一種可視化血管顯像智能眼鏡設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉智能眼鏡設(shè)備及靜脈血管的圖像增強(qiáng)顯示領(lǐng)域，提供一種可視化血管顯 像智能眼鏡設(shè)備。本發(fā)明結(jié)合紅外光學(xué)技術(shù)，輔助醫(yī)護(hù)工作者觀察體表的血管位置。
【背景技術(shù)】
[0002] 靜脈注射是醫(yī)護(hù)工作者常開(kāi)展的工作。然而，由于部分人群的血管位置不易被觀 察，會(huì)存在錯(cuò)扎的情況。這種現(xiàn)象對(duì)于初涉醫(yī)護(hù)工作的新人更加的突出，由此也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重 的醫(yī)患糾紛。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)方案中，有兩類方法可以輔助醫(yī)護(hù)人員完成靜脈注射。一種是紅光棒。待 注射的患者通過(guò)手握紅光棒，能提高血管的識(shí)別度。但該方法對(duì)肥胖人群以及嬰兒的頭部 靜脈注射不起作用。另一種是血管投影法，通過(guò)近紅外攝像機(jī)拍攝體表血管圖像，并加以數(shù) 字圖像處理后，用投影儀將血管原位投影到體表，增強(qiáng)血管的識(shí)別度。上述兩類方法，第一 種已逐步被淘汰，第二種方法中，醫(yī)護(hù)人員都將為患者準(zhǔn)備專門的儀器設(shè)備，不便攜帶。本 專利將介紹一種輔助醫(yī)護(hù)工作者觀察血管的新型智能眼鏡設(shè)備。醫(yī)護(hù)工作者只需佩戴該智 能眼鏡，無(wú)需其他輔助器材，即可清晰的觀察靜脈血管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可視化血管顯像智能眼鏡設(shè)備。 本發(fā)明能夠用于輔助觀察人體表層血管。在該設(shè)備中，本發(fā)明集成了多光源模塊、攝像模塊 以及微顯示模塊，多光源模塊用于發(fā)射照明光，照射人體表層，同時(shí)使用攝像模塊拍攝多光 源模塊照射下表層皮膚圖像。并將表層皮膚圖像傳輸至數(shù)字處理芯片，提取表層皮膚圖像 中的血管信息。血管信息同步顯示在微顯示模塊上，從而輔助用戶更好的得到血管的位置。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種可視化血管顯像智能眼鏡設(shè)備，包括括眼鏡、攝像模塊、多光源模塊、微顯示 模塊與數(shù)字處理模塊；
[0007] 所述的眼鏡包括鏡框和鏡片；鏡框中安裝有攝像模塊、多光源模塊；多光源模塊 用于照明體表，攝像模塊用于拍攝經(jīng)多光源模塊照明后的圖像；拍攝的圖像經(jīng)過(guò)數(shù)字處理 模塊增強(qiáng)后，傳輸給微顯示模塊，供醫(yī)護(hù)工作者觀察；微顯示模塊安裝有微型IXD顯示模 塊；攝像模塊與微顯示模塊均由數(shù)字處理模塊驅(qū)動(dòng)。
[0008] 所述鏡框正中間開(kāi)有兩個(gè)通孔，通孔內(nèi)設(shè)置有圓柱形安裝座，分別用于放置多光 源模塊與攝像模塊；鏡框的邊緣的鏡腳內(nèi)部安裝數(shù)字處理模塊；所述的鏡片的前端設(shè)置有 一個(gè)微顯示模塊，用戶能夠通過(guò)該微顯示模塊獲得血管的圖像。
[0009] 所述攝像模塊中，安裝有背景光濾光片、成像鏡頭與攝像芯片；背景光濾光片用于 濾除背景存在的光源，使得上述多光源模塊中的光源組照射到人體表面而反射回來(lái)的光能 透過(guò)該背景光濾光片；成像鏡頭設(shè)置在攝像芯片與背景光濾光片之間，使得攝像模塊與人 體表面成光學(xué)共輒關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)成像。
[0010] 所述的多光源模塊中包括光源組、毛玻璃、勻光鏡片；光源組的光經(jīng)過(guò)毛玻璃、勻 光鏡片后，均勻的照明在人體表層；在光源組中，裝有N個(gè)光源，N為正整數(shù)；光源組、毛玻 璃、勻光鏡片均安裝在塑料材質(zhì)的圓柱形安裝座中，并使用卡槽進(jìn)行固定。
[0011] 所述微顯示模塊安裝在鏡框邊緣，包括微顯示器、光路折疊鏡組和眼視目鏡組，所 述的微顯示器是一個(gè)小型的IXD顯示器。
[0012] 光路折疊鏡組的左右兩個(gè)斜面為透明鏡面，允許光路通過(guò)，上下兩個(gè)內(nèi)表面鍍有 高反射鏡，光從左邊透明鏡面進(jìn)入光路折疊鏡組后，經(jīng)過(guò)多次反射到達(dá)右邊的透明鏡面。
[0013] 眼視目鏡組的左斜面是透明鏡面，該斜面與光路折疊鏡組的右斜面膠合在一起， 光路在通過(guò)這兩個(gè)面時(shí)，由于折射率差異，將發(fā)生折射，上下兩個(gè)面為透鏡鏡面，眼睛透過(guò) 上下兩個(gè)面能看到前方的物體；其右側(cè)內(nèi)表面是一個(gè)鍍有金屬反射膜的凹面鏡，用于將微 顯示器的圖像轉(zhuǎn)換為放大的虛像，為人眼所觀察；在上下兩個(gè)內(nèi)表面之間設(shè)置有一個(gè)傾斜 的半透半反鍍膜，用于將凹面鏡反射的虛線反射到人眼中。
