医用三维静脉血管增强现实装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种医用三维静脉血管增强现实装置和方法。所述装置包括：眼镜主体，所述眼镜主体包括眼镜镜框和安装在所述眼镜镜框内的镜片；光源模块，安装在所述眼镜镜框上，用于交替发出红绿蓝三种光以照射目标区域；光学成像模块，安装在所述眼镜主体的眼镜镜框上，用于采集在不同光源照射下的所述目标区域中包含静脉血管的图像；微处理模块，用于控制所述光源模块交替发光，接收所述光学成像模块采集的不同光源照射下的包含静脉血管的图像，并将所述图像进行融合增强处理，以及根据所述融合增强处理后的图像进行重建得到三维深度图像；两套显示模块，分别安装在左右两个镜片上，用于显示重建后的三维深度图像。方便医生佩戴，操作灵活。
【专利说明】医用三维静脉血管增强现实装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医用设备，特别是涉及一种医用三维静脉血管增强现实装置及方法。
【背景技术】
[0002] 在临床诊疗过程中，静脉注射、静脉采血、输血是一种常见的医疗手段，其实施该 过程关键步骤是首先要找到人体的血管，才能穿刺血管进行后续的操作。但对于一些静脉 血管不明显的患者，如婴幼儿、儿童、肥胖病人、水肿病人、营养不良以及深肤色病患者，即 使经验丰富的护士，也很难准确的找到静脉的位置。
[0003] 为了快速准确的定位病人身上的静脉血管，出现了一些静脉血管定位装置。传统 的静脉血管定位装置中将近红外光投射到待测皮肤区域，收集返回的反射光和后向散射 光，通过硅基液晶调制可见光投影在被检测区域皮肤区域，需要在病人附近放置仪器，医生 操作空间有限，操作的便利性低。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对传统的静脉血管定位装置操作便利性低的问题，提供一种能 提高操作便利性的医用三维静脉血管增强现实装置及方法。
[0005] -种医用三维静脉血管增强现实装置，包括：
[0006] 眼镜主体，所述眼镜主体包括眼镜镜框、安装在所述眼镜镜框内的镜片和与所述 镜框相连的两个镜腿；
[0007] 光源模块，安装在所述眼镜镜框上，且所述光源模块包括红绿蓝三种光源，用于交 替发出红绿蓝三种光以照射目标区域；
[0008] 光学成像模块，安装在所述眼镜主体的眼镜镜框上，用于采集在不同光源照射下 的所述目标区域中包含静脉血管的图像；
[0009] 微处理模块，分别与所述光学成像模块和光源模块相连，用于控制所述光源模块 交替发光，接收所述光学成像模块采集的不同光源照射下的包含静脉血管的图像，并将所 述图像进行融合增强处理，以及根据所述融合增强处理后的图像进行重建得到三维深度图 像；
[0010] 两套显示模块，与所述微处理模块相连，分别安装在左右两个镜片上，用于显示重 建后的三维深度图像。
[0011] 在其中一个实施例中，所述光源模块包括至少五组LED光源，且每组LED光源包括 红绿蓝三种LED光源，且发出红光的LED光源照射时被所述光学成像模块采集的时间长度 大于发出绿色和蓝色的LED光源照射时被所述光学成像模块采集的时间长度。
[0012] 在其中一个实施例中，所述光源模块为阵列式光源。
[0013] 在其中一个实施例中，所述光学成像模块包括三个摄像头，且所述三个摄像头分 别安装在所述眼镜镜框的两边及中间。
[0014] 在其中一个实施例中，所述摄像头包括依次设置的CMOS或C⑶图像传感器、可见 光滤光片和透镜。
[0015] 在其中一个实施例中，所述微处理模块用于将重建后得到的具有视差的两路图像 输出到左右两套显示模块进行显示，得到三维深度图像。
[0016] 一种医用三维静脉血管增强现实方法，包括：
[0017] 提供眼镜主体、光源模块、光学成像模块、微处理模块和两套显示模块，所述眼镜 主体包括眼镜镜框、安装在所述眼镜镜框内的镜片和与所述镜框相连的两个镜腿，所述光 源模块安装在所述眼镜镜框上，所述光学成像模块安装在所述眼镜主体的眼镜镜框上，所 述微处理模块分别与所述光学成像模块和光源模块相连，所述两套显示模块与所述微处理 模块相连，分别安装在左右两个镜片上；
