CN105662351A - 皮下静脉显影仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了皮下静脉显影仪，由处理器控制近红外光源发射近红外光线经近红外光源镜头照射至成像部位上，成像部位反射的近红外光光线经第二分光镜反射依次进入近红外成像镜头和近红外成像元件中，近红外成像元件采集成像部位反射的近红外光图像，并传输给处理器，处理器根据近红外光图像获取成像部位的皮下静脉血管对比增强图像，并控制显示屏显示，同时控制可见光光源的发光亮度，并将皮下静脉血管对比增强图像输出给投影成像元件在投影成像元件成像，由第一分光镜透射皮下静脉血管对比增强图像，通过投影镜头投影皮下静脉血管对比增强图像，并经第二分光镜透射至成像部位的表面上，无需与成像部位接触，而且成像对比度相对较高。

Description

皮下静脉显影仪

技术领域

本发明涉及医疗器械用品，特别涉及一种皮下静脉显影仪。

背景技术

随着医学技术的发展与进步，在现代医疗过程中，皮下静脉穿刺是临床上经常使用的医疗操作之一。在传统的皮下静脉穿刺操作过程中，操作人员通过裸眼直接对穿刺部位的皮下静脉血管进行定位，但由于穿刺对象肥胖、肤色等原因，常使得对穿刺部位的皮下静脉血管定位变得困难。

为解决以上问题，皮下静脉显影仪通过提高穿刺部位皮下静脉血管与其周围组织的对比度，从而辅助操作人员对穿刺部位的皮下静脉血管进行定位，提高了皮下静脉血管定位的准确性和皮下静脉穿刺的成功率。

传统的皮下静脉显影仪通常由红光光源与光源驱动控制电路组成。这种皮下静脉显影仪的组成结构较为简单，但其工作成像时需要与穿刺部位接触，且成像对比度相对较低。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种皮下静脉显影仪，以解决现有技术在工作成像时需要与穿刺部位接触的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种皮下静脉显影仪，其包括：显示屏、近红外光源镜头、近红外光源、处理器、投影成像元件、第一分光镜、可见光光源、投影镜头、近红外成像元件、近红外成像镜头和第二分光镜；

所述处理器控制近红外光源发射近红外光线经近红外光源镜头照射至成像部位上，成像部位反射的近红外光光线经第二分光镜反射依次进入近红外成像镜头和近红外成像元件中，近红外成像元件采集成像部位反射的近红外光图像，并传输给处理器，所述处理器根据近红外光图像获取成像部位的皮下静脉血管对比增强图像，并控制显示屏显示，同时控制可见光光源的发光亮度，并将皮下静脉血管对比增强图像输出给投影成像元件在投影成像元件成像，由第一分光镜透射所述皮下静脉血管对比增强图像，通过投影镜头投影所述皮下静脉血管对比增强图像，并经第二分光镜透射至成像部位的表面上。

所述的皮下静脉显影仪中，在第二分光镜和近红外成像镜头之间设置有近红外滤光片。

所述的皮下静脉显影仪中，所述处理器用于对近红外成像元件采集的红外光图像进行图像裁剪与位置偏移调节、图像缩放、图像对比度增强及对图像进行降噪处理。

所述的皮下静脉显影仪中，所述第一分光镜与投影成像元件呈第一夹角。

所述的皮下静脉显影仪中，所述第一夹角为30°-60°。

所述的皮下静脉显影仪中，第二分光镜与投影镜头呈第二夹角。

所述的皮下静脉显影仪中，所述第二夹角为30°-60°。

所述的皮下静脉显影仪中，所述可见光光源采用中心波长为520nm的绿光发光二极管。

一种皮下静脉显影仪采集皮下静脉图像的方法，其包括如下步骤：

A、处理器控制近红外光源发射近红外光线经近红外光源镜头照射至成像部位上；

B、成像部位反射的近红外光光线经第二分光镜反射依次进入近红外成像镜头和近红外成像元件中；

C、由近红外成像元件采集成像部位反射的近红外光图像，并传输给处理器；

D、所述处理器对近红外光图像进行处理，得到成像部位的皮下静脉血管对比增强图像；然后分别执行步骤E1和E2；

E1、处理器输出皮下静脉血管对比增强图像给显示屏显示；

E2、处理器控制可见光光源的发光亮度，并将皮下静脉血管对比增强图像输出给投影成像元件在投影成像元件成像，由第一分光镜透射所述皮下静脉血管对比增强图像，通过投影镜头投影所述皮下静脉血管对比增强图像，并经第二分光镜透射至成像部位的表面上。

