一种VR成像静脉显影装置的制作方法

本发明涉及医疗辅助仪器技术领域，尤其涉及一种VR成像静脉显影装置。

背景技术：

在临床诊疗过程中，静脉穿刺是一项非常普通又非常重要的医疗操作。在穿刺的过程中寻找血管是很常见的情况，比如静脉注射，抽血等。在非常紧急的情况下，能够快速准确地找到皮下静脉血管，并且穿刺成功尤其重要。常用的穿刺方法是扎止血带的方法，通过这种方法，经验非常丰富的护士的穿刺成功率还比较高。但是在以下情况中，即使是有丰富经验的护士，穿刺成功率也很低。例如：黑暗的环境下的静脉穿刺；深肤色的患者，如黑色人种等，也是不易看清静脉血管的具体位置。

专利号为03242235.0、名称为《静脉穿刺引导仪》以及专利号为200420072576.1、名称为《医用静脉探测装置》的中国专利分别公开了各自的静脉探测装置。这两种解决方案都采取了红外光源直接照射，依靠探测器或者摄像机对后向散射光的探测和分析来找到静脉血管的位置。

专利号为201210313052.5、名称为《一种多光谱三维静脉显示装置》采用了多个探测摄像机从不同的方向采集后向散射光，然后对接收的图像进行处理得到血管的位置和深度信息。其工作原理是由多光谱红外光源照射在目标区域，该红外光经过皮肤反射后经可见光截止红外透过滤光片进入摄像机，通过不同角度的两个摄像机采集不同角度的皮肤图像，经过处理单元的计算处理后得到静脉血管的位置与深度信息。

专利号为200710156506.1、名称为《双色激光扫描式医用静脉显示装置》采用了二维扫描的方式，其工作原理是红外激光器发射的红外激光经过二相色性反射镜反射，再先后经过行扫描振镜反射和场扫描振镜反射，最后以一定的轨迹扫描患者的皮肤区域。控制单元可以打开激光器，可见光先后经过二相色性反射镜、行扫描振镜和场扫描振镜等光学设备照射患者皮肤区域，从而显示静脉血管的位置信息。

目前，国内的几种方案中，“一种多光谱三维静脉显示装置”、“静脉穿刺引导仪”和“医用静脉探测装置”虽然结构简单，但是必须借助一定的光学器件或者摄像机才能观察，观察的效果不够直观和清晰。“双色激光扫描式医用静脉显示装置”虽然改变了显示方式，但是对于手背弧度等非平面的静脉显示没有很好的解决，存在显示盲区。

技术实现要素：

基于上述情况，有必要提供了一种具有新的体验方式的静脉显影装置，并且采用主动自适应红外光源，可以在黑暗的环境下直接扎针的VR成像静脉显影装置。

一种VR成像静脉显影装置，包括壳体、图像采集模块、图像处理模块和图像显示模块；所述图像采集模块包括面阵光源和红外摄像头，所述红外摄像头位于壳体外表面的正面中心，所述面阵光源包括至少两个红外LED面阵，所述红外LED面阵对称分布在所述红外摄像头周围；所述图像处理模块位于壳体内部，所述红外摄像头与图像处理模块电性连接，所述图像处理模块用于接收红外摄像头采集的图像信号进行分析处理，输出三维立体空间图像效果的显示信号至图像显示模块；所述图像显示模块位于壳体背面，所述图像显示模块包括至少一块显示屏和两个物镜，所述物镜位于显示屏之后，用于光线调节，拉近显示屏与人眼的距离。

作为一种改进，所述图像采集模块还包括红外光强传感器，所述红外光强传感器设置在壳体外表面，并与图像处理模块连接，所述红外光强传感器用于采集外界红外光线强弱，所述图像处理模块用于根据红外光强传感器采集的红外光线强弱，对面阵光源的发光强度进行调节。

具体的，所述红外LED面阵的发光波长为780～900nm。

作为进一步改进，其包括两个所述红外LED面阵，所述红外LED面阵左右对称分布，所述面阵形状为矩形、圆形或其他对称图形。

进一步的，所述红外摄像头自带红外波段滤光片，所述红外摄像头视场角为60度。

作为一种改进，所述物镜包括混合菲尼尔透镜，用以折射光线，使人眼看清近距离的事物。

进一步的，所述图像处理模块对红外摄像头采集的图像做第一次图像处理，根据图像中的特征点和特征边界，对图像中的血管进行标注，并根据三维立体空间效果算法，得到适合VR显示的图像。

本发明提供了一种VR成像静脉显影装置，通过将红外摄像与VR显示结合这种全新的方式，实现了对皮下静脉的显示。采用了主动光源以及对光源的自动调整，同时可以直接看到医务人员的手和针的位置，可以实现在低照度的环境下进行扎针，尤其是在环境恶劣的战场、重灾区等环境下的扎针。

