近红外体表血管点对点成像系统的制作方法

本发明涉及医学体表点对点成像领域，尤其涉及一种近红外体表血管点对点成像系统。

背景技术：

目前点对点光路系统主要应用于近红外体表血管成像技术领域。采用近红外摄像机采集体表脉络信息，经过图像算法增强平台得到增强后的体表脉络信息，最后通过投影仪将增强后的体表脉络信息投射到皮肤表面。体表脉络投影图像与实际脉络的重合度，取决于点对点光路系统的准确性。

在公开号为CN104605819A的中国专利公开文件中，提出了用于近红外静脉血管显像点对点投影的装置及方法。用于近红外静脉血管显像点对点投影的装置，包括投影仪、摄像头，投影仪、摄像头都安装于外壳，外壳内还安装有投影仪和摄像头控制单元，摄像头朝向成像物体表面，用于对观察部位进行拍摄，并将拍摄图像数据传送给投影仪和摄像头控制单元，投影仪和摄像头控制单元将采集的原图像，经过数字图像处理，输出信号；投影仪用于接收投影仪和摄像头控制单元输出血管轮廓图像的数字信号，并投射到物体成像表面；近红外光源安装于外壳，近红外光源向成像物体表面投射光线。

然而实际市场上，大多数投影仪存在偏轴，即offset≠0％，如图1(b)、图1(c)和图1(d)所示，其中，图1(a)、图1(b)和图1(c)的偏轴的计算公式为offset＝(A-B)/A，图1(d)的偏轴的计算公式为offset＝(A+B)/A；因此，图1(b)中的偏轴offset为80％，图1(c)中的偏轴offset为100％，图1(d)中的偏轴offset为120％，而图1(a)中的偏轴offset为0％，即不存在偏轴的情况。

因为大多数投影仪存在偏轴，难以满足实际需求，且实际摄像头与投影仪视场角很难保证严格一致。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：一种近红外体表血管点对点成像系统，提高投影准确性，可保证体表脉络投影图像与实际脉络完全重合。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种近红外体表血管点对点成像系统，包括处理器、摄像头、投影仪和滤光片；所述处理器分别与摄像头和投影仪连接；所述滤光片与成像物体表面呈45度角设置，所述摄像头的入光口和投影仪的出光口关于所述滤光片对称设置；所述摄像头的视场角与所述投影仪的视场角相等；所述投影仪偏转第一角度θ设置，所述第一角度θ根据投影仪的视场角和投影仪偏轴确定。

本发明的有益效果在于：通过处理器连接摄像头和投影仪，将摄像头拍摄成像物体表面的图像信息经过处理器处理后传送至投影仪，由投影仪投射到成像物体表面；通过将滤光片与成像物体表面呈45度角设置，将摄像头的入光口和投影仪的出光口关于滤光片对称设置，并将摄像头的视场角与投影仪的视场角设置成一致，使摄像头投射到滤光片的光路与投影仪投射到滤光片的光路关于滤光片对称，而通过滤光片后到成像物体表面之间的光路重合，保证投影图像与实际图像的重合度，使投影图像与实际图像完全重合；将投影仪偏转第一角度设置，消除投影仪偏轴，提高投影准确性；通过将血管脉络点对点地投射到体表上，使医护人员可以很容易地知道血管的位置，方便后续治疗。

附图说明

图1(a)为投影仪偏轴为0％的示意图；

图1(b)为投影仪偏轴为80％的示意图；

图1(c)为投影仪偏轴为100％的示意图；

图1(d)为投影仪偏轴为120％的示意图；

图2为本发明一种近红外体表血管点对点成像系统的结构示意图；

图3为本发明实施例一投影仪偏轴消除前后的光路示意图；

图4为本发明实施例二的结构示意图。

标号说明：

1、处理器；2、摄像头；3、投影仪；4、滤光片；5、成像物体表面。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本发明最关键的构思在于：调整摄像头和投影仪的位置和视场角，使投影仪投射出的图像与摄像头拍摄的图像重合，并通过将投影仪偏转第一角度消除偏轴。

