一种非接触式静脉图像采集方法及装置与流程

本公开涉及医疗图像处理技术领域，具体涉及一种非接触式静脉图像采集方法及装置。

背景技术：

临床上通过静脉穿刺给药是重要的给药途径，由护士执行静脉穿刺给药,护士静脉穿刺技术、病人血管的弹性、皮下显露情况影响穿刺的成功率,而很好的辨识出静脉图像的位置，则需要能够采集血管的图像，

护士人力不足是当前国内医院普遍面临的问题，静脉穿刺给药占用了护士大量的工作时数，影响了医院的满意度，现行的解决方法是通过机器人及其自动化设备定位静脉血管的位置，而该技术的核心是图像采集技术，现有的静脉图像采集方法无法过滤采集过程中的抖动、辨识度不高、图像的边界模糊等问题。

技术实现要素：

本公开提供一种非接触式静脉图像采集方法及装置，通过三维立体b超采集含有静脉的身体部位的b超手背、前臂的b超图像，并对图像进行边缘检测处理，从而获取到清晰的静脉图像。

为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种非接触式静脉图像采集方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，通过b超采集含有静脉的身体部位的b超图像；

步骤2，经过小波变换提取b超图像的低频平滑子图；

步骤3，通过边缘检测算法扫描低频平滑子图得到血管边缘图像；

步骤4，对血管边缘图像进行灰度平滑处理得到静脉区域子图；

步骤5，存储静脉区域子图到数据库中。

进一步地，在步骤1中，所述b超包括二维黑白b超和三维b超、四维b超和彩色b超中任意一种。

进一步地，在步骤2中，经过小波变换提取b超图像的低频平滑子图的方法为，对b超图像进行小波变换，获取图像的低频平滑部分，所述低频平滑部分即低频平滑子图，所述低频平滑子图是由两个方向利用低通小波滤波器卷积后产生的小波系数，它是图像的近似表示，低频平滑子图含有图像的主要信号特征，是原始图像的近似图像，用软阈值方法可以使去噪后的图像相对平滑，不会出现较大的视觉失真，通过软阈值方法提取b超图像的低频平滑子图，设阈值为t1，软阈值函数定义为:y＝x-t1，x≥t1x+t1,x≤-t1，|x|为小波变换的系数，t1是预先选定的阈值，为整数，取值范围为-10～10之间，而阈值的量化采用固定阈值法,其定义为：t1＝σ2log(n),这里n为信号采样的数目,σ为噪声的标准偏差，阈值公式为：

进一步地，在步骤3中，通过边缘检测算法扫描低频平滑子图得到血管边缘图像的方法为，设f(x,y)为低频平滑子图，h(x,y)为高斯平滑函数，平滑滤波后的图像可以表示原图像与平滑函数的卷积对数字图像的每个像素计算关于x轴和y轴的二阶偏导数之和即laplace算子，

然后采用拉普拉斯算子对低频平滑子图进行检测边缘，可得

由卷积的性质，有

其中，通过二阶导数算子过零点的性质，可确定低频平滑子图中的血管边缘图像即低频平滑子图中满足的点，通过做卷积，可以得到每个像素点的梯度的模|g(x,y)|，当|g(x,y)|>t时，可认为该点是血管边缘图像的边缘点，阈值t为整数且取值范围为-10～+10，σ为模糊程度，σ为一个常数，σ＝1。

进一步地，在步骤4中，对血管边缘图像进行灰度平滑处理得到静脉区域子图的方法为，

通过数学模型经过式的约束得到静脉区域子图，其中，n为血管边缘图像的像素总和，nk为灰度级为rk的像素个数，l为血管边缘图像灰度级总数，rk为血管边缘图像的灰度级，sk静脉区域子图的灰度级。

本发明还提供了一种非接触式静脉图像采集装置，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：

b超图像采集单元，用于通过b超采集含有静脉的身体部位的b超图像；

小波变换提取单元，用于经过小波变换提取b超图像的低频平滑子图；

边缘检测提取单元，用于通过边缘检测算法扫描低频平滑子图得到血管边缘图像；

灰度平滑处理单元，用于对血管边缘图像进行灰度平滑处理得到静脉区域子图；

数据存储单元，用于存储静脉区域子图到数据库中。

本公开的有益效果为：本发明提供一种非接触式静脉图像采集方法及装置，使采集的静脉图像对比度高，可有效地去除噪声，不出现大的失真，改善图像的清晰度，增强静脉图像的对比度，减少了甚至消除了静脉图片中的白噪声。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：

