[發明專利]基于近紅外圖像獲取最佳靜脈穿刺點和方向的系統及方法

有效

• 申請號: 202110295569.5
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113011333B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 趙悅;宋健;吳昊;劉健行
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06V40/14
• 分類號: G06V40/14;G06V40/13;G06V10/25;G06V10/44;G06T5/00;G06T5/20;G06T7/13
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

1.基于近紅外圖像獲取最佳靜脈穿刺點和方向的系統，所述系統包括近紅外圖像采集模塊、圖像預處理模塊、ROI區域提取模塊、特征增強模塊、穿刺點及穿刺方向定位模塊、圖像配準模塊；其中：

所述近紅外圖像采集模塊用于采集人體手背的近紅外圖像，并將采集的圖像發送給圖像預處理模塊；

所述圖像預處理模塊用于對接收的圖像進行灰度化和濾波降噪處理，獲得預處理后的圖像，并將預處理后的圖像發送給ROI區域提取模塊；

所述ROI區域提取模塊用于提取和擬合手背圖像輪廓，根據提取和擬合的手背圖像輪廓定位ROI區域位置；并將ROI區域的圖像發送給特征增強模塊；

所述特征增強模塊用于對ROI區域圖像中的靜脈進行特征增強，獲得特征增強后的圖像，并對特征增強后的圖像進行灰度反轉，獲得灰度反轉后的圖像；

所述穿刺點及穿刺方向定位模塊用于提取灰度反轉后圖像的靜脈邊緣，根據提取的靜脈邊緣檢測靜脈橫向寬度和靜脈骨架位置，并定位穿刺點及穿刺方向；

所述圖像配準模塊用于將近紅外圖像中ROI區域的靜脈位置信息配準到自然光學圖像中，得到在自然光學圖像中的最佳靜脈穿刺點以及穿刺方向。

2.根據權利要求1所述的基于近紅外圖像獲取最佳靜脈穿刺點和方向的系統，其特征在于，所述近紅外圖像采集模塊采集圖像時，光源頻段為850nm的近紅外波段。

3.根據權利要求2所述的基于近紅外圖像獲取最佳靜脈穿刺點和方向的系統，其特征在于，所述近紅外圖像采集模塊采集圖像時采用的設備為近紅外靜脈采集器，所述近紅外靜脈采集器由中央的圖像采集孔以及在圖像采集孔的周圍呈環形均勻分布的12個LED組成，所述12個LED中包括11個紅外LED和一個指示用的綠光LED。

4.基于近紅外圖像獲取最佳靜脈穿刺點和方向的方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

步驟一、采用近紅外靜脈采集器采集人體手背的近紅外圖像，并對采集的圖像進行圖像灰度化處理，獲得灰度化處理后的圖像；再使用雙邊濾波器對灰度化處理后的圖像進行濾波降噪，獲得濾波降噪后的圖像；

從濾波降噪后的圖像中提取出手背圖像輪廓，并計算出手背圖像輪廓的矩特征，根據矩特征計算出手背圖像輪廓的中心；

對手背圖像輪廓進行擬合，計算出手背圖像輪廓的寬度width和下邊界點縱坐標y_down；并根據手背圖像輪廓的中心的橫坐標、寬度width以及下邊界點縱坐標y_down選取ROI區域；

步驟二、提取ROI區域內的靜脈結構，獲取靜脈特征增強圖像；并對獲得的靜脈特征增強圖像進行灰度反轉，得到灰度反轉后的圖像；

步驟三、利用Canny邊緣檢測方法提取出灰度反轉后圖像中的靜脈邊緣，再根據提取出的靜脈邊緣進行靜脈橫向寬度和靜脈骨架位置檢測；

根據檢測出的靜脈骨架位置計算方向修正角度，利用方向修正角度對靜脈橫向寬度進行修正，獲得修正后的靜脈橫向寬度；

根據修正后的靜脈橫向寬度進行最佳靜脈穿刺點以及穿刺方向定位；

步驟四、利用步驟二的方法對人體手背的自然光學圖像進行ROI區域的提取，再將近紅外圖像ROI區域中的靜脈位置信息配準到自然光學圖像中，得到在自然光學圖像中的最佳靜脈穿刺點以及穿刺方向。

5.根據權利要求4所述的基于近紅外圖像獲取最佳靜脈穿刺點和方向的方法，其特征在于，所述步驟一中，對采集的圖像進行圖像灰度化處理，獲得灰度化處理后的圖像，其具體過程為：

對采集的圖像的R、G、B三個分量進行加權處理：

Gray(x，y)＝W_R*R(x，y)+W_G*G(x，y)+W_B*B(x，y)

其中，R(x，y)為采集的圖像在像素點(x，y)的R分量，G(x，y)為采集的圖像在像素點(x，y)的G分量，B(x，y)為采集的圖像在像素點(x，y)的B分量，W_R為R(x，y)的加權值，W_G為G(x，y)的加權值，W_B為B(x，y)的加權值，W_R的取值為0.299，W_G的取值為0.587，W_B的取值為0.114。