请参阅图2，一种近红外体表血管点对点成像系统，包括处理器、摄像头、投影仪和滤光片；所述处理器分别与摄像头和投影仪连接；所述滤光片与成像物体表面呈45度角设置，所述摄像头的入光口和投影仪的出光口关于所述滤光片对称设置；所述摄像头的视场角与所述投影仪的视场角相等；所述投影仪偏转第一角度θ设置，所述第一角度θ根据投影仪的视场角和投影仪偏轴确定。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：将血管脉络点对点地投射到体表上，使投影图像可以与实际图像完全重合，提高投影准确性，使医护人员可以很容易地知道血管的位置，方便后续治疗。

进一步地，还包括近红外光源，所述近红外光源向成像物体表面投射光线。

由上述描述可知，用近红外光源向成像物体表面投射光线，可产生明显差异化的反射率，提高图像清晰度。

进一步地，所述第一角度θ根据公式θ＝β*offset/2计算得到，其中β为投影仪的视场角，offset为投影仪偏轴。

由上述描述可知，根据所述公式调整投影仪角度，可消除偏轴。

进一步地，当所述摄像头朝向成像物体表面设置时，所述滤光片为长波通滤光片。

由上述描述可知，投影仪投出的光为可见光，近红外光源的波长大于可见光的波长，对于长波通滤光片，长于选定波长的光通过，短于该波长的光截止，因此投影仪投出的光会通过长波通滤光片反射到成像物体表面。

进一步地，当所述投影仪朝向成像物体表面设置时，所述滤光片为短波通滤光片。

由上述描述可知，投影仪投出的光为可见光，近红外光源的波长大于可见光的波长，对于短波通滤光片，短于选定波长的光通过，长于该波长的光截止，因此，近红外光源在成像物体表面反射的光会通过短波通滤光片反射到摄像头。

进一步地，所述处理器包括图像增强模块，所述图像增强模块分别与所述摄像头和投影仪连接。

由上述描述可知，通过设置图像增强模块，将摄像头拍摄到的图像进行图像增强处理，提高图像的清晰度。

进一步地，所述摄像头的镜头为变焦镜头。

进一步地，所述投影仪的镜头为变焦镜头。

由上述描述可知，镜头采用变焦镜头，通过光学变焦结构调节镜头的视场角，使摄像头和投影仪的视场角一致。

进一步地，所述摄像头的镜头为定焦镜头，所述摄像头包括摄像头分辨率调节模块，所述摄像头分辨率调节模块和所述处理器连接。

进一步地，所述投影仪的镜头为定焦镜头，所述投影仪包括投影仪分辨率调节模块，所述投影仪分辨率调节模块和所述处理器连接。

由上述描述可知，镜头采用定焦镜头，通过调整摄像头或投影仪的有效物理分辨率来调整视场角，使摄像头和投影仪的视场角一致。

实施例一

请参照图2，本发明的实施例一为：一种近红外体表血管点对点成像系统，包括处理器1、摄像头2、投影仪3和滤光片4；所述处理器1分别与摄像头2和投影仪3连接；所述滤光片4与成像物体表面5呈45度角设置，所述摄像头2的入光口和投影仪3的出光口关于所述滤光片4对称设置；所述摄像头2的视场角与所述投影仪3的视场角相等，即α＝β；所述投影仪3偏转第一角度θ设置，第一角度θ根据投影仪3的视场角和投影仪3偏轴确定，优选的，可以依据公式θ＝β*offset/2计算得到，其中β为投影仪3的视场角，offset为投影仪3偏轴，α为摄像头2的视场角。投影仪3的视场角β、偏轴offset和摄像头2的视场角α可以通过测量得到，也可以直接根据出厂参数得到。图中成像物体表面5的AB之间的区域为点对点成像区域。投影仪偏轴消除前后的光路示意图如图3所示，投影仪偏转第一角度θ后，投影仪光路的中心线与投影面垂直。