所述的皮下静脉显影仪采集皮下静脉图像的方法中，所述步骤D包括：

D1、对近红外成像元件采集的红外光图像进行图像裁剪与位置偏移调节处理；

D2、对图像缩放处理；

D3、图像对比度增强得到皮下静脉血管对比增强图像；

D4、对皮下静脉血管对比增强图像进行降噪处理得到结果图像。

相较于现有技术，本发明提供的皮下静脉显影仪，包括：显示屏、近红外光源镜头、近红外光源、处理器、投影成像元件、第一分光镜、可见光光源、投影镜头、近红外成像元件、近红外成像镜头和第二分光镜；由所述处理器控制近红外光源发射近红外光线经近红外光源镜头照射至成像部位上，成像部位反射的近红外光光线经第二分光镜反射依次进入近红外成像镜头和近红外成像元件中，近红外成像元件采集成像部位反射的近红外光图像，并传输给处理器，所述处理器根据近红外光图像获取成像部位的皮下静脉血管对比增强图像，并控制显示屏显示，同时控制可见光光源的发光亮度，并将皮下静脉血管对比增强图像输出给投影成像元件在投影成像元件成像，由第一分光镜透射所述皮下静脉血管对比增强图像，通过投影镜头投影所述皮下静脉血管对比增强图像，并经第二分光镜透射至成像部位的表面上，在成像时，通过采集成像部位图像并投影无需与成像部位接触，而且成像对比度相对较高，从而解决了传统的皮下静脉显影仪需要接触成像部位及成像对比度较低等问题。

附图说明

图1为本发明提供的皮下静脉显影仪结构原理图。

图2为本发明提供的皮下静脉显影仪采集皮下静脉图像的方法的流程图。

图3为本发明提供的皮下静脉显影仪采集皮下静脉图像的方法中步骤S41的方法流程图。

图4为本发明提供的皮下静脉显影仪采集皮下静脉图像的方法中图像裁剪与位置偏移调节处理的方法流程图。

图5为本发明提供的皮下静脉显影仪采集皮下静脉图像的方法中图像裁剪与位置偏移调节处理过程的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种皮下静脉显影仪，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的皮下静脉显影仪包括显示屏1、近红外光源镜头2、近红外光源3、处理器4、投影成像元件5、第一分光镜6、可见光光源7、投影镜头8、第二分光镜9、近红外成像元件10和近红外成像镜头11。

其中，所述显示屏1用于显示成像部位20的皮下静脉血管对比增强图像；近红外光源3用于产生成像所需的近红外光光线，由处理器4控制其亮灭状态和发光亮度；所述近红外光源镜头2位于近红外光源3的光出射侧，用于对近红外光源3输出的光线分布进行调整，使近红外光源3输出的光线均匀覆盖至成像部位20的成像区域。

所述投影成像元件5用于对成像部位20的皮下静脉血管对比增强图像进行投影成像，使成像部位20的皮下静脉血管对比增强图像投影显示；投影成像元件5位于所述第一分光镜6的光反射通路上，接收第一分光镜6的反射的图像；所述可见光光源7用于产生投影成像所需要的可见光光线，并由处理器4控制其亮灭状态和发光亮度。

所述投影镜头8用于对成像后的投影图像进行焦距调整及位置微调，使得成像部位20的皮下静脉血管对比增强图像清晰、原位等大地投影至成像部位20的表面；所述投影镜头8位于所述第一分光镜6的光透射通路上，接收第一分光镜6的透射的图像；该投影镜头8还位于所述第二分光镜9的光透射通路上，发出第二分光镜9的透射的图像。

第一分光镜6用于将可见光光源7产生的可见光光线反射至投影成像元件5中并进行投影图像成像，同时允许成像后的投影图像通过投影镜头8。

近红外成像元件10用于采集成像部位20的近红外光图像，并将采集到的近红外光图像数据发送到处理器4进行处理；近红外成像元件10位于第二分光镜9的光反射通路上，接收第二分光镜9的反射的图像。

近红外成像镜头11用于对成像部位的近红外光反射光线进行调整，使成像部位的近红外光图像清晰、准确、位置匹配地呈现在近红外成像元件10中，便于近红外成像元件10进行图像采集。所述近红外成像镜头11也位于第二分光镜9的光反射通路上，接收第二分光镜9的反射的图像。

第二分光镜9用于将成像部位的近红外光图像反射至近红外成像镜头11和近红外成像元件10上进行图像采集，并允许投影镜头8出射的成像部位皮下静脉血管对比增强图像通过，使皮下静脉血管对比增强图像投影至成像部位表面。

处理器4用于控制显示屏1、近红外光源3、投影成像元件5、可见光光源7、近红外成像元件10的工作状态，以及接收近红外成像元件10采集的近红外光图像，并对该近红外光图像进行处理，得到成像部位的皮下静脉血管对比增强图像，即结果图像。具体地，所述处理器用于对近红外成像元件采集的红外光图像进行图像裁剪与位置偏移调节、图像缩放、图像对比度增强及对图像进行降噪处理。

