[發明專利]一種運動狀態下皮膚血流灌注非接觸監測方法及監測系統

有效

• 申請號: 202010575610.X
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111833314B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 周亮;劉朝暉;李治國;劉凱;姜凱;段晶;單秋莎
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/246;A61B5/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

本發明公開了一種運動狀態下皮膚血流灌注非接觸監測方法及監測系統。本發明通過使用綠光光源對待監測皮膚區域提供光照，同時利用相機采集待監測皮膚區域的圖像，最后使用數據處理單元根據對采集的圖像進行處理，從而得到待監測皮膚區域的血流灌注幅度圖像和血流灌注相位圖像，實現了在運動狀態下、非接觸式的血流灌注的有效監測。

技術領域

本發明涉及一種皮膚血流灌注非接觸監測方法，具體涉及一種運動狀態下皮膚血流灌注非接觸監測方法及監測系統。

背景技術

充分的血流灌注對于人體氧氣運輸和體內代謝平衡至關重要。同時由于人體生理機能在組織修復、傷口愈合等過程的改變也會導致局部血流灌注的動態變化。因此，血流灌注監測在醫療和外科護理都具有重要的應用價值。

但是，目前可用于血流灌注監測的方法，如激光多普勒成像、激光散斑襯比分析，在實際應用中都過于使用成本和設備成本十分昂貴，同時這些監測設備結構也比較龐雜。

利用相機成像的方式實現血流灌注監測具有成本低廉、便攜、非接觸等優點，但是目前基于相機成像的血流灌注監測方法還處于發展階段，且只適用于靜態監測，在運動場景中不再適用，大大限制了其實際應用價值。

發明內容

為了解決現有激光多普勒成像、激光散斑襯比分析方法對血流灌注進行監測時使用成本和設備成本十分昂貴，監測設備結構也比較龐雜的問題，以及現有相機成像方法只適用于靜態監測導致其實際應用價值低的問題，本發明提出一種運動狀態下皮膚血流灌注非接觸監測方法。

本發明的具體技術解決方案是：

本發明提供了一種運動狀態下皮膚血流灌注非接觸監測方法，包括以下步驟：

步驟1：圖像采集；

步驟1.1：確定待監測的皮膚區域；

步驟1.2：使用綠光光源照射待監測皮膚區域，采用相機對待監測皮膚區域進行拍攝，拍攝時長為T，獲得N幀待監測皮膚區域圖像；其中T≥1s，N≥30；

步驟2：數據處理

步驟2.1：在第1幀待監測皮膚區域圖像中指定需進行血流灌注監測的區域；

步驟2.2：在指定的血流灌注監測區域進行Harris特征點檢測，獲得若干個特征點；

步驟2.3：利用步驟2.2中的若干特征點對Kanade-Lucas-Tomasi特征點跟蹤器進行初始化；

步驟2.4：使用Kanade-Lucas-Tomasi特征點跟蹤器對第2至N幀圖像進行跟蹤，得到第2至N幀圖像中的各個特征點位置，并估計第2至N幀圖像中每相鄰兩幀中若干特征點的變換矩陣；

步驟2.5：利用變換矩陣重新映射指定的血流灌注監測區域，從而消除感興趣血流灌注監測區域運動的影響；

步驟2.6：求取第2至N幀重新映射后血流灌注監測區域圖像中所有像素點的灰度值及其所有像素點灰度值的均值；

步驟2.7：將隨時間變化的所有像素點灰值度的均值作為參考信號，將隨時間變化的像素點的灰度值作為反映血流變化的血容積信號；

步驟2.8：對參考信號和血容積信號在0.5Hz-3.5Hz范圍內進行巴特沃斯濾波，從而消除殘留運動偽跡和相機噪聲的影響；

步驟2.9：在時長T內截取一段時長t作為計算的時間窗，利用步驟2.8濾波后的參考信號與濾波后每個像素點位置的血容積信號做互相關運算，從而得到時間窗t內每個像素點位置的血流灌注幅值以及血流灌注相位；

步驟3：獲取監測區域的血流灌注圖像；

將血流灌注幅值和血流灌注相位進行像素重排，得到監測區域的血流灌注幅度圖像和血流灌注相位圖像。