[发明专利]一种近红外自配准静脉显像装置及方法

权利要求书

1.一种近红外自配准静脉显像装置的自配准方法，其特征在于包括以下步骤：

1)图像分割：利用红外摄像头捕捉人体静脉红外图像，进行初步分割，提取静脉图像，分割静脉血管；

2)直方图均衡：利用图像直方图对对比度进行调整，增强静脉血管的对比度；

3)卷积处理：对静脉血管做锐化，以突出静脉血管边缘与图像其他部分的灰度级跳变；使静脉血管的边缘灰度级跳变明显，为静脉血管的提取做好预处理；

4)sobel边缘检测：对锐化后的血管图像采用垂直sobel边缘提取算法，辅助以45°角的sobel边缘检测，准确确定静脉边界；

5)形态学操作：利用形态学闭操作去除血图像中的孔洞噪声，填充孔洞；利用形态学连通域方法连通静脉小块缺失区域，去除边界产生的干扰，使血管连续可见；

6)血管染色：对去噪后的静脉血管图像染色，使投影出的图像颜色与患者原肤色有明显差异，便于使用者分辨静脉位置；

7)近红外摄像头的微控制器发出近红外滤光片-可见光滤光片切换装置触发信号，使滤光片进行切换来获得投影图像与静脉图像，将两幅图像在微控制器中进行特征点匹配，确保重投影的静脉图像精准的投射到实际静脉所在位置。

2.根据权利要求1所述的近红外自配准静脉显像装置的自配准方法，其特征在于，步骤1)中，图像分割为：将红外图像转换成灰度图像，利用各向同性非抽样小波变换算法对皮下静脉进行初步分割，去除背景和部分噪声；各向同性非抽样小波变换算法分为小波分解和图像重建，在小波分解过程中，小波范围图像

其中I₀为原图像，h_i-1为多范围卷积核函数，i为分解级数；

小波分解图像：W_i+1＝C_i-C_i+1；

其中，C_i为当前分解级数下的小波范围图像，C_i+1为下一分解级数下的小波范围图像；

通过重复以上小波分解过程，获得不同小波分段的静脉图像细节。

3.根据权利要求2所述的近红外自配准静脉显像装置的自配准方法，其特征在于所述图像重建为：将之前所获得的不同小波分段的小波分解图W_i进行结合，即将小波分解图像进行叠加，获得不同灰度范围的静脉细节，叠加公式如下：

其中，I为所有小波分解图像叠加后得出的最终图像，[σ₁，σ₂]为根据给定的分割标准和分解级数i算出的阈值门限，σ₁为阀值上限，σ₂为阀值下限；W_i为小波分解图像，i为分解级数。

4.根据权利要求1所述的近红外自配准静脉显像装置的自配准方法，其特征在于步骤3)中，卷积处理通过以下公式实现：

其中，f为原始图像，h为根据之前经验调整好预设值的模板，g为原始图像经过卷积处理后的图像；

将卷积核设定为

5.根据权利要求1所述的近红外自配准静脉显像装置的自配准方法，其特征在于步骤7)中，特征点匹配为：将较粗的分段静脉用形态学基本操作进行细化，获得静脉血管图像的中心线，然后，根据中心线的位置信息，提取出图像中静脉的端点和分岔点作为特征点，最后将前后两幅图的特征点进行匹配。