[发明专利]一种基于透视投影的体表静脉图像增强现实方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于投影技术的医学图像增强现实方法，属于智慧医疗领域，是一种能够辅助医生实施诊疗的手段。

背景技术

医疗增强现实（AR）技术正在成为一个重要工具，在疾病咨询和诊断过程中，医生能更精准地与病人沟通得到更真实的诊断结果，同时也能在治疗过程中，借助增强现实技术能使皮下组织和静脉等影像直接显现在病人皮肤表面，提高手术治疗的质量。目前，医疗增强现实技术已经应用于许多领域，特别是非常显著增长的手术应用中。特别是红外摄像机的光学结构不断改进以及投影机的小型化设计，使得此技术的未来发展前景无限。如今，常见的医疗增强显示技术分为了接触式和非接触式两种。接触式增强现实技术是将液晶芯片贴在人体表面，用以将皮下静脉等清晰显现出来，这项技术在美国已经申请了专利(US Patent.NO.3,998,210)。然而这种技术要在严格无菌条件下，因此其应用领域大大受限。而非接触式增强现实技术包括了利用夜视仪来辅助医疗的投射式红外成像以及借助红外反射镜(热镜)将红外成像光路和投影光路组合得到的反射式成像系统。不过，投射式系统由于夜视仪成本较高且夜视仪观察到的像边界模糊，不易判断，因此没有投入商业生产。而反射式投影系统（中国专利号CN1621889A）虽然能使影像直接显现在皮肤表面，但是光学设计十分复杂，不易小型化。目前市场上迫切需要一种硬件构架简单，投影精度高的基于透视投影的体表图像增强现实方法及装置。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种硬件构架简单，投影精度高的基于透视投影的体表图像增强现实方法及装置。

本发明的技术方案是：一种基于透视投影的体表静脉图像增强现实方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：标定获取投影模型参数；

步骤2：采集原始目标图像；

步骤3：对所述的原始目标图像进行增强处理，得到增强图像；

步骤4：对所述的增强图像进行透视变换，得到透视图像；

步骤5：将所述的透视图像投影至待检测区域。

作为优选，所述的标定获取投影模型参数，所述的标定包括以下子步骤：

步骤1.1：待检测区域放置黑白棋盘格；

步骤1.2：采集标定图像；

步骤1.3：对所述的标定图像进行角点检测并记录；

步骤1.4：将所述的标定图像投影至所述的待检测区域；

步骤1.5：采集所述的投影后标定图像；

步骤1.6：对所述的投影后标定图像进行角点检测并记录；

步骤1.6：标定得到投影变换模型参数。

本发明的技术方案还包括一种基于透视投影的体表静脉图像增强现实装置，其特征在于：包括红外光源、红外摄像机和投影仪；

所述的红外光源不止一个，设置在所述的红外摄像机的镜头周围；

所述的红外摄像机与投影仪均水平放置，所述的投影仪放置在所述的红外摄像机上方，并使得所述的投影仪物镜中心和所述的红外摄像机的镜头中心在同一竖直线上，分别调节所述的红外摄像机与投影仪距离目标物的横向距离，保证拍摄的目标影像能经过所述的投影仪完整显示在待检测区域。

所述的红外光源排成环形固定安装在所述的红外摄像机的镜头周围，所述的环形中轴与所述的红外摄像机中轴重合，使得目标区域均匀采光，并通过所述的红外摄像机拍摄得到投影目标区域图像。

所述的装置还包括计算机，所述的计算机分别于所述的红外摄像机和投影仪连接，用于控制处理所述的图像。

与其他增强现实技术相比，本发明利用标定过程得到投影仪与红外摄像机之间的几何模型参数，对增强处理后的图像进行透视变换后，能精确地与真实患处重合，实现了体表图像的增强现实。由于本发明仅需要确定投影仪和红外摄像机的放置关系，对于特定的环境，标定仅须操作一次，之后的变换操作即可实时进行。因此，本发明具有硬件架构简单、实现容易，具有很好的实时性和实用性。

附图说明

图1：为本发明基于透视投影的体表静脉图像增强现实方法的技术流程图。

图2：为本发明的标定示意图。

图3：为本发明的标定流程图。

图4：为本发明基于透视投影的体表静脉图像增强现实装置结构示意图。

图5：为本发明基于透视投影的体表静脉图像增强现实装置体表图像采集示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例——手臂静脉增强投影，来描述本发明提出的一种基于透视投影的体表静脉图像增强现实方法及装置。