图1所示为一种非接触式静脉图像采集方法的流程图；

图2所示为本公开的一种非接触式静脉图像采集装置。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示为根据本公开的一种非接触式静脉图像采集方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本公开的实施方式的一种非接触式静脉图像采集方法。

本公开提出一种非接触式静脉图像采集方法，具体包括以下步骤：

步骤1，通过b超采集含有静脉的身体部位的b超图像；

步骤2，经过小波变换提取b超图像的低频平滑子图；

步骤3，通过边缘检测算法扫描低频平滑子图得到血管边缘图像；

步骤4，对血管边缘图像进行灰度平滑处理得到静脉区域子图；

步骤5，存储静脉区域子图到数据库中。

进一步地，在步骤1中，所述b超包括二维黑白b超和三维b超、四维b超和彩色b超中任意一种。

进一步地，在步骤2中，经过小波变换提取b超图像的低频平滑子图的方法为，对b超图像进行小波变换，获取图像的低频平滑部分，所述低频平滑部分即低频平滑子图，所述低频平滑子图是由两个方向利用低通小波滤波器卷积后产生的小波系数，它是图像的近似表示，低频平滑子图含有图像的主要信号特征，是原始图像的近似图像，用软阈值方法可以使去噪后的图像相对平滑，不会出现较大的视觉失真，通过软阈值方法提取b超图像的低频平滑子图，设阈值为t1，软阈值函数定义为:y＝x-t1，x≥t1x+t1,x≤-t1，|x|为小波变换的系数，t1是预先选定的阈值，为整数，取值范围为-10～10之间，而阈值的量化采用固定阈值法,其定义为：t1＝σ2log(n),这里n为信号采样的数目,σ为噪声的标准偏差，阈值公式为：

进一步地，在步骤3中，通过边缘检测算法扫描低频平滑子图得到血管边缘图像的方法为，设f(x,y)为低频平滑子图，h(x,y)为高斯平滑函数，平滑滤波后的图像可以表示原图像与平滑函数的卷积对数字图像的每个像素计算关于x轴和y轴的二阶偏导数之和即拉普拉斯算子，

然后采用拉普拉斯算子对低频平滑子图进行检测边缘，可得

由卷积的性质，有

其中，通过二阶导数算子过零点的性质，可确定低频平滑子图中的血管边缘图像即低频平滑子图中满足的点，通过做卷积，可以得到每个像素点的梯度的模|g(x,y)|，当|g(x,y)|>t时，可认为该点是血管边缘图像的边缘点，阈值t为整数且取值范围为-10～+10，σ为模糊程度，σ为一个常数，σ＝1。

进一步地，在步骤4中，对血管边缘图像进行灰度平滑处理得到静脉区域子图的方法为，

通过数学模型经过式的约束得到静脉区域子图，其中，n为血管边缘图像的像素总和，nk为灰度级为rk的像素个数，l为血管边缘图像灰度级总数，rk为血管边缘图像的灰度级，sk静脉区域子图的灰度级。

本公开的实施例提供的一种非接触式静脉图像采集装置，如图2所示为本公开的一种非接触式静脉图像采集装置，该实施例的一种非接触式静脉图像采集装置包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种非接触式静脉图像采集装置实施例中的步骤。

所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：

b超图像采集单元，用于通过b超采集含有静脉的身体部位的b超图像；

小波变换提取单元，用于经过小波变换提取b超图像的低频平滑子图；

边缘检测提取单元，用于通过边缘检测算法扫描低频平滑子图得到血管边缘图像；

灰度平滑处理单元，用于对血管边缘图像进行灰度平滑处理得到静脉区域子图；

数据存储单元，用于存储静脉区域子图到数据库中。

所述一种非接触式静脉图像采集装置可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种非接触式静脉图像采集装置，可运行的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种非接触式静脉图像采集装置的示例，并不构成对一种非接触式静脉图像采集装置的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种非接触式静脉图像采集装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种非接触式静脉图像采集装置运行装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种非接触式静脉图像采集装置可运行装置的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种非接触式静脉图像采集装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作装置、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。