所述显示屏1、近红外光源3、投影成像元件5、可见光光源7和近红外成像元件10与处理器4电连接；所述投影成像元件5和可见光光源7位于第一分光镜6的入光侧，投影镜头8位于第一分光镜6的透光侧及第二分光镜9的入光侧；所述第一分光镜6与投影成像元件5呈第一夹角；所述近红外成像镜头11和近红外成像元件10位于第二分光镜9的光反射侧，所述第二分光镜9与投影镜头8呈第二夹角、与近红外成像镜头11、近红外成像元件10呈90度-第二夹角。

本发明由所述处理器4控制近红外光源3发射近红外光线经近红外光源镜头2照射至成像部位上，成像部位反射的近红外光光线经第二分光镜9反射依次进入近红外成像镜头11和近红外成像元件10中，近红外成像元件10采集成像部位反射的近红外光图像，并传输给处理器4，所述处理器4根据近红外光图像获取成像部位的皮下静脉血管对比增强图像，并控制显示屏1显示，同时控制可见光光源7的发光亮度，并将皮下静脉血管对比增强图像输出给投影成像元件5在投影成像元件5成像，由第一分光镜6透射所述皮下静脉血管对比增强图像，通过投影镜头8投影所述皮下静脉血管对比增强图像，并经第二分光镜9透射至成像部位的表面上，在成像时，通过采集成像部位图像并投影无需与成像部位接触，而且成像对比度相对较高，从而解决了传统的皮下静脉显影仪需要接触成像部位及成像对比度较低等问题。

请继续参阅图1，为了降低干扰信号，本发明的皮下静脉显影仪还包括近红外滤光片12，该近红外滤光片12位于第二分光镜9和近红外成像镜头11之间，用于对进入近红外成像镜头11前的光线进行过滤，允许近红外波段的光线通过，同时阻止其它波段的光线进入近红外成像镜头11，从而减少对成像部位近红外光图像采集时的干扰。本实施例中，所述近红外滤光片12位于近红外成像镜头11的光线入射端。

本发明实施例中，所述第一分光镜6与投影成像元件5、可见光光源7和投影镜头8之间的夹角可以改变，比较理想的范围为：所述第一夹角为30°-60°，具体可调节第一夹角为45°，其反射和透射效果较佳。此时，第一分光镜6与投影成像元件5、可见光光源7和投影镜头8之间的夹角均为45°。

相应地，第二分光镜9与投影镜头8之间的夹角也可以改变，比较理想的范围为：所述第二夹角为30°-60°，具体可调节第二夹角为45°，其反射和透射效果较佳。此时，第二分光镜9与投影镜头8、近红外成像镜头11和近红外成像元件10之间的夹角均为45°。

具体实施时，显示屏1幕采用液晶显示屏1，所述近红外光源3采用中心波长为850nm的发光二极管，近红外成像元件10采用互补金属氧化物半导体感光元件，负责对成像部位的近红外光图像进行采集。近红外滤光片12对应地采用通带中心波长为850nm的近红外滤光片12，允许850nm的近红外光通过，从而减少近红外光图像采集时的干扰。所述可见光光源7采用中心波长为520nm的绿光发光二极管。所述处理器采用微处理器与可编程逻辑器件混合架构，负责对皮下静脉显影仪的成像系统进行管理控制并对成像数据进行处理。具体实施时，所述处理器可使用Xilinx公司生产的Zynq系列可编程SoC处理器，该系列处理器采用“微处理器与可编程逻辑混合架构”，但本实用新型并不限于该系列的处理器。

基于上述的皮下静脉显影仪，请参阅图2，本发明还相应提供一种皮下静脉显影仪采集皮下静脉图像的方法，包括如下步骤：

S1、处理器控制近红外光源发射近红外光线经近红外光源镜头照射至成像部位上；

S2、成像部位反射的近红外光光线经第二分光镜反射依次进入近红外成像镜头和近红外成像元件中；

S3、由近红外成像元件采集成像部位反射的近红外光图像，并传输给处理器；

S4、所述处理器对近红外光图像进行处理，得到成像部位的皮下静脉血管对比增强图像，即结果图像；然后分别执行步骤S5a和S5b；

S5a、处理器输出皮下静脉血管对比增强图像给显示屏显示；

S5b、处理器控制可见光光源的发光亮度，并将皮下静脉血管对比增强图像输出给投影成像元件在投影成像元件成像，由第一分光镜透射所述皮下静脉血管对比增强图像，通过投影镜头投影所述皮下静脉血管对比增强图像，并经第二分光镜透射至成像部位的表面上。

