本發(fā)明涉及醫(yī)療輔助儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種VR成像靜脈顯影裝置。

背景技術(shù)：

在臨床診療過(guò)程中，靜脈穿刺是一項(xiàng)非常普通又非常重要的醫(yī)療操作。在穿刺的過(guò)程中尋找血管是很常見的情況，比如靜脈注射，抽血等。在非常緊急的情況下，能夠快速準(zhǔn)確地找到皮下靜脈血管，并且穿刺成功尤其重要。常用的穿刺方法是扎止血帶的方法，通過(guò)這種方法，經(jīng)驗(yàn)非常豐富的護(hù)士的穿刺成功率還比較高。但是在以下情況中，即使是有豐富經(jīng)驗(yàn)的護(hù)士，穿刺成功率也很低。例如：黑暗的環(huán)境下的靜脈穿刺；深膚色的患者，如黑色人種等，也是不易看清靜脈血管的具體位置。

專利號(hào)為03242235.0、名稱為《靜脈穿刺引導(dǎo)儀》以及專利號(hào)為200420072576.1、名稱為《醫(yī)用靜脈探測(cè)裝置》的中國(guó)專利分別公開了各自的靜脈探測(cè)裝置。這兩種解決方案都采取了紅外光源直接照射，依靠探測(cè)器或者攝像機(jī)對(duì)后向散射光的探測(cè)和分析來(lái)找到靜脈血管的位置。

專利號(hào)為201210313052.5、名稱為《一種多光譜三維靜脈顯示裝置》采用了多個(gè)探測(cè)攝像機(jī)從不同的方向采集后向散射光，然后對(duì)接收的圖像進(jìn)行處理得到血管的位置和深度信息。其工作原理是由多光譜紅外光源照射在目標(biāo)區(qū)域，該紅外光經(jīng)過(guò)皮膚反射后經(jīng)可見光截止紅外透過(guò)濾光片進(jìn)入攝像機(jī)，通過(guò)不同角度的兩個(gè)攝像機(jī)采集不同角度的皮膚圖像，經(jīng)過(guò)處理單元的計(jì)算處理后得到靜脈血管的位置與深度信息。

專利號(hào)為200710156506.1、名稱為《雙色激光掃描式醫(yī)用靜脈顯示裝置》采用了二維掃描的方式，其工作原理是紅外激光器發(fā)射的紅外激光經(jīng)過(guò)二相色性反射鏡反射，再先后經(jīng)過(guò)行掃描振鏡反射和場(chǎng)掃描振鏡反射，最后以一定的軌跡掃描患者的皮膚區(qū)域。控制單元可以打開激光器，可見光先后經(jīng)過(guò)二相色性反射鏡、行掃描振鏡和場(chǎng)掃描振鏡等光學(xué)設(shè)備照射患者皮膚區(qū)域，從而顯示靜脈血管的位置信息。

目前，國(guó)內(nèi)的幾種方案中，“一種多光譜三維靜脈顯示裝置”、“靜脈穿刺引導(dǎo)儀”和“醫(yī)用靜脈探測(cè)裝置”雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是必須借助一定的光學(xué)器件或者攝像機(jī)才能觀察，觀察的效果不夠直觀和清晰?！半p色激光掃描式醫(yī)用靜脈顯示裝置”雖然改變了顯示方式，但是對(duì)于手背弧度等非平面的靜脈顯示沒有很好的解決，存在顯示盲區(qū)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上述情況，有必要提供了一種具有新的體驗(yàn)方式的靜脈顯影裝置，并且采用主動(dòng)自適應(yīng)紅外光源，可以在黑暗的環(huán)境下直接扎針的VR成像靜脈顯影裝置。

一種VR成像靜脈顯影裝置，包括殼體、圖像采集模塊、圖像處理模塊和圖像顯示模塊；所述圖像采集模塊包括面陣光源和紅外攝像頭，所述紅外攝像頭位于殼體外表面的正面中心，所述面陣光源包括至少兩個(gè)紅外LED面陣，所述紅外LED面陣對(duì)稱分布在所述紅外攝像頭周圍；所述圖像處理模塊位于殼體內(nèi)部，所述紅外攝像頭與圖像處理模塊電性連接，所述圖像處理模塊用于接收紅外攝像頭采集的圖像信號(hào)進(jìn)行分析處理，輸出三維立體空間圖像效果的顯示信號(hào)至圖像顯示模塊；所述圖像顯示模塊位于殼體背面，所述圖像顯示模塊包括至少一塊顯示屏和兩個(gè)物鏡，所述物鏡位于顯示屏之后，用于光線調(diào)節(jié)，拉近顯示屏與人眼的距離。