[0018] 通过光源模块交替发出红绿蓝三种光照射目标区域；
[0019] 通过光学成像模块采集在不同光源照射下的所述目标区域中包含静脉血管的图 像；
[0020] 通过微处理模块将所述采集的包含静脉血管的图像进行融合增强处理，根据所述 融合增强处理后的图像进行重建得到三维深度图像；
[0021] 通过两套显示模块显示所述重建后的三维深度图像。
[0022] 在其中一个实施例中，包括：所述光源模块包括至少五组LED光源，且每组LED光 源包括红绿蓝三种LED光源，且发出红光的LED光源照射时被所述光学成像模块采集的时 间长度大于发出绿色和蓝色的LED光源照射时被所述光学成像模块采集的时间长度。
[0023] 在其中一个实施例中，所述光学成像模块包括三个摄像头，且所述三个摄像头分 别安装在所述眼镜镜框的两边及中间。
[0024] 在其中一个实施例中，所述通过两套显示模块显示所述重建后的三维深度图像的 步骤包括：
[0025] 将重建后得到的具有视差的两路图像输出到左右两套显示模块进行显示，得到三 维深度图像。
[0026] 上述医用三维静脉血管增强现实装置，通过将光源模块、光学成像模块、微处理模 块、显示模块安装在眼镜镜框上，方便医生佩戴，操作灵活，提高了操作的便利性，且采用多 光谱照射实现图像增强，将采集的图像进行重建得到三维深度图像，提供深度信息。且医生 佩戴眼镜，医生的眼镜和光照位置处于同一空间，手眼协调性较好，利于医生操作。此外，该 医用三维静脉血管增强现实装置适用范围宽，可适用于人体不同部位的应用，不受部位空 间限制，三维立体显示，更好的对静脉血管显影，能有效帮助医护人员在肉眼难以分辨的情 况下对病患者的静脉血管进行准确快速的定位。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1为一个实施例中医用三维静脉血管增强现实装置的结构框图；
[0028] 图2为一个实施例中医用三维静脉血管增强现实方法的流程图。
【具体实施方式】
[0029] 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。
[0030] 图1为一个实施例中医用三维静脉血管增强现实装置的结构框图。如图1所示， 该医用三维静脉血管增强现实装置，包括眼镜主体110、光源模块120、光学成像模块130、 微处理模块140和两套显示模块150。其中：
[0031] 该眼镜主体包括眼镜镜框、安装在该眼镜镜框内的镜片和与该镜框相连的两个镜 腿。
[0032] 光源模块120安装在该眼镜镜框上，且该光源模块120包括红绿蓝三种光源，用于 交替发出红绿蓝三种光以照射目标区域。该目标区域可为人体不同部位，例如头部、手臂或 腿等。
[0033] 本实施例中，该光源模块120包括至少五组LED光源，且每组LED光源包括红绿蓝 三种LED光源，且发出红光的LED光源照射时被该光学成像模块米集的时间长度大于发出 绿色和蓝色的LED光源照射时被该光学成像模块采集的时间长度。发出红光的LED光源其 波长为850nm(纳米）。蓝色和绿色光照度采用低照度，实现对静脉血管增强的目的。低照 度是指低于阈值的光照度。该阈值可为〇?151ux(勒克斯）等。该光源模块120为阵列 式光源，采用阵列式光源可避免由于弧度曲面体表引起的散射情况。
[0034] 光学成像模块130安装在该眼镜主体的眼镜镜框上，用于采集在不同光源照射下 的该目标区域中包含静脉血管的图像。
[0035] 该光学成像模块130包括三个摄像头，且该三个摄像头分别安装在该眼镜 镜框的两边及中间。该摄像头包括依次设置的CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体）或CO) (Charge-coupled Device,电荷稱合元件） 图像传感器、可见光滤光片和透镜。