其中，所述步骤S4包括：

S41、对近红外成像元件采集的红外光图像进行图像裁剪与位置偏移调节处理；

S42、对图像缩放处理；

S43、图像对比度增强得到皮下静脉血管对比增强图像；

S44、对皮下静脉血管对比增强图像进行降噪处理得到结果图像。

请参阅图3，所述步骤S41具体包括：S411、测量近红外成像镜头和投影镜头在成像平面上的实际覆盖区域大小；S412、根据测量结果，从近红外成像元件采集的图像数据中按照比例截取出被投影镜头覆盖的区域；S413、将截取的图像区域按投影成像元件所要求的输出分辨率，进行成像输出。

处理器在进行图像裁剪与位置偏移调节处理时，在测量出近红外成像镜头和投影镜头在成像平面上的实际覆盖区域大小时，按照图4中的（A）所示的方式进行测量，如图4中的（A）所示，外部的矩形框表示近红外成像镜头覆盖的区域a×b，中间的斜线矩形框投影镜头覆盖的区域c*d；之后、处理器根据测量出的数据，从近红外成像元件采集的图像数据中按照比例截取出被投影镜头覆盖的区域，如图4中的（B）所示；最后、将截取出的部分适应至投影成像元件所要求的输出分辨率，供其进行成像输出，如图4中的（C）所示。

综上所述，本发明提供的皮下静脉显影仪相对于传统的皮下静脉显影仪具有工作成像时不需要与穿刺部位接触和成像对比度相对较高等特点，从而解决了传统的皮下静脉显影仪需要接触成像及成像对比度较低等问题。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种皮下静脉显影仪，其特征在于，包括：显示屏、近红外光源镜头、近红外光源、处理器、投影成像元件、第一分光镜、可见光光源、投影镜头、近红外成像元件、近红外成像镜头和第二分光镜；

所述处理器控制近红外光源发射近红外光线经近红外光源镜头照射至成像部位上，成像部位反射的近红外光光线经第二分光镜反射依次进入近红外成像镜头和近红外成像元件中，近红外成像元件采集成像部位反射的近红外光图像，并传输给处理器，所述处理器根据近红外光图像获取成像部位的皮下静脉血管对比增强图像，并控制显示屏显示，同时控制可见光光源的发光亮度，并将皮下静脉血管对比增强图像输出给投影成像元件在投影成像元件成像，由第一分光镜透射所述皮下静脉血管对比增强图像，通过投影镜头投影所述皮下静脉血管对比增强图像，并经第二分光镜透射至成像部位的表面上。

2.根据权利要求1所述的皮下静脉显影仪，其特征在于，在第二分光镜和近红外成像镜头之间设置有近红外滤光片。

3.根据权利要求1所述的皮下静脉显影仪，其特征在于，所述处理器用于对近红外成像元件采集的红外光图像进行图像裁剪与位置偏移调节、图像缩放、图像对比度增强及对图像进行降噪处理。

4.根据权利要求1所述的皮下静脉显影仪，其特征在于，所述第一分光镜与投影成像元件呈第一夹角。

5.根据权利要求4所述的皮下静脉显影仪，其特征在于，所述第一夹角为30°-60°。

6.根据权利要求1所述的皮下静脉显影仪，其特征在于，第二分光镜与投影镜头呈第二夹角。

7.根据权利要求6所述的皮下静脉显影仪，其特征在于，所述第二夹角为30°-60°。

8.根据权利要求1所述的皮下静脉显影仪，其特征在于，所述可见光光源采用中心波长为520nm的绿光发光二极管。

9.一种如权利要求1所述皮下静脉显影仪采集皮下静脉图像的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、处理器控制近红外光源发射近红外光线经近红外光源镜头照射至成像部位上；

B、成像部位反射的近红外光光线经第二分光镜反射依次进入近红外成像镜头和近红外成像元件中；

C、由近红外成像元件采集成像部位反射的近红外光图像，并传输给处理器；

D、所述处理器对近红外光图像进行处理，得到成像部位的皮下静脉血管对比增强图像；然后分别执行步骤E1和E2；

E1、处理器输出皮下静脉血管对比增强图像给显示屏显示；

E2、处理器控制可见光光源的发光亮度，并将皮下静脉血管对比增强图像输出给投影成像元件在投影成像元件成像，由第一分光镜透射所述皮下静脉血管对比增强图像，通过投影镜头投影所述皮下静脉血管对比增强图像，并经第二分光镜透射至成像部位的表面上。

10.根据权利要求9所述的皮下静脉显影仪采集皮下静脉图像的方法，其特征在于，所述步骤D包括：

D1、对近红外成像元件采集的红外光图像进行图像裁剪与位置偏移调节处理；

D2、对图像缩放处理；

D3、图像对比度增强得到皮下静脉血管对比增强图像；

D4、对皮下静脉血管对比增强图像进行降噪处理得到结果图像。