静脉血管图像进行拼接；
[0017] 视差计算模块，用于计算第一和第二红外摄像头采集的静脉血管图像之间的视 差；
[0018] 距离计算模块，用于计算第一和第二红外摄像头与被测对象的距离；
[0019] 图像剪裁与缩放模块，用于基于所述距离和投影视角对拼接后的静脉血管图像进 行剪裁与缩放；
[0020] 图像增强模块，用于对剪裁与缩放后的静脉血管图像进行增强处理；
[0021] 伪彩色处理模块，用于对增强处理后的静脉血管图像进行伪彩色处理，变换成彩 色图像。
[0022] -个实施例中，所述数字图像处理单元还包括：
[0023] 红外光源控制模块，用于根据第一图像预处理模块和第二图像预处理模块反馈的 信息调节红外光源。
[0024] 本发明为解决其技术问题还提出一种基于双目摄像的静脉定位方法，包括如下步 骤：
[0025] 通过第一和第二红外摄像头分别采集红外光源照射下的被测对象的静脉血管图 像；
[0026] 将第一和第二红外摄像头采集的静脉血管图像进行拼接；
[0027] 基于第一和第二摄像头与被测对象的距离和投影视角对拼接后的静脉血管图像 进行剪裁与缩放；
[0028] 将处理后的静脉血管图像投影在被测对象表面。
[0029] -个实施例中，所述方法在进行图像拼接之前还包括：
[0030] 对第一和第二红外摄像头采集的静脉血管图像分别进行图像预处理。
[0031] 一个实施例中，所述方法还包括：
[0032] 基于图像预处理反馈的信息调节红外光源。
[0033] -个实施例中，所述方法在进行图像剪裁与缩放之后还包括：
[0034] 对剪裁与缩放后的图像进行增强处理；以及
[0035] 对增强处理后的图像进行伪彩色处理。
[0036] 本发明通过双目摄像头采集静脉血管图像，去除了传统方法里的分光镜。由于没 了分光镜对光的衰减，投影所需的亮度降低了，接收的红外图像的质量也能得到提升；并 且在图像处理时，把两个摄像头采集的图像进行拼接以及剪裁与缩放处理，使投影出来的 图像更加准确，能够在被测对象的表面投影显示出与其实际血管分布相吻合的静脉血管图 像，以辅助医护人员及时准确的找到血管，方便进行各种医疗操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0037] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0038] 图1是传统的静脉定位仪的结构示意图；
[0039] 图2是本发明一个实施例的基于双目摄像的静脉定位装置的结构示意图；
[0040] 图3是本发明一个实施例中数字图像处理单元的逻辑框图；
[0041] 图4是本发明一个实施例中视差与距离计算的示意图；
[0042] 图5是本发明一个实施例的基于双目摄像的静脉定位方法的流程图；
[0043] 图6是本发明另一实施例的基于双目摄像的静脉定位方法的流程图。
【具体实施方式】
[0044] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0045] 图2示出了本发明一个实施例的基于双目摄像的静脉定位装置200的结构示意 图。如图2所示，该静脉定位装置200主要由第一红外光源211、第二红外光源212、第一红 外摄像头231、第二红外摄像头232、投影显示单元例如微型投影仪220、以及数字图像处理 单元240构成。两个红外光源（即第一红外光源211和第二红外光源212)在被测对象1的 上方照射被测对象1的表面。例如，被测对象1可以是人体某个部分的皮肤。两个红外摄 像头（即第一红外摄像头231和第二红外摄像头232)相对于被测对象1设置在两个红外光 源211、212的同一侧，也即，位于被测对象1的上方。而且，第一红外摄像头231和第二红 外摄像头232之间间隔一定的距离，以便分别采集红外光源照射下的被测对象1的静脉血 管图像。数字图像处理单元240用于对第一红外摄像头231和第二红外摄像头232采集的 静脉血管图像进行拼接以及剪裁与缩放处理。经过处理后的静脉血管图像通过微型投影仪 220投影到被测对象1的表面，从而达到投影的静脉血管图像与被测对象1的实际血管分布 相吻合，实现静脉血管辅助定位。不同实施例中，微型投影仪220还可以使用LCoS、DLP或 激光扫描投影仪来实现。有关数字图像处理单元240的具体构成将在后续给出详细描述。 具体如图2所示，微型投影仪220设置在第一红外摄像头231和第二红外摄像头232之间， 第一红外光源211和第二红外光源212分别设置在第一红外摄像头231和第二红外摄像头 232的两侧，这样的设置能够使被测对象1散射的红外光线尽量多的被第一和第二红外摄 像头231、232接收。