[0036] 微处理模块140分别与该光学成像模块130和光源模块120相连，用于控制该光 源模块交替发光，接收该光学成像模块采集的不同光源照射下的包含静脉血管的图像，并 将该图像进行融合增强处理，以及根据该融合增强处理后的图像进行重建得到三维深度图 像。微处理模块140对图像进行处理，包括图像去噪、图像增强、图像立体显示等处理。该微 处理模块140采用低功耗微型DSP芯片。具体的，微处理模块140对图像进行融合增强处理 包括对三种光照下的图像进行小波变换，得到低频和高频图像，然后在不同的频道通道内， 依据小波系数的不同采用不同的融合准则对小波系数进行处理，处理后的新的小波系数完 好地保存了更多的频带特征，最后对新的小波系数进行小波逆变换得到融合后的图像。
[0037] 两套显示模块150与该微处理模块140模块相连，分别安装在左右镜片上，用于显 示重建后的三维深度图像。
[0038] 显示模块150可为硅基液晶投影模组和显示棱镜模组组成。
[0039] 该微处理模块140用于将重建后得到的具有视差的两路图像输出到左右两套显 示模块150进行显示，得到三维深度图像。微处理模块140分别与两套显示模块150通过 有线连接。
[0040] 上述医用三维静脉血管增强现实装置，通过将光源模块、光学成像模块、微处理模 块、显示模块安装在眼镜镜框上，方便医生佩戴，操作灵活，提高了操作的便利性，且采用多 光谱照射实现图像增强，将采集的图像进行重建得到三维深度图像，提供深度信息。且医生 佩戴眼镜，医生的眼镜和光照位置处于同一空间，手眼协调性较好，利用医生操作。此外，该 医用三维静脉血管增强现实装置适用范围宽，可适用于人体不同部位的应用，不受部位空 间限制，三维立体显示，更好的对静脉血管显影，能有效帮助医护人员在肉眼难以分辨的情 况下对病患者的静脉血管进行准确快速的定位。
[0041] 此外，还提供了一种医用三维静脉血管增强现实方法。图2为一个实施例中医用 三维静脉血管增强现实方法的流程图。图2的医用三维静脉血管增强现实方法即为图1中 的医用三维静脉血管增强现实装置的工作流程。如图2所示，该医用三维静脉血管增强现 实方法包括：
[0042] 步骤202,提供眼镜主体、光源模块、光学成像模块、微处理模块和两套显示模块， 该眼镜主体包括眼镜镜框、安装在该眼镜镜框内的镜片和与该镜框相连的两个镜腿，该光 源模块安装在该眼镜镜框上，该光学成像模块安装在该眼镜主体的眼镜镜框上，该微处理 模块分别与该光学成像模块和光源模块相连，该两套显示模块与该微处理模块相连，分别 安装在左右两个镜片上。
[0043] 该光源模块包括至少五组LED光源，且每组LED光源包括红绿蓝三种LED光源，且 发出红光的LED光源照射时被该光学成像模块采集的时间长度大于发出绿色和蓝色的LED 光源照射时被该光学成像模块采集的时间长度；该光学成像模块包括三个摄像头，且该三 个摄像头分别安装在该眼镜镜框的两边及中间。
[0044] 该光源模块包括至少五组LED光源，且每组LED光源包括红绿蓝三种LED光源，且 发出红光的LED光源照射时被该光学成像模块采集的时间长度大于发出绿色和蓝色的LED 光源照射时被该光学成像模块米集的时间长度。
[0045] 步骤204,通过光源模块交替发出红绿蓝三种光照射目标区域。
[0046] 步骤206,通过光学成像模块采集在不同光源照射下的该目标区域中包含静脉血 管的图像。
[0047] 步骤208,通过微处理模块将该采集的包含静脉血管的图像进行融合增强处理，根 据该融合增强处理后的图像进行重建得到三维深度图像。
[0048] 步骤210,通过显示模块显示该重建后的三维深度图像。
[0049] 在一个实施例中，该通过显示模块显示该重建后的图像的步骤包括：将重建后得 到的具有视差的两路图像输出到左右两套显示模块进行显示，得到三维深度图像。
