一种可视化血管显像智能眼镜设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉智能眼镜设备及静脉血管的图像增强显示领域，提供一种可视化血管显 像智能眼镜设备。本发明结合红外光学技术，辅助医护工作者观察体表的血管位置。
【背景技术】
[0002] 静脉注射是医护工作者常开展的工作。然而，由于部分人群的血管位置不易被观 察，会存在错扎的情况。这种现象对于初涉医护工作的新人更加的突出，由此也会带来严重 的医患纠纷。
[0003] 现有技术方案中，有两类方法可以辅助医护人员完成静脉注射。一种是红光棒。待 注射的患者通过手握红光棒，能提高血管的识别度。但该方法对肥胖人群以及婴儿的头部 静脉注射不起作用。另一种是血管投影法，通过近红外摄像机拍摄体表血管图像，并加以数 字图像处理后，用投影仪将血管原位投影到体表，增强血管的识别度。上述两类方法，第一 种已逐步被淘汰，第二种方法中，医护人员都将为患者准备专门的仪器设备，不便携带。本 专利将介绍一种辅助医护工作者观察血管的新型智能眼镜设备。医护工作者只需佩戴该智 能眼镜，无需其他辅助器材，即可清晰的观察静脉血管。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可视化血管显像智能眼镜设备。 本发明能够用于辅助观察人体表层血管。在该设备中，本发明集成了多光源模块、摄像模块 以及微显示模块，多光源模块用于发射照明光，照射人体表层，同时使用摄像模块拍摄多光 源模块照射下表层皮肤图像。并将表层皮肤图像传输至数字处理芯片，提取表层皮肤图像 中的血管信息。血管信息同步显示在微显示模块上，从而辅助用户更好的得到血管的位置。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0006] 一种可视化血管显像智能眼镜设备，包括括眼镜、摄像模块、多光源模块、微显示 模块与数字处理模块；
[0007] 所述的眼镜包括镜框和镜片；镜框中安装有摄像模块、多光源模块；多光源模块 用于照明体表，摄像模块用于拍摄经多光源模块照明后的图像；拍摄的图像经过数字处理 模块增强后，传输给微显示模块，供医护工作者观察；微显示模块安装有微型IXD显示模 块；摄像模块与微显示模块均由数字处理模块驱动。
[0008] 所述镜框正中间开有两个通孔，通孔内设置有圆柱形安装座，分别用于放置多光 源模块与摄像模块；镜框的边缘的镜脚内部安装数字处理模块；所述的镜片的前端设置有 一个微显示模块，用户能够通过该微显示模块获得血管的图像。
[0009] 所述摄像模块中，安装有背景光滤光片、成像镜头与摄像芯片；背景光滤光片用于 滤除背景存在的光源，使得上述多光源模块中的光源组照射到人体表面而反射回来的光能 透过该背景光滤光片；成像镜头设置在摄像芯片与背景光滤光片之间，使得摄像模块与人 体表面成光学共辄关系，从而实现成像。
[0010] 所述的多光源模块中包括光源组、毛玻璃、匀光镜片；光源组的光经过毛玻璃、匀 光镜片后，均匀的照明在人体表层；在光源组中，装有N个光源，N为正整数；光源组、毛玻 璃、匀光镜片均安装在塑料材质的圆柱形安装座中，并使用卡槽进行固定。
[0011] 所述微显示模块安装在镜框边缘，包括微显示器、光路折叠镜组和眼视目镜组，所 述的微显示器是一个小型的IXD显示器。
[0012] 光路折叠镜组的左右两个斜面为透明镜面，允许光路通过，上下两个内表面镀有 高反射镜，光从左边透明镜面进入光路折叠镜组后，经过多次反射到达右边的透明镜面。
[0013] 眼视目镜组的左斜面是透明镜面，该斜面与光路折叠镜组的右斜面胶合在一起， 光路在通过这两个面时，由于折射率差异，将发生折射，上下两个面为透镜镜面，眼睛透过 上下两个面能看到前方的物体；其右侧内表面是一个镀有金属反射膜的凹面镜，用于将微 显示器的图像转换为放大的虚像，为人眼所观察；在上下两个内表面之间设置有一个倾斜 的半透半反镀膜，用于将凹面镜反射的虚线反射到人眼中。
[0014] 所述的数字处理模块中的主芯片采用德州仪器公司的芯片型号为0MAP4460。
[0015] 所述的数字处理模块对图像进行处理的步骤描述如下：
[0016] 步骤1.对图像进行初次平滑
[0017] 将图像读入数字处理模块，然后转换为一个NXN的二维数组，定义为Img，其中N 是一个自然数，Img(i，j)表示数组中第i行第j列的元素的数值；使用wXw维度的二维模 板，对图像进行均值滤波，滤波结果记为Imgl，Imgl是一个NXN的二维数组；
[0018] 所述均值滤波就是将图像中的一个维度为wXw的像素子区域进行积分，并求其 均值，并以该均值替代该wXw像素子区域里所有像素点的数值；
[0019] 步骤2.将数组Img中每一个元素都取平方，生成一个新的NXN数组Img2,并对数 组Img2进行均值滤波，在均值滤波时使用同步骤1中一样的wX w维度的二维模板，得到新 的NXN数组Img3 ;
[0020] 步骤3.生成一个NXN维的均方差数组Img4,其中任意一个元素 Img4(i，j)表示 如下：
个自然数；
[0022] 步骤4.生成比较数组Img5,其中任意一个元素 Img5(i, j)表示如下：Img5(i, j) =Imgl (i, j)/n+kX Img4(i, j)
[0023] 步骤5.生成增强数组Img6,并将该增强数组Img6转换为图像输出，其中Img6的 任意一个元素表示如下：
[0025] 本发明工作过程如下：
[0026] 本发明工作过程如下：通过本发明能够判断血管在皮肤内的深度信息，利用多光 源的依次照明（每一个光源具有特定的发光光谱），可以采集到不同光谱照明下的图像，对 于图像中血管位置所对应的灰度，定义为Ι λι，其中λ i表示第i个照明光的光谱。其强度 可由下式进行计算：
[0027] Ιλι= P λιΧ0λιΧΘΧρ(_μ?λι1) X μ3λι，其中 Ρλι和 D λι分别表示第 i 个光谱的照 明光强度与相机的探测效率，μ ?λι为表皮组织的消光系数，μ 3λι表示血管的吸收系数，I 表示血管深度。通常，Ρλι和D λι的绝对数值不易确定，因此，可利用双光谱探测比值来确定 血管深度1。其计算方法如下。式中的下标λ i和λ j分别表示第i个和第j个照明光的 光谱
[0029] 本发明有益效果如下：
[0030] 本发明通过红外光探测病人的静脉图像，并通过数字处理模块，增强静脉图像的 对比度，并转换为可见光图像，成像在微显示模块上。医护通过佩戴该智能化眼镜，给病人 进行静脉注射时，通过眼镜的微显示模块，更好的确认静脉的位置。作为穿戴式设备，该器 件相比于传统的静脉注射辅助设备，具有便于携带的特点。
[0031] 另一方面，本发明还设计了一种基于全内反射的微显示模块，通过全内反射增加 光程，从而提高微显示模块的视场。该模块的引入，可以提高智能眼镜设备的视场尺寸，便 于用户读取智能眼镜的显示器的信息。
【附图说明】
[0032] 图1.可视化血管显像智能眼镜三维结构图。
[0033] 图2.摄像模组结构示意图。
[0034] 图3.多光源模组结构示意图。
[0035] 图4 (a)微显示模块；
[0036] 图4 (b)微显示模块；
[0037] 图4