本文關(guān)鍵詞： 人體靜脈血管 近紅外成像 血管增強(qiáng) 血管提取　出處：《安徽大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展,不但人們的生活有了巨大的變革,并且科技的快速進(jìn)步對(duì)醫(yī)學(xué)中病理的輔助與分析起到較大的促進(jìn)作用。人體靜脈血管成像技術(shù)作為一種比較前沿的近紅外數(shù)字成像技術(shù),可以有效的解決壓脈注射、靜脈曲張、靜脈術(shù)后修復(fù)與觀察等需要清晰靜脈紋路信息的醫(yī)學(xué)問(wèn)題。本文是利用靜脈血管與其周圍對(duì)近紅外光的吸收和反射能力的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)人體靜脈血管的成像。這種方便快捷無(wú)創(chuàng)傷的非接觸式靜脈成像儀可以清晰地顯像不同脂肪層厚度、膚色的人體靜脈血管紋路信息。人體靜脈血管成像儀由FPGA控制單元、MT9V034圖像采集、CY7C68013圖像數(shù)據(jù)傳輸、映射到微處理器上的圖像處理算法、雙端口圖像處理緩存SDRAM五部分組成。在850nm近紅外光的作用下,FPGA獲取MT9V034上的圖像數(shù)據(jù),通過(guò)CY7C68013將處理之后的人體靜脈血管圖像傳輸?shù)缴衔粰C(jī),控制和數(shù)據(jù)總線完全獨(dú)立的兩片SDRAM用于處理并緩存靜脈圖像數(shù)據(jù)。人體靜脈血管成像儀上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)了人體靜脈血管圖像數(shù)據(jù)的接收、靜脈血管圖像的增強(qiáng)和靜脈血管紋路的提取。850nm近紅外光作為人體靜脈成像儀的光源。根據(jù)不同人體光照強(qiáng)度的需要,采用PWM調(diào)光快速有效的調(diào)節(jié)850nm發(fā)光LED的亮度以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的靜脈圖像。在靜脈采集中,光照強(qiáng)度可調(diào)節(jié)是十分重要的,不僅可以獲得最佳的光照強(qiáng)度及均勻的光強(qiáng)分布,還可以獲取較高質(zhì)量的靜脈圖像。在這兩點(diǎn)兼具的同時(shí)還可以減少不必要的電光線。人體靜脈血管圖像的捕獲需要由對(duì)近紅外光譜敏感的圖像傳感器完成,在本文中圖像傳感器芯片采用鎂光的MT9V034,該芯片具有感光效果好;光譜效應(yīng)對(duì)近紅外光敏感即可以快速成像850nm的單光譜特性;成像噪聲小可以很好的一直;高靈敏度;低噪聲;分辨率的優(yōu)點(diǎn)。分辨率越高,圖像的細(xì)節(jié)信息越豐富、圖像越清晰,即圖像質(zhì)量越高。USB(Universal Serial Bus)通用串行總線是一種通用數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范,具有數(shù)據(jù)傳輸速率快(高達(dá)480Mb/s)、熱插拔、操作便捷等優(yōu)點(diǎn)。該接口是采用雙差分信號(hào)線進(jìn)行信號(hào)的傳輸,在傳輸過(guò)程中信號(hào)的準(zhǔn)確性和工作效率較高。圖像數(shù)據(jù)本身數(shù)據(jù)量大,在靜脈采集中需要連續(xù)獲取高質(zhì)量的靜脈血管圖像。靜脈血管圖像是紅外圖像的一種,在采集過(guò)程中,圖像存在的目標(biāo)與背景對(duì)比度較差、圖像邊緣信息模糊、含有噪聲較大等特點(diǎn),靜脈圖像由于本身及成像條件的限制,圖像的質(zhì)量不高(包括含有較大噪聲、圖像對(duì)比度不高、光照不均勻、受膚色脂肪層等的影響靜脈顯示效果不明顯)。便捷無(wú)損地獲取人體靜脈圖像,通過(guò)圖像處理技術(shù)的手段提高圖像質(zhì)量來(lái)輔助醫(yī)療信息的獲取。本文根據(jù)人體靜脈成像的原理和各部分器件選取的特殊性,設(shè)計(jì)了一種在近紅外光的作用下,利用FPGA讀取MT9V034圖像傳感器捕獲由人體皮膚作用后反射的近紅外光形成的人體圖像數(shù)據(jù),并在FPGA內(nèi)部進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的增強(qiáng)、去噪處理以及將處理之后的圖像通過(guò)告訴USB芯片CY7C68013傳送到靜脈提取上位機(jī)中。在上位機(jī)中采用的數(shù)字圖像處理技術(shù)有基于DCT域的靜脈圖像去噪、基于YCbCr顏色空間的靜脈圖像膚色檢測(cè)、基于直方圖均衡化和Retinex的靜脈圖像增強(qiáng)、基于最大鄰域內(nèi)差的靜脈血管提取和基于灰度共生矩陣的靜脈圖像質(zhì)量評(píng)估的圖像處理算法。經(jīng)過(guò)處理之后獲取清晰的人體靜脈血管紋路信息。在本文中還涉及電源電路、850nm光源與調(diào)光電路、MT9V034圖像采集電路、CY7C68013傳輸電路、FPGA電路等電路的設(shè)計(jì)以及軟件代碼的開(kāi)發(fā)工作。最終設(shè)計(jì)了 一套軟硬件配合的人體靜脈血管成像儀。成像儀具有兩種方式處理人體靜脈血管圖像的方式,一種是實(shí)時(shí)接收靜脈成像儀的圖像數(shù)據(jù),另一種是獲取保存的靜脈圖片。前一種方式為實(shí)時(shí)自動(dòng)處理靜脈圖像并提取靜脈血管,后一種是手動(dòng)處理靜脈圖像并提取靜脈血管。
[Abstract]:With the continuous development of science and technology, not only the people's life has been a huge change, and assisted with analysis of the rapid progress of science and technology of medical pathology plays a larger role in promoting human vein imaging technology. As a kind of near infrared digital imaging technology is advanced, and can effectively solve the problems of pressure pulse injection, intravenous varicose vein surgery, medical problems after repair and observation need clear vein information. This article is the use of vein and its surrounding absorption and reflection ability of near-infrared light to achieve the different imaging of human vein. This convenient non-contact vein imaging instrument without trauma can clearly display the different fat thickness. Human vein lines of color. Human vein imaging by the FPGA control unit, MT9V034 image, CY7C68013 image data transmission, mapping to The image processing algorithm on the microprocessor, double port image processing SDRAM cache is composed of five parts. In the 850nm near infrared light under the action of FPGA to obtain the image data on the MT9V034, through CY7C68013 after the processing of human vein image transmission to the host computer, two pieces of SDRAM control and data bus is completely independent of the buffer for vein image data processing and human vein imaging