作為一種改進(jìn)，所述圖像采集模塊還包括紅外光強(qiáng)傳感器，所述紅外光強(qiáng)傳感器設(shè)置在殼體外表面，并與圖像處理模塊連接，所述紅外光強(qiáng)傳感器用于采集外界紅外光線強(qiáng)弱，所述圖像處理模塊用于根據(jù)紅外光強(qiáng)傳感器采集的紅外光線強(qiáng)弱，對(duì)面陣光源的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

具體的，所述紅外LED面陣的發(fā)光波長(zhǎng)為780～900nm。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，其包括兩個(gè)所述紅外LED面陣，所述紅外LED面陣左右對(duì)稱分布，所述面陣形狀為矩形、圓形或其他對(duì)稱圖形。

進(jìn)一步的，所述紅外攝像頭自帶紅外波段濾光片，所述紅外攝像頭視場(chǎng)角為60度。

作為一種改進(jìn)，所述物鏡包括混合菲尼爾透鏡，用以折射光線，使人眼看清近距離的事物。

進(jìn)一步的，所述圖像處理模塊對(duì)紅外攝像頭采集的圖像做第一次圖像處理，根據(jù)圖像中的特征點(diǎn)和特征邊界，對(duì)圖像中的血管進(jìn)行標(biāo)注，并根據(jù)三維立體空間效果算法，得到適合VR顯示的圖像。

本發(fā)明提供了一種VR成像靜脈顯影裝置，通過(guò)將紅外攝像與VR顯示結(jié)合這種全新的方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)皮下靜脈的顯示。采用了主動(dòng)光源以及對(duì)光源的自動(dòng)調(diào)整，同時(shí)可以直接看到醫(yī)務(wù)人員的手和針的位置，可以實(shí)現(xiàn)在低照度的環(huán)境下進(jìn)行扎針，尤其是在環(huán)境惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)、重災(zāi)區(qū)等環(huán)境下的扎針。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種VR成像靜脈顯影裝置正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種VR成像靜脈顯影裝置背面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種VR成像靜脈顯影裝置圖像顯示模塊示意圖；

圖4為本發(fā)明一種VR成像靜脈顯影裝置工作流程示意框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清晰，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1-3所示，一種VR成像靜脈顯影裝置，包括殼體、圖像采集模塊、圖像處理模塊和圖像顯示模塊；所述圖像采集模塊包括面陣光源4、紅外攝像頭3和紅外光強(qiáng)傳感器，所述面陣光源4為主動(dòng)式面陣光源4，具有自適應(yīng)亮度調(diào)節(jié)功能，其與紅外光強(qiáng)傳感器分別連接圖像處理模塊，所述紅外光強(qiáng)傳感器設(shè)置在殼體外表面，所述紅外光強(qiáng)傳感器用于采集外界紅外光線強(qiáng)弱，所述圖像處理模塊用于根據(jù)紅外光強(qiáng)傳感器采集的紅外光線強(qiáng)弱，對(duì)面陣光源4的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足在不同環(huán)境下的圖像采集要求。其中面陣光源4采用自適應(yīng)亮度調(diào)節(jié)模式，可以根據(jù)環(huán)境中的紅外光的強(qiáng)度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)亮度，從而采集到更優(yōu)的紅外圖像。紅外攝像頭3為高清攝像頭3，該攝像頭3為模擬攝像頭或者數(shù)字?jǐn)z像頭均可，具有根據(jù)采集目標(biāo)自動(dòng)對(duì)焦的功能，紅外攝像頭3自帶紅外波段濾光片，其鏡頭的視場(chǎng)角為60度，通過(guò)紅外光源照射到皮膚，紅外攝像頭3采集皮膚表面的紅外波段的圖像。

