[发明专利]基于NIR-Ⅱ光单像素成像的深层静脉可视装置与深层静脉可视方法

权利要求书

1.一种基于NIR-Ⅱ光单像素成像的深层静脉可视装置，其特征在于，包括：双波长光源、照明镜头、空间光调制器、投影镜头、集光镜头、探测器、同步控制与数据采集模块、处理器；

所述双波长光源，发射NIR-Ⅱ光和可见光；

所述照明镜头将所述双波长光源发射的光均匀照射至所述空间光调制器；

所述空间光调制器用以加载光学编码图像或深层静脉图像，所述光学编码图像为哈达玛编码图像；

所述投影镜头将所述空间光调制器加载的图像投影至待测静脉；

所述集光镜头设置在所述待测静脉上方；

所述探测器设置于集光镜头的后截距处，用以探测所述集光镜头输出的光，得到探测信号，并对探测信号进行光电转换，得到电信号并输出；

所述同步控制与数据采集模块,用于对所述空间光调制器与所述探测器进行同步控制，并对所述探测器输出的电信号进行采集，输出至所述处理器；

所述处理器，用于获取同步控制与数据采集模块采集的电信号，并根据单像素成像算法进行计算处理，得到深层静脉图像并输出至所述空间光调制器；

其中，所述单像素成像算法计算深层静脉图像x，按照以下公式：

其中表示部分哈达玛编码图像，所述哈达玛编码图像由M个编码图像，每个图案由N个像素组成，

表示要重建的深层静脉图像，

以及是探测器探测经同步控制与数据采集模块采集到的数据向量，根据编码图像和相应的y来计算x：

其中，，{﹒}表示平均值，φ_i代表部分哈达玛光学编码图像的物理光分布，y_i为探测器探测经同步控制与数据采集模块采集到的数据，

检测时，所述双波长光源发射NIR-Ⅱ光，所述空间光调制器加载光学编码图像，所述探测器探测所述待测静脉先吸收再反向散射的NIR-Ⅱ光后，将探测信号转换成电信号并输出至所述同步控制与数据采集模块，所述同步控制与数据采集模块将采集到的电信号输出至所述处理器处理，所述处理器处理得到深层静脉图像并输出至所述空间光调制器；

再现时，所述双波长光源发射可见光，所述空间光调制器加载深层静脉图像，投影镜头将所述深层静脉图像投射至所述待测静脉皮肤表面完成深层静脉可视。

2.如权利要求1所述的基于NIR-Ⅱ光单像素成像的深层静脉可视装置，其特征在于：所述双波长光源为采用双芯LED光源，所述双芯LED光源包括NIR-ⅡLED光源和可见光LED光源。

3.如权利要求1所述的基于NIR-Ⅱ光单像素成像的深层静脉可视装置，其特征在于：所述双波长光源为包括一个NIR-Ⅱ光源、一个可见光源的合光光学系统。

4.如权利要求1-3任一所述的基于NIR-Ⅱ光单像素成像的深层静脉可视装置，其特征在于，所述NIR-Ⅱ光的波长范围为900nm～1700nm，所述可见光的波长范围为380nm～780nm，由所述处理器控制所述双波长光源进行光源切换。

5.如权利要求1所述的基于NIR-Ⅱ光单像素成像的深层静脉可视装置，其特征在于，所述空间光调制器加载的光学编码图像为若干幅编码图像。

6.如权利要求1所述的基于NIR-Ⅱ光单像素成像的深层静脉可视装置，其特征在于，所述空间光调制器，包括：DMD数字微镜阵列，所述双波长光源发射的光通过所述DMD数字微镜阵列的微镜翻转反射经投影镜头投射至待测静脉。

7.如权利要求1所述的基于NIR-Ⅱ光单像素成像的深层静脉可视装置，其特征在于，所述集光镜头的直径小于或等于1英寸。

8.如权利要求1所述的基于NIR-Ⅱ光单像素成像的深层静脉可视装置，其特征在于，所述探测器可以工作在NIR-Ⅱ波段。

9.一种使用如权利要求1-8任意一项所述的基于NIR-Ⅱ光单像素成像的深层静脉可视装置的深层静脉可视方法，其特征在于，包括：

使用双波长光源发射NIR-Ⅱ光经照明镜头均匀照射至空间光调制器；

使用投影镜头将加载在空间光调制器的若干幅编码图像投射至待测静脉，所述编码图像为哈达玛编码图像；

使用集光镜头会聚待测静脉先吸收再反向散射的NIR-Ⅱ光；

使用探测器探测对经集光镜头会聚输出的反向散射NIR-Ⅱ光进行探测，得到探测信号，并对探测信号进行光电转换，得到电信号并输出；

使用同步控制与数据采集模块对空间光调制器与探测器进行同步控制，并对电信号进行采集输出至处理器；

在处理器上，利用单像素成像算法计算处理获得深层静脉图像并输出至所述空间光调制器；其中，所述单像素成像算法计算深层静脉图像x，按照以下公式：

其中表示部分哈达玛编码图像，所述哈达玛编码图像由M个编码图像，每个图案由N个像素组成，

表示要重建的深层静脉图像，

以及是探测器探测经同步控制与数据采集模块采集到的数据向量，根据编码图像和相应的y来计算x：

其中，，{﹒}表示平均值，φ_i代表部分哈达玛光学编码图像的物理光分布，y_i为探测器探测经同步控制与数据采集模块采集到的数据，

将所述双波长光源切换至可见光，将所述空间光调制器上的深层静脉图像经所述投影镜头投射至待测静脉皮肤表面，完成深层静脉图像可视。