皮下静脉图像获取及基于光学角谱理论的图像对比度增强方法研究

摘要

静脉近红外成像技术在临床医疗操作中具有重要的辅助作用，可以实现人体静脉的快速构建和静脉曲张等疾病的早期诊断。市场上现有的静脉成像装置普遍成本较高，或者成像效果粗糙，限制了静脉成像技术的推广和应用。
　　本论文基于皮下静脉的近红外成像原理，即皮下静脉及其周围组织对近红外光的吸收特性存在一定的差异性，搭建了一套静脉的近红外成像系统。采用中心波长为850nm±30nm的LED作为近红外光源，利用CCD摄像机捕捉带有静脉血管分布信息的近红外光信号并转换为图像信号，从而实现了静脉的近红外成像。并利用该系统对实验者进行了静脉图像采集实验来验证系统的可行性。同时针对采集到的静脉图像普遍存在的对比度较低的问题，基于光学角谱理论设计了空间频域内的巴特沃斯带通滤波，并在此基础之上对传统的反锐化掩模方法进行了改进。
　　对实验结果进行相关量化处理和质量评价后，结果发现，采用所设计的带通滤波和改进的反锐化掩模方法处理所得到的结果，比其他传统图像处理方法更能突出静脉血管的分布信息，血管更为清晰，图像的质量更好。
　　本文结合理论和实验，证明了论文中基于角谱理论设计的、空间频域的巴特沃斯带通滤波和改进的反锐化掩模方法，能够有效增强静脉图像中的血管对比度。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 静脉成像技术研究现状

1．2．2 静脉成像算法研究现状

1．3 论文内容

2 理论分析

2．1 近红外成像理论

2．1．1 光与组织的相互作用

2．1．2 近红外窗口

2．2 光的角谱理论

2．2．1 平面波的空间周期和空间频率

2．2．2 二维傅里叶分析

2．2．3 角谱理论

2．3 图像处理原理

2．3．1 数字图像处理简介

2．3．2 图像的傅里叶变换

2．3．3 图像的空间滤波处理

2．4 图像质量评价

2．5 本章小结

3 近红外成像系统设计

3．1 近红外光源

3．2 CCD摄像机

3．3 滤光片

3．4 本章小结

4 静脉成像实验

4．1 图像采集

4．2 图像处理

4．2．1 基于角谱理论的带通滤波方法

4．2．2 改进的反锐化掩模

4．3 本章小结

5 图像质量评价

5．1 三种滤波器的结果对比

5．2 改进USM的结果对比

5．2 本章小结

结论

参考文献

附录

致谢