[0050] 上述医用三维静脉血管增强现实方法，通过将光源模块、光学成像模块、微处理模 块、显示模块安装在眼镜镜框上，方便医生佩戴，操作灵活，且采用多光谱照射实现图像增 强，将采集的图像进行重建得到三维深度图像，提供深度信息，方便快速准确的定位病患的 静脉血管。
[0051] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1. 一种医用三维静脉血管增强现实装置，其特征在于，包括： 眼镜主体，所述眼镜主体包括眼镜镜框、安装在所述眼镜镜框内的镜片和与所述镜框 相连的两个镜腿； 光源模块，安装在所述眼镜镜框上，且所述光源模块包括红绿蓝三种光源，用于交替发 出红绿蓝三种光以照射目标区域； 光学成像模块，安装在所述眼镜主体的眼镜镜框上，用于采集在不同光源照射下的所 述目标区域中包含静脉血管的图像； 微处理模块，分别与所述光学成像模块和光源模块相连，用于控制所述光源模块交替 发光，接收所述光学成像模块采集的不同光源照射下的包含静脉血管的图像，并将所述图 像进行融合增强处理，以及根据所述融合增强处理后的图像进行重建得到三维深度图像； 两套显示模块，与所述微处理模块相连，分别安装在左右两个镜片上，用于显示重建后 的三维深度图像。
2. 根据权利要求1所述的医用三维静脉血管增强现实装置，其特征在于，所述光源模 块包括至少五组LED光源，且每组LED光源包括红绿蓝三种LED光源，且发出红光的LED光 源照射时被所述光学成像模块采集的时间长度大于发出绿色和蓝色的LED光源照射时被 所述光学成像模块采集的时间长度。
3. 根据权利要求1所述的医用三维静脉血管增强现实装置，其特征在于，所述光源模 块为阵列式光源。
4. 根据权利要求1所述的医用三维静脉血管增强现实装置，其特征在于，所述光学成 像模块包括三个摄像头，且所述三个摄像头分别安装在所述眼镜镜框的两边及中间。
5. 根据权利要求4所述的医用三维静脉血管增强现实装置，其特征在于，所述摄像头 包括依次设置的CMOS或C⑶图像传感器、可见光滤光片和透镜。
6. 根据权利要求1所述的医用三维静脉血管增强现实装置，其特征在于，所述微处理 模块用于将重建后得到的具有视差的两路图像输出到左右两套显示模块进行显示，得到三 维深度图像。
7. -种医用三维静脉血管增强现实方法，其特征在于，包括： 提供眼镜主体、光源模块、光学成像模块、微处理模块和两套显示模块，所述眼镜主体 包括眼镜镜框、安装在所述眼镜镜框内的镜片和与所述镜框相连的两个镜腿，所述光源模 块安装在所述眼镜镜框上，所述光学成像模块安装在所述眼镜主体的眼镜镜框上，所述微 处理模块分别与所述光学成像模块和光源模块相连，所述两套显示模块与所述微处理模块 相连，分别安装在左右两个镜片上； 通过光源模块交替发出红绿蓝三种光照射目标区域； 通过光学成像模块采集在不同光源照射下的所述目标区域中包含静脉血管的图像； 通过微处理模块将所述采集的包含静脉血管的图像进行融合增强处理，根据所述融合 增强处理后的图像进行重建得到三维深度图像； 通过两套显示模块显示所述重建后的三维深度图像。
8. 根据权利要求7所述的医用三维静脉血管增强现实方法，其特征在于，包括：所述光 源模块包括至少五组LED光源，且每组LED光源包括红绿蓝三种LED光源，且发出红光的 LED光源照射时被所述光学成像模块采集的时间长度大于发出绿色和蓝色的LED光源照射 时被所述光学成像模块采集的时间长度。
9. 根据权利要求7所述的医用三维静脉血管增强现实方法，其特征在于，所述光学成 像模块包括三个摄像头，且所述三个摄像头分别安装在所述眼镜镜框的两边及中间。
10. 根据权利要求7所述的医用三维静脉血管增强现实方法，其特征在于，所述通过两 套显示模块显示所述重建后的三维深度图像的步骤包括： 将重建后得到的具有视差的两路图像输出到左右两套显示模块进行显示，得到三维深 度图像。
【文档编号】A61B5/00GK104116496SQ201410332161
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】秦文健, 辜嘉, 李凌, 温铁祥 申请人:深圳先进技术研究院