一种基于局部自适应信号增强的红外血管信号提取方法及系统与流程

专利2026-01-21  16


本发明涉及医学影像,具体为一种血管红外成像和识别提取的方法及系统。

背景技术

1、血管红外成像技术是一种非侵入性医疗成像技术,用于显示和分析人体内的血管网络。这项技术主要利用了红外光对人体组织的穿透能力和血液对红外光的吸收特性。以下是血管红外成像的主要
背景技术:

2、1. 红外光谱成像

3、原理:红外光谱成像技术基于红外光(波长大约在700纳米到1毫米之间)对人体组织的穿透能力。不同组织对红外光的吸收和反射率不同,可以用来区分血管和周围组织;

4、应用:在医学成像中,这种特性被用来增强血管的可视化,特别是在皮肤和软组织中较浅的部位。

5、2. 光吸收和反射

6、血液吸收:血液中的血红蛋白对特定波长的红外光有较高的吸收率。这种吸收差异被用来区分血管和其他组织;

7、红外反射:皮肤和其他组织对红外光的反射率不同于血液,这有助于提高图像对比度。

8、3. 热成像技术

9、利用热辐射:血管由于血液流动会产生微弱的热辐射,红外热成像技术可以探测这些热差异;

10、局部温度变化:局部的血流量变化会引起温度分布的变化,这些信息可以用来揭示血管的位置和状态。

11、4. 图像处理算法

12、增强和滤波:应用各种图像处理算法,如增强、滤波和边缘检测,以提高血管图像的清晰度和准确性;

13、三维重建:使用先进的算法从红外成像数据中重建血管的三维结构。

14、5. 相机和探测器技术

15、高灵敏度探测器:使用对红外光高度灵敏的探测器,如冷却的红外探测器,以提高成像质量;

16、多波长成像:利用不同波长的红外光进行成像,以获得更多的血管信息。

17、6. 临床应用

18、静脉定位:用于临床上的静脉定位,特别是在静脉穿刺和注射中;

19、血流动力学研究:研究血液流动特性,如血流速度和血管的反应性。

20、通过这些技术的综合应用,血管红外成像为医生提供了一个强大的工具,以更好地了解和治疗血管相关的疾病。

21、现有的传统图像增强方法识别红外血管信号的问题有:

22、1、弱小信号无法识别

23、2、血管分割的阈值不能动态化

24、3、针对不同光照条件的血管信号分割效果有优劣,不能自适应光照

25、4、对噪声有放大作用,容易误识别噪声点

26、5、对不同粗细的血管的识别效果有优劣,没有自适应

27、6、对不同颜色信息的血管识别效果有优劣,不能自适应


技术实现思路

1、为了解决上述问题;本发明的目的在于提供一种红外成像血管识别提取方法及系统。

2、为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:本发明在第一方面提供了一种血管红外成像系统,是一种针对血管特征的双目红外结构光成像系统。

3、本发明在第二方面提供了红外图像血管提取识别方法。

4、步骤一、全图像直方图均衡化,白平衡,动态调整整张图的亮暗程度,以使整副图像的整体亮暗程度适中。

5、步骤二、全图像自适应滤波窗口的中值滤波,以滤除皮肤表面纹理等弱小噪声信号,滤波窗口与血管大小自适应,既保留了血管信号,也滤除了弱小干扰噪声。

6、步骤三、局部自适应信号增强算法,因为血管信号不一定是全局最明显,但一定是局部最明显,所以采用一个局部滑动窗口,在窗口内信号高于(平均值加上一个小的阈值)的像素点被认为是血管信号点。滑动窗口遍历整副图像,得到每个局部窗口内的血管信号的提取。

7、步骤四、全图范围内roi(感兴趣区域)的提取和roi区域内的血管信号的提取。roi提取是通过血管组织所在的三维深度图像,通过深度图像的一个动态阈值范围内的连通区域作为血管所在的区域的提取。

8、步骤五、血管信号的选择形态学选择和判真判伪算法。因为血管具有细长、方向性等形态学特点。通过形态学的特征可以筛选出更准确的血管信号。

9、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

10、1、增强效果明显,信噪比提高,弱小血管信号可增强为二值化黑白血管信号

11、2、对环境光具有自适应性,方法自动调整白平衡

12、3、对血管信号的大小自适应,在正常人血管粗细的大小血管范围内,都能提取出血管信号

13、4、对干扰有剔除,尤其是皮肤表面的纹理

14、5、对非血管组织区域的信号有剔除,只呈现血管组织区域的真实血管信号

15、6、对血管的信号强弱具有自适应性,即使血管信号强度弱,也可以通过局部自适应滤波的方式增强和提取信号

16、7、对血管的提取和分割具有全自动化算法全流程处理

17、8、全流程方法运行效率高,单帧处理时间<40ms,可实现实时提取。



技术特征:

1.一种红外图像血管识别提取方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的一种血管成像方法,其特征在于,所述自适应滤波窗中值滤波,将根据血管的估计图像像素大小,自适应调整滤波窗的大小。

3.如权利要求1所述的一种血管成像方法,其特征在于,所述局部自适应增强算法,将基于信号与周围邻域背景的对比进行判断当前像素值为信号还是背景。邻域背景的大小根据血管大小进行自适应选择。从而提取出了邻域增强信号。全局增强可能将大量噪声识别为信号,局部领域增强信号将有效提取出真实信号。

4.如权利要求1所述的一种血管成像方法,其特征在于,所述roi提取。结合红外图像和双目结构光深度图像,roi区域中心的深度值提取出来以后,基于该区域中心进行区域生长,当深度值与区域中心深度值差距较大时,停止该边缘点生长,从而有效提取出人体的roi区域。

5.如权利要求1所述的一种血管成像方法,其特征在于,红外双目结构光成像系统。本文采用了红外双目结构光成像系统,能有效成像和提取血管图像和位置。


技术总结
本发明公开了一种红外血管成像和识别方法及系统,涉及医学影像技术领域;而该血管识别方法通过根据目标人体的红外图像信息,分析人体的血管信号特征,进而通过对血管信号进行滤波、去噪、白平衡、ROI提取、局部自适应增强、二值化、边缘提取、血管分割,解决了当前技术中存在的不足,实现了对复杂血管信号的提取和分割,尤其是针对血管信号弱、信噪比低、干扰多、血管信号不笔直、血管有粗有细等特点的复杂情形下的血管提取,大大的提高了血管信号提取的效率和准确性,实现了血管的自动化、智能化图像识别和分割,成为了血管类智能化、自动化应用场景(如血管穿刺)的功能基础。

技术研发人员:王秋霖,井帅奇,陈科,王懿刚,龙嘉毅,张珂
受保护的技术使用者:成都市凯瑞医疗科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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