该系统还包括近红外光源，所述近红外光源向成像物体表面5投射光线，可产生明显差异化的反射率，提高图像清晰度。

优选地，所述近红外光源设置在所述摄像头2的前端。

当所述摄像头2朝向成像物体表面5设置时，所述滤光片4为长波通滤光片。因为投影仪3投出的光为可见光，近红外光源的波长大于可见光的波长，对于长波通滤光片，长于选定波长的光通过，短于该波长的光截止，因此近红外光源可以通过长波通滤光片，而投影仪3投出的光会被长波通滤光片反射到成像物体表面5。

优选地，所述处理器1包括图像增强模块，所述图像增强模块分别与所述摄像头2和投影仪3连接。图像增强模块可将摄像头2拍摄到的图像进行图像增强处理，以提高图像的清晰度，使投影仪3投出的图像更清楚。

可选地，为了使摄像头2的视场角与所述投影仪3的视场角相等，即α＝β，摄像头2或投影仪3的镜头可以采用变焦镜头，通过光学变焦结构调节视场角，以确保二者视场角一致；还可以通过调整有效物理分辨率来确保二者视场角一致，具体的，可以保持投影仪3的视场角不变，摄像头2采用定焦镜头，所述摄像头2包括摄像头分辨率调节模块，所述摄像头分辨率调节模块和所述处理器1连接，通过将处理器1连接计算机，通过计算机设置图像显示分辨率的起始行列参数和终止行列参数，通过调整有效物理分辨率来调整摄像头2的视场角；或者保持摄像头2的视场角不变，投影仪3的镜头采用定焦镜头，所述投影仪3包括投影仪分辨率调节模块，所述投影仪分辨率调节模块和所述处理器1连接，同样通过调整有效物理分辨率来调整投影仪3的视场角。

本实施例通过使摄像头投射到滤光片的光路与投影仪投射到滤光片的光路关于滤光片对称，而通过滤光片后到成像物体表面之间的光路重合，保证投影图像与实际图像的重合度，使投影图像与实际图像完全重合；将投影仪偏转第一角度设置，消除投影仪偏轴，提高投影准确性。

实施例二

请参照图4，本实施例是实施例一的另一种实现方式，相同之处不再累述，区别在于：当所述投影仪3朝向成像物体表面5设置时，所述滤光片4为短波通滤光片。

因为对于短波通滤光片，短于选定波长的光通过，长于该波长的光截止，因此，近红外光源在成像物体表面5反射的光会通过短波通滤光片反射到摄像头2，而投影仪3投出的光会通过短波通滤光片投射到成像物体表面5。

综上所述，本发明提供的一种近红外体表血管点对点成像系统，通过处理器连接摄像头和投影仪，将摄像头拍摄成像物体表面的图像信息经过处理器处理后传送至投影仪，由投影仪投射到成像物体表面；通过将滤光片与成像物体表面呈45度角设置，将摄像头的入光口和投影仪的出光口关于滤光片对称设置，并将摄像头的视场角与投影仪的视场角设置成一致，使摄像头投射到滤光片的光路与投影仪投射到滤光片的光路关于滤光片对称，而通过滤光片后到成像物体表面之间的光路重合，保证投影图像与实际图像的重合度，使投影图像与实际图像完全重合；将投影仪偏转第一角度设置，消除投影仪偏轴，提高投影准确性；用近红外光源向成像物体表面投射光线，可产生明显差异化的反射率，提高图像清晰度；通过设置图像增强模块，将摄像头拍摄到的图像进行图像增强处理，提高图像的清晰度；通过调节摄像头或投影仪的视场角，使视场角保持一致；通过将血管脉络点对点地投射到体表上，使医护人员可以很容易地知道血管的位置，方便后续治疗。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。