附图说明

图1为本发明一种VR成像静脉显影装置正面结构示意图；

图2为本发明一种VR成像静脉显影装置背面结构示意图；

图3为本发明一种VR成像静脉显影装置图像显示模块示意图；

图4为本发明一种VR成像静脉显影装置工作流程示意框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-3所示，一种VR成像静脉显影装置，包括壳体、图像采集模块、图像处理模块和图像显示模块；所述图像采集模块包括面阵光源4、红外摄像头3和红外光强传感器，所述面阵光源4为主动式面阵光源4，具有自适应亮度调节功能，其与红外光强传感器分别连接图像处理模块，所述红外光强传感器设置在壳体外表面，所述红外光强传感器用于采集外界红外光线强弱，所述图像处理模块用于根据红外光强传感器采集的红外光线强弱，对面阵光源4的发光强度进行调节，以满足在不同环境下的图像采集要求。其中面阵光源4采用自适应亮度调节模式，可以根据环境中的红外光的强度实时调节亮度，从而采集到更优的红外图像。红外摄像头3为高清摄像头3，该摄像头3为模拟摄像头或者数字摄像头均可，具有根据采集目标自动对焦的功能，红外摄像头3自带红外波段滤光片，其镜头的视场角为60度，通过红外光源照射到皮肤，红外摄像头3采集皮肤表面的红外波段的图像。

所述红外摄像头3位于壳体外表面的正面1中心，所述面阵光源4包括至少两个红外LED面阵，所述红外LED面阵对称分布在所述红外摄像头3周围。作为一种较优实施例，本发明；所述面阵光源4包括两个所述红外LED面阵，红外LED面阵左右对称分布，且所述红外LED面阵的发光波长为780～900nm，所述面阵的形状为矩形、圆形或其他对称图形。

所述图像处理模块位于壳体内部，所述红外摄像头3与图像处理模块电性连接，所述图像处理模块用于接收红外摄像头3采集的图像信号进行分析处理，输出三维立体空间图像效果的显示信号至图像显示模块。

图像处理部分主要由嵌入式图像处理系统实现，嵌入式图像处理系统主要包括嵌入式硬件电路部分和软件算法部分，嵌入式硬件部分主要由带有摄像头3接口的ARM芯片以及外围电路组成，软件算法部分主要包括嵌入式软件系统、图像处理算法，通过对采集到的图像进行处理；该嵌入式系统具有连续高速图片处理的功能(处理图片的速度大于30帧)，主要根据红外摄像头3采集的单幅图像做第一次图像处理，根据图像中的特征点和特征边界，对图像中的血管进行标注，并根据三维立体空间效果算法，得到适合VR显示的图像，并转换成适合VR成像的两幅图像(或者一幅图像，根据显示屏6的个数确定)。

该嵌入式处理系统还具有红外摄像头3的接口，分别与红外光强传感器与面阵光源4连接，根据环境中红外光的强度自动控制面阵光源4亮度的功能。

所述图像显示模块主要是通过VR的方式来实现的，图像显示模块的主要功能是通过光学系统对光线进行调节，拉近显示屏6与人眼的距离，并产生三维立体空间效果。所述图像显示模块位于壳体背面22，所述图像显示模块包括至少一块显示屏6和两个物镜5，作为一种优选实施例，所述物镜5包括混合菲尼尔透镜，用以折射光线，使人眼看清近距离的事物；同时通过调节红外相机的焦距和物镜5的位置，来修正每个眼睛看到的图像，使得看到的图像的距离感更加真实。

如图4所示，本发明一种VR成像静脉显影装置的工作流程包括如下步骤；首先设备初始化打开摄像头3和红外LED面阵，采集视场中的红外图像，同时根据环境光的亮度自动调节红外LED面阵的亮度。然后对所采集的图像做第一次图像处理，根据图像中的特征点，特征边界，标注图像中的血管，再根据三维立体空间效果的算法，得到适合VR显示的图像，最后将处理好的图像显示在VR上。

其在扎针的过程中，即使是在无环境光照的时候(全黑的环境)，通过该静脉显示装置，也可以直接看到患者的血管的位置以及医务人员的手和针的位置，直接扎针。

本发明提供了一种VR成像静脉显影装置，通过将红外摄像与VR显示结合这种全新的方式，实现了对皮下静脉的显示。采用了主动光源以及对光源的自动调整，同时可以直接看到医务人员的手和针的位置，可以实现在低照度的环境下进行扎针，尤其是在环境恶劣的战场、重灾区等环境下的扎针。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。