[0014] 所述的數(shù)字處理模塊中的主芯片采用德州儀器公司的芯片型號(hào)為0MAP4460。
[0015] 所述的數(shù)字處理模塊對(duì)圖像進(jìn)行處理的步驟描述如下：
[0016] 步驟1.對(duì)圖像進(jìn)行初次平滑
[0017] 將圖像讀入數(shù)字處理模塊，然后轉(zhuǎn)換為一個(gè)NXN的二維數(shù)組，定義為Img，其中N 是一個(gè)自然數(shù)，Img(i，j)表示數(shù)組中第i行第j列的元素的數(shù)值；使用wXw維度的二維模 板，對(duì)圖像進(jìn)行均值濾波，濾波結(jié)果記為Imgl，Imgl是一個(gè)NXN的二維數(shù)組；
[0018] 所述均值濾波就是將圖像中的一個(gè)維度為wXw的像素子區(qū)域進(jìn)行積分，并求其 均值，并以該均值替代該wXw像素子區(qū)域里所有像素點(diǎn)的數(shù)值；
[0019] 步驟2.將數(shù)組Img中每一個(gè)元素都取平方，生成一個(gè)新的NXN數(shù)組Img2,并對(duì)數(shù) 組Img2進(jìn)行均值濾波，在均值濾波時(shí)使用同步驟1中一樣的wX w維度的二維模板，得到新 的NXN數(shù)組Img3 ;
[0020] 步驟3.生成一個(gè)NXN維的均方差數(shù)組Img4,其中任意一個(gè)元素 Img4(i，j)表示 如下：
個(gè)自然數(shù)；
[0022] 步驟4.生成比較數(shù)組Img5,其中任意一個(gè)元素 Img5(i, j)表示如下：Img5(i, j) =Imgl (i, j)/n+kX Img4(i, j)
[0023] 步驟5.生成增強(qiáng)數(shù)組Img6,并將該增強(qiáng)數(shù)組Img6轉(zhuǎn)換為圖像輸出，其中Img6的 任意一個(gè)元素表示如下：
[0025] 本發(fā)明工作過(guò)程如下：
[0026] 本發(fā)明工作過(guò)程如下：通過(guò)本發(fā)明能夠判斷血管在皮膚內(nèi)的深度信息，利用多光 源的依次照明（每一個(gè)光源具有特定的發(fā)光光譜），可以采集到不同光譜照明下的圖像，對(duì) 于圖像中血管位置所對(duì)應(yīng)的灰度，定義為Ι λι，其中λ i表示第i個(gè)照明光的光譜。其強(qiáng)度 可由下式進(jìn)行計(jì)算：
[0027] Ιλι= P λιΧ0λιΧΘΧρ(_μ?λι1) X μ3λι，其中 Ρλι和 D λι分別表示第 i 個(gè)光譜的照 明光強(qiáng)度與相機(jī)的探測(cè)效率，μ ?λι為表皮組織的消光系數(shù)，μ 3λι表示血管的吸收系數(shù)，I 表示血管深度。通常，Ρλι和D λι的絕對(duì)數(shù)值不易確定，因此，可利用雙光譜探測(cè)比值來(lái)確定 血管深度1。其計(jì)算方法如下。式中的下標(biāo)λ i和λ j分別表示第i個(gè)和第j個(gè)照明光的 光譜
[0029] 本發(fā)明有益效果如下：
[0030] 本發(fā)明通過(guò)紅外光探測(cè)病人的靜脈圖像，并通過(guò)數(shù)字處理模塊，增強(qiáng)靜脈圖像的 對(duì)比度，并轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光圖像，成像在微顯示模塊上。醫(yī)護(hù)通過(guò)佩戴該智能化眼鏡，給病人 進(jìn)行靜脈注射時(shí)，通過(guò)眼鏡的微顯示模塊，更好的確認(rèn)靜脈的位置。作為穿戴式設(shè)備，該器 件相比于傳統(tǒng)的靜脈注射輔助設(shè)備，具有便于攜帶的特點(diǎn)。
[0031] 另一方面，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一種基于全內(nèi)反射的微顯示模塊，通過(guò)全內(nèi)反射增加 光程，從而提高微顯示模塊的視場(chǎng)。該模塊的引入，可以提高智能眼鏡設(shè)備的視場(chǎng)尺寸，便 于用戶讀取智能眼鏡的顯示器的信息。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1.可視化血管顯像智能眼鏡三維結(jié)構(gòu)圖。
[0033] 圖2.攝像模組結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖3.多光源模組結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 圖4 (a)微顯示模塊；
[0036] 圖4 (b)微顯示模塊；
[0037] 圖4