所述紅外攝像頭3位于殼體外表面的正面1中心，所述面陣光源4包括至少兩個(gè)紅外LED面陣，所述紅外LED面陣對(duì)稱分布在所述紅外攝像頭3周圍。作為一種較優(yōu)實(shí)施例，本發(fā)明；所述面陣光源4包括兩個(gè)所述紅外LED面陣，紅外LED面陣左右對(duì)稱分布，且所述紅外LED面陣的發(fā)光波長(zhǎng)為780～900nm，所述面陣的形狀為矩形、圓形或其他對(duì)稱圖形。

所述圖像處理模塊位于殼體內(nèi)部，所述紅外攝像頭3與圖像處理模塊電性連接，所述圖像處理模塊用于接收紅外攝像頭3采集的圖像信號(hào)進(jìn)行分析處理，輸出三維立體空間圖像效果的顯示信號(hào)至圖像顯示模塊。

圖像處理部分主要由嵌入式圖像處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，嵌入式圖像處理系統(tǒng)主要包括嵌入式硬件電路部分和軟件算法部分，嵌入式硬件部分主要由帶有攝像頭3接口的ARM芯片以及外圍電路組成，軟件算法部分主要包括嵌入式軟件系統(tǒng)、圖像處理算法，通過(guò)對(duì)采集到的圖像進(jìn)行處理；該嵌入式系統(tǒng)具有連續(xù)高速圖片處理的功能(處理圖片的速度大于30幀)，主要根據(jù)紅外攝像頭3采集的單幅圖像做第一次圖像處理，根據(jù)圖像中的特征點(diǎn)和特征邊界，對(duì)圖像中的血管進(jìn)行標(biāo)注，并根據(jù)三維立體空間效果算法，得到適合VR顯示的圖像，并轉(zhuǎn)換成適合VR成像的兩幅圖像(或者一幅圖像，根據(jù)顯示屏6的個(gè)數(shù)確定)。

該嵌入式處理系統(tǒng)還具有紅外攝像頭3的接口，分別與紅外光強(qiáng)傳感器與面陣光源4連接，根據(jù)環(huán)境中紅外光的強(qiáng)度自動(dòng)控制面陣光源4亮度的功能。

所述圖像顯示模塊主要是通過(guò)VR的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，圖像顯示模塊的主要功能是通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光線進(jìn)行調(diào)節(jié)，拉近顯示屏6與人眼的距離，并產(chǎn)生三維立體空間效果。所述圖像顯示模塊位于殼體背面22，所述圖像顯示模塊包括至少一塊顯示屏6和兩個(gè)物鏡5，作為一種優(yōu)選實(shí)施例，所述物鏡5包括混合菲尼爾透鏡，用以折射光線，使人眼看清近距離的事物；同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)紅外相機(jī)的焦距和物鏡5的位置，來(lái)修正每個(gè)眼睛看到的圖像，使得看到的圖像的距離感更加真實(shí)。

如圖4所示，本發(fā)明一種VR成像靜脈顯影裝置的工作流程包括如下步驟；首先設(shè)備初始化打開攝像頭3和紅外LED面陣，采集視場(chǎng)中的紅外圖像，同時(shí)根據(jù)環(huán)境光的亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)紅外LED面陣的亮度。然后對(duì)所采集的圖像做第一次圖像處理，根據(jù)圖像中的特征點(diǎn)，特征邊界，標(biāo)注圖像中的血管，再根據(jù)三維立體空間效果的算法，得到適合VR顯示的圖像，最后將處理好的圖像顯示在VR上。

其在扎針的過(guò)程中，即使是在無(wú)環(huán)境光照的時(shí)候(全黑的環(huán)境)，通過(guò)該靜脈顯示裝置，也可以直接看到患者的血管的位置以及醫(yī)務(wù)人員的手和針的位置，直接扎針。

本發(fā)明提供了一種VR成像靜脈顯影裝置，通過(guò)將紅外攝像與VR顯示結(jié)合這種全新的方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)皮下靜脈的顯示。采用了主動(dòng)光源以及對(duì)光源的自動(dòng)調(diào)整，同時(shí)可以直接看到醫(yī)務(wù)人員的手和針的位置，可以實(shí)現(xiàn)在低照度的環(huán)境下進(jìn)行扎針，尤其是在環(huán)境惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)、重災(zāi)區(qū)等環(huán)境下的扎針。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。