[0046] 图3进一步示出了数字图像处理单元240的逻辑框图。如图3所示，数字图像处 理单元240进一步包括第一图像预处理模块241、第二图像预处理模块242、图像拼接模块 244、视差计算模块245、距离计算模块246、图像剪裁与缩放模块247、图像增强模块248、和 伪彩色处理模块249。第一图像预处理模块241接收第一红外摄像头231采集到的静脉血 管图像，并对其进行预处理。第二图像预处理模块242接收第二红外摄像头232采集到的静 脉血管图像，并对其进行预处理。预处理包括例如图像降噪、亮度调节、对比度调节、Gamma 矫正等操作。然后，经过预处理的两幅静脉血管图像被发送给图像拼接模块244进行图像 拼接。图像拼接模块244可以采用已知的图像拼接算法来对第一和第二红外摄像头采集的 静脉血管图像进行拼接，例如SIFT (Scale Invariant Feature Transform，尺度不变特征 变换）算法。
[0047] 同时，视差计算模块245计算出第一和第二红外摄像头采集的静脉血管图像之间 的视差。参见图4所示，由图像拼接算法可以得出第一摄像头231和第二摄像头232的图 像重合率e，且：
【权利要求】
1. 一种基于双目摄像的静脉定位装置，其特征在于，包括： 用于照射被测对象的至少一个红外光源； 间隔一定距离设置的第一红外摄像头和第二红外摄像头，分别用于采集被测对象的静 脉血管图像； 数字图像处理单元，用于对所述第一和第二红外摄像头采集的静脉血管图像进行拼接 以及剪裁与缩放处理； 投影显示单元，用于将处理后的静脉血管图像投影到被测对象表面。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一和第二红外摄像头相对于被测 对象位于所述至少一个红外光源同一侧，所述投影显示单元位于所述第一和第二红外摄像 头之间。
3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述投影显示单元为微型投影仪。
4. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少一个红外光源包括两个红外光 源，分别设于所述第一和第二红外摄像头的两侧。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数字图像处理单元进一步包括： 第一图像预处理模块，用于第一红外摄像头采集的静脉血管图像进行预处理； 第二图像预处理模块，用于对第二红外摄像头采集的静脉血管图像进行预处理； 图像拼接模块，用于将经过预处理的两幅静脉血管图像进行拼接； 视差计算模块，用于计算第一和第二红外摄像头采集的静脉血管图像之间的视差； 距离计算模块，用于计算第一和第二红外摄像头与被测对象的距离； 图像剪裁与缩放模块，用于基于所述距离和投影视角对拼接后的静脉血管图像进行剪 裁与缩放； 图像增强模块，用于对剪裁与缩放后的静脉血管图像进行增强处理； 伪彩色处理模块，用于对增强处理后的静脉血管图像进行伪彩色处理，变换成彩色图 像。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述数字图像处理单元还包括： 红外光源控制模块，用于根据第一图像预处理模块和第二图像预处理模块反馈的信息 调节红外光源。
7. -种基于双目摄像的静脉定位方法，其特征在于，包括如下步骤： 通过第一和第二红外摄像头分别采集红外光源照射下的被测对象的静脉血管图像； 将第一和第二红外摄像头采集的静脉血管图像进行拼接； 基于第一和第二摄像头与被测对象的距离和投影视角对拼接后的静脉血管图像进行 剪裁与缩放； 将处理后的静脉血管图像投影在被测对象表面。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法在进行图像拼接之前还包括： 对第一和第二红外摄像头采集的静脉血管图像分别进行图像预处理。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 基于图像预处理反馈的信息调节红外光源。
10. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法在进行图像剪裁与缩放之后还 包括： 对剪裁与缩放后的图像进行增强处理；以及 对增强处理后的图像进行伪彩色处理。
【文档编号】A61B5/00GK104414620SQ201310373559
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】陶鹏辉, 但果, 岑俊龙 申请人:东莞市中健医疗设备科技有限公司