[发明专利]一种基于近红外光谱技术的静脉动态特性分析装置及其分析方法

权利要求书

1.一种基于近红外光谱技术的静脉动态特性分析装置，其特征在于：包括静物台（5）、近红外摄像机（7）和位于静物台上方的至少两个反射光源（1），所述反射光源（1）以静物台的纵向中轴线为轴对称放置，所述静物台（5）正下方设近红外透射光源，所述近红外摄像机（7）置于静物台正上方；所述近红外摄像机（7）与计算机（8）连接，将所检测到的图像传送至计算机中的数据处理单元，通过预设算法实现静脉动态特性分析。 

2.根据权利要求1所述的基于近红外光谱技术的静脉动态特性分析装置，其特征在于：所述近红外摄像机（7）前端放置有近红外滤光片（6），所述反射光源（1）前端放置有漫射板（3），所述近红外透射光源（2）前端放置有透镜（4）。 

3.根据权利要求2所述的基于近红外光谱技术的静脉动态特性分析装置，其特征在于：所述近红外透射光源采用波段在800-910之间的LED阵列近红外灯，所述近红外滤光片（6）采用波段在800-910之间的窄带吸收滤光片。 

4.根据权利要求1所述的基于近红外光谱技术的静脉动态特性分析装置，其特征在于：所述静物台采用聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯材料。 

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于近红外光谱技术的静脉动态特性分析装置的分析方法，其特征在于：步骤如下：（1）选取每帧图像中的待检测静脉区域，（2）图像增强处理，（3）动态参数计算。 

6.根据权利要求5所述的基于近红外光谱技术的静脉动态特性分析装置的分析方法，其特征在于：所述图像增强处理包括： 

（a）灰度归一化：假设原始图像的灰度值为I(x，y)，则经过归一化处理后图像的灰度值为 

其中M和V分别是原始图像灰度值的均值和方差值；将变化后图像的灰度均值M₁设定为110到150之间，方差值V₁设定为240到255之间； 

（b）双边滤波消噪：对灰度值归一化后的图像进行双边滤波消噪处理，假设像素点p和q的灰度值分别为I(p)和I(q)，则变化方程如下： 

其中，双边滤波器的空间临近函数和灰度相似度函数均取参数为欧氏距离的高斯函数，即：σ_d和σ_r为基于高斯函数的标准差； 

（c）直方图均衡化处理：算法如下： 

将图像划分为若干个M×N，优选地可设置为10*8个连续不重叠的子区域，根据预编程序统计得到每个区域的灰度直方图Hist(i),通过以下公式计算直方图阈值H_max

其中，Bins为有效的灰度级数量，设置灰度级数量为125到130之间；S_max为剪切极限系数，限定的变换函数的最大斜率，手动设置其大小，设置为4.5； 

对每个子区域进行灰度直方图剪切，将直方图中高于H_max的部分平均分配到直方图的底部，得到Hist'(i); 

计算子区域的累积分布函数p=0,1……,L-1，即图像的灰度范围为[0,L-1]，从而得到变换函数T(i)： 

通过变化函数T(i)，计算出每个子区域中心像素的灰度值。 

7.根据权利要求6所述的基于近红外光谱技术的静脉动态特性分析装置的分析方法，其特征在于：所述每个子区域中心像素点以及图像四角角点处的像素点的灰度值仍采用此区域的变换函数计算；中心像素之外的像素点采用与此像素点临近的四个区域的变换函数双线性差值获取；外围中心像素点之外的像素灰度值用与此像素点对应的两个临近中心像素线性插值计算。 

8.根据权利要求5所述的基于近红外光谱技术的静脉动态特性分析装置的分析方法，其特征在于：所述动态参数计算过程包括：（a）对增强处理后的图像进行帧间差分；（b）计算血液流过的距离；（c）计算静脉血液瞬时流速和单位长度的静脉血管恢复时间。