[发明专利]一种基于图像引导的血气采集装置及方法

权利要求书

1.一种基于图像引导的血气采集装置，其特征是，包括腕部固定支架，所述腕部固定支架的上方设有图像采集模块，图像采集模块将采集的图像传送至图像处理模块，图像处理模块还与红外光源模块相连，图像处理模块接收并处理图像采集模块采集到的图像信息，最后将处理信息输出至显示模块；

所述图像处理模块包含微处理器，能够接收图像采集模块采集到的病人腕部桡侧同一区域多个不同采集角度的图像，微处理器通过采集的图像中的血管影像，利用多视角三维重建算法，恢复出血管在腕部内的分布情况；根据血管粗细，以及根据动脉血和静脉血中含氧血红蛋白的不同导致的血红蛋白对近红外光的吸收率不同的特点区分动脉血管和静脉血管；结合血管的三维位置信息和动脉血管判断，将距离腕部桡侧表皮最近且较粗的动脉血管的三维位置信息输出至显示模块，指引进行血气采集；

所述腕部固定支架为中空圆柱形，图像采集模块包括三台近红外相机，腕部固定支架的正上方设有三个圆形孔洞，每个孔洞内嵌入一台近红外相机，三台近红外灯构成红外光源模块；图像采集模块后方固定有图像处理模块；显示模块通过数据传输线连接图像处理模块，固定于腕部固定支架上方；

所述红外光源模块的三台近红外灯分别位于病人腕部背面上方、背面左方和背面右方，同时对病人腕部背面的某个区域照射近红外光；

所述多视角三维重建算法包括：

红外相机标定：基于患者的腕部的摆放位置和情况，确保位于腕部正面上方，腕部正面左方和腕部正面右方的三个红外相机拍摄腕部同一区域，并且腕部正面左方相机和腕部正面上方相机的角度，与腕部正面右方相机和腕部正面上方相机的角度相同，三个相机同时采集图像，通过直接线性变换的摄像机标定方法，求解摄像机的参数；

特征提取：通过SIFT方法获得三幅图像中相同的特征并提取该特征点；

立体匹配：基于区域的匹配算法以腕部正面上方的红外相机采集到的图像作为基准图，以及准入的待匹配点为中心创建一个窗口，用邻域像素的灰度值分布来表征该像素，然后在对准图中根据匹配准则约束来寻找这样一个像素，以其为中心创建同样的一个窗口，并用其邻域像素的灰度值分布来表征它，然后依据相似性测度，比较两个窗口的灰度分布的相似性，相似性必须满足一定的阈值条件，从而实现三幅图像的配准；

三维信息恢复：当通过立体匹配后，即可根据成像模型中视差与深度的几何关系，对目标的深度进行计算。

2.如权利要求1所述的一种基于图像引导的血气采集装置，其特征是，所述图像采集模块的三台近红外相机分别位于病人腕部桡侧上方、桡侧左方和桡侧右方，三台近红外相机对准病人腕部桡侧同一区域采集穿透病人腕部的近红外光形成的影像，根据血红蛋白对近红外光有明显的选择性吸收的特点，透过病人腕部的近红外光形成的影像清楚的反映病人腕部内血管的影像，三台近红外相机的采集区域相同但采集角度不同。