instrument. The PC software can receive human vein image data source, extract.850nm vein image enhancement and venous lines as human vein near infrared imager. According to the different light intensity of human needs, the brightness of the PWM dimming fast and effective regulation of 850nm light emitting LED in order to achieve high quality image. In the vein vein acquisition, adjustable light intensity is very important, not only can obtain the best light intensity The light intensity distribution and uniform, vein image can also obtain high quality. At the same time it can also reduce both electro-optic line unnecessary. Capture of human vein images need to be completed by the image sensor is sensitive to the near infrared spectrum, the image sensor chip using flash MT9V034, the chip has the photosensitive effect is good; the spectral effect of near infrared light sensitive to 850nm fast imaging of single spectral imaging characteristics; low noise can have been very good; high sensitivity; low noise; resolution advantages. The higher the resolution, the image details of the more abundant information, the image is more clear, the image quality is higher (.USB Universal Serial Bus) is a general and universal serial bus data transmission standard, with fast data transfer rate (up to 480Mb/s), hot swappable, convenient operation and other advantages. The interface is using double differential signal line The signal transmission, the signal transmission in the process of accuracy and high working efficiency. The image data itself a large amount of data, vein image acquisition in vein need continuous access to high quality. The vein image is a kind of infrared image, in the image acquisition process, the contrast of target and background is the image edge fuzzy information, containing noise characteristics, because the vein image itself and the imaging conditions, the image quality is not high (including with strong noise, the image contrast is not high, uneven illumination, the color effect of intravenous fat layer of the display effect is not obvious). The convenient non-destructive testing of human vein image acquisition. To assist the medical information by means of image processing technology to improve the image quality. According to the special principle of human vein imaging and the selection of devices, a near red design Light under the action of using FPGA to read MT9V034 image sensor to capture human body image data formed by near infrared reflectance of human skin, and enhance the image data in the FPGA, denoising processing and image processing after by telling USB chip CY7C68013 transmitted to the host computer. Vein extraction of digital image processing technology the PC in the vein image denoising based on DCT domain, the vein image color detection based on YCbCr color space, histogram equalization and vein image enhancement based on Retinex, based on the veins in the neighborhood of difference and maximum extraction based on image processing algorithm of gray level co-occurrence matrix vein image quality assessment after treatment. To obtain human vein lines clear. This paper also relates to the power supply circuit, 850nm light source and light adjusting circuit, MT9V034 image collecting circuit CY7C68013, transmission circuit, FPGA circuit design and software development of the code. The final design a set of hardware and software with the human vein imaging. Imaging instrument has two modes of human vein image processing, a real-time image data receiving vein into the instrument, the other is a vein image acquisition preservation. The former approach for real-time automatic processing of image and vein vein extraction, after a manual processing and image vein vein extraction.

【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH77;TP391.41

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