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皮下静脉图像增强仪的光路组合与评价

皮下静脉图像增强仪的光路组合与评价

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作者：赵青华中科技大学

学位级别：硕士

皮下静脉增强仪能提高静脉穿刺的成功率,尤其是对肥胖,水肿等病人有着重要的作用。本文以皮下静脉显影技术为研究内容,根据红外成像原理设计了静脉图像采集光路,并利用图像投影光路将实时增强后的静脉图像投射至皮肤表面,最终实现静脉... 详细信息

皮下静脉增强仪能提高静脉穿刺的成功率,尤其是对肥胖,水肿等病人有着重要的作用。本文以皮下静脉显影技术为研究内容,根据红外成像原理设计了静脉图像采集光路,并利用图像投影光路将实时增强后的静脉图像投射至皮肤表面,最终实现静脉图像实时显影。根据静脉光谱特性和图像感光元件CCD的光谱响应曲线,选用850nm的红外发射管设计制作了红外光源;为了选定合适的光源光强,分析红外发射管的性能参数对皮肤入射光照度的影响。考虑到其它投影光源体积大和发光效率低的缺点,综合对比选用了大功率绿光LED作为投影光源,并取得良好的投影效果;并利用热镜将摄影光路与投影光路组合在一条对外光路上,这样有助于实现投影图像与原始图像的覆盖,又使得系统结构更加紧凑。最后在此基础上,设计制作了一台样机。图像覆盖的精度是评价光路组合最重要的因素。首先分析了影响图像覆盖的各个因素及其造成的偏差,并采取了硬件调节和软件调节相结合的方式对这些偏差进行补偿,手臂标记点和平面标记点的覆盖实验证明了调节措施的有效性。最后利用圆形系列分析了平移偏差的大小,利用同心圆系列分析了放大偏差的大小,利用直线及其参考角分析了旋转偏差的大小,综合结果表明图像覆盖的最大偏差约为1.0mm。样机的有效静脉显影区域为56.8mmx40.3mm,摄影景深为28mm,因此该光路组合有效满足性能要求。最后利用对样机的性能测试与分析来综合评价系统的光路组合。通过观察成像图片及其直方图,证明了850nm的红外光源成像效果优于930nm的红外光源;通过对比不同电压下的成像图片及其直方图,验证了红外光源光强的合理性;实验表明,覆盖一层或两层透明胶带后,所成图像的均匀性明显增强,同时光强没有明显减弱;选取黑人手背区域,黄种人手腕区域和黄种人手臂区域进行了显影实验,结果表明样机的适应性良好,从而证明该光路组合满足系统设计目标和性能要求。

关键词：静脉穿刺静脉增强仪光